淺談起重機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與預(yù)防性檢修策略

趙慶星，閆曉妮

（新鄉(xiāng)市起重設(shè)備廠有限責(zé)任公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

起重機(jī)械進(jìn)行重物提升移動(dòng)等操作，其作業(yè)模式具有間歇性與重復(fù)性。起重機(jī)械作業(yè)直接關(guān)系到施工作業(yè)安全與生命健康，其本身具有較高的危險(xiǎn)性。起重機(jī)械屬于特種設(shè)備，必須對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的管理與監(jiān)督。若相關(guān)管理工作不到位，有可能導(dǎo)致部分起重機(jī)械過度檢修，使其處于高風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行作業(yè)狀態(tài)中。在對(duì)其進(jìn)行檢修的過程中，不能單純以合格或不合格的評(píng)價(jià)方式對(duì)其進(jìn)行判斷，要對(duì)起重機(jī)械的零部件進(jìn)行針對(duì)性分析。做好起重機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)防性檢修工作，確保其在安全狀態(tài)下運(yùn)行。

1 起重機(jī)械安全評(píng)估現(xiàn)狀

雖然當(dāng)前對(duì)起重機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的需求較大，但是目前起重機(jī)械安全評(píng)估水平尚未達(dá)到理想狀態(tài)，需要加強(qiáng)起重機(jī)械檢測(cè)能力與裝備水平。參與監(jiān)控狀態(tài)中的起重機(jī)械數(shù)量并不多，進(jìn)而難以獲得充足的數(shù)據(jù)，尤其是在不對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行拆卸的情況下，相關(guān)數(shù)據(jù)庫并沒有建立完善。因此難以準(zhǔn)確地確定風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)起重機(jī)械是否報(bào)廢進(jìn)行判斷。

2 起重機(jī)械安全評(píng)估技術(shù)展望

起重機(jī)械安全評(píng)估需要進(jìn)行安全監(jiān)控、健康檢測(cè)、時(shí)效分析、報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)等諸多方面內(nèi)容，具有一定的系統(tǒng)性。若想提升起重機(jī)械安全評(píng)估工作的質(zhì)量與效率，需要在各個(gè)方面加大工作力度，提升工作水平。

2.1 檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

通過對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)能夠掌握起重機(jī)械的相關(guān)評(píng)估信息，為起重機(jī)械安全評(píng)估奠定良好基礎(chǔ)。在具體實(shí)踐過程中，包括應(yīng)力檢測(cè)、無損檢測(cè)、理化實(shí)驗(yàn)等諸多檢測(cè)內(nèi)容。第一，常規(guī)應(yīng)力測(cè)試技術(shù)。在進(jìn)行常規(guī)應(yīng)力測(cè)試的過程中，會(huì)對(duì)起重機(jī)械的零件結(jié)構(gòu)的受力情況、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，以此掌握其應(yīng)力、應(yīng)變、位移、負(fù)荷及加速度等力學(xué)數(shù)據(jù)的具體情況，應(yīng)力與應(yīng)變檢測(cè)，是掌握起重機(jī)械狀態(tài)的有效途徑。如果單純對(duì)體重機(jī)械的工作應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)，不考慮其殘余應(yīng)力與自重應(yīng)力，最終取得的測(cè)試結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性。第二，殘余應(yīng)力測(cè)試技術(shù)。在對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行制造的過程中，金屬結(jié)構(gòu)的工藝水平十分有限，通常不會(huì)進(jìn)行消除殘余應(yīng)力相關(guān)操作。因此，殘余應(yīng)力較大，這會(huì)直接影響其耐腐蝕能力、穩(wěn)定性等諸多方面。很多起重機(jī)械在應(yīng)用一段時(shí)間后發(fā)生失效現(xiàn)象，都是由于殘余應(yīng)力存在造成的。可見，對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)試是安全評(píng)估的重要內(nèi)容之一。

2.2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)是對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行安全評(píng)估的重要基礎(chǔ)，也是掌握起重機(jī)械安全評(píng)估信息的主要途徑。在進(jìn)行具體監(jiān)測(cè)過程中，需要對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行安全監(jiān)控及金屬結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，在具體操作過程中，應(yīng)用先進(jìn)傳感技術(shù)監(jiān)測(cè)起重機(jī)械的關(guān)鍵參數(shù)、安全保護(hù)狀態(tài)、損傷程度等信息。利用先進(jìn)的信號(hào)信息處理技術(shù)對(duì)體重機(jī)械在未來工作期間內(nèi)的性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，其中包括結(jié)構(gòu)特征參數(shù)、損傷情況及結(jié)構(gòu)性能等諸多方面，以此為指導(dǎo)做好各項(xiàng)預(yù)防性檢修與保養(yǎng)工作。在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)不斷豐富的情況下建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，從而支持起重機(jī)械安全評(píng)估工作高效開展。

2.3 失效分析技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（1）由感性向理性方向發(fā)展。從當(dāng)前失效分析操作情況看，大多會(huì)根據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)或目前掌握的裂紋、圖譜等開展相關(guān)工作。但目前掌握的圖譜與經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容大多是對(duì)起重機(jī)械某一特征進(jìn)行診斷，是對(duì)其損傷情況進(jìn)行的定性，其中還有的適量分析內(nèi)容并不是在客觀條件下做出的定量分析，無法出具損傷失效特點(diǎn)在條件不同的情況下產(chǎn)生的診斷結(jié)果。通常會(huì)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法、理論方法與工程方法，對(duì)疲勞斷口進(jìn)行定量分析。其中，統(tǒng)計(jì)方法需要通過大量的實(shí)驗(yàn)，分析對(duì)起重機(jī)械潛在的失效模式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以此分析端口參數(shù)與失效因素之間存在的關(guān)系，此種方法大多應(yīng)用于簡(jiǎn)單的構(gòu)件中而理論方法，對(duì)失效機(jī)理進(jìn)行研究。對(duì)斷口微觀細(xì)觀描述的過程中，應(yīng)用宏觀力學(xué)產(chǎn)量方面的知識(shí)、工程方法會(huì)利用已經(jīng)得到驗(yàn)證的具有成熟性的經(jīng)驗(yàn)判斷方式判斷失效因素。

（2）計(jì)算機(jī)輔助失效分析。首先，材料環(huán)境損傷的演化導(dǎo)致突變與其預(yù)測(cè)材料的失效，大多由材料的環(huán)境行為所決定。在材料與復(fù)議條件相互作用的情況下，材料會(huì)發(fā)生一系列的變化，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)性能等方面，進(jìn)而造成材料不具備原有的效果，材料環(huán)境失效與諸多學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)容相關(guān)，如材料學(xué)、物理學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)等。為了建立多重作用下材料與結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測(cè)模型，需要針對(duì)與環(huán)境失效有關(guān)的模式診斷、預(yù)測(cè)、控制等理論進(jìn)行研究與完善。對(duì)復(fù)雜環(huán)境下材料與結(jié)構(gòu)損傷模型、剩余使用期限的預(yù)算方法、持久性分析技術(shù)等進(jìn)行進(jìn)一步健全與完善，從而對(duì)新型機(jī)械設(shè)備防腐、表面工程技術(shù)進(jìn)行深入的探究。其次，對(duì)結(jié)構(gòu)件的安全可靠性進(jìn)行評(píng)估。在對(duì)起重機(jī)械結(jié)構(gòu)件的安全可靠性進(jìn)行評(píng)估的過程中，需要收集以往同類型產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且要掌握表征構(gòu)件各種的參數(shù)分散概率及對(duì)構(gòu)件失效影響的各項(xiàng)研究，在掌握這些材料的前提下可以建立相關(guān)的模型，對(duì)構(gòu)件的可靠性與失效概率進(jìn)行分析，通過各種模擬驗(yàn)證方式，如數(shù)值計(jì)算或?qū)嶒?yàn)等對(duì)產(chǎn)品構(gòu)件的安全可靠性進(jìn)行評(píng)估，讓產(chǎn)品在規(guī)范的作業(yè)條件下行規(guī)定的功能有效降低，正常使用操作過程中由于各種因素發(fā)生失效的概率。由于起重機(jī)械設(shè)備材料及構(gòu)件發(fā)生失效的過程較為復(fù)雜，當(dāng)前沒有材料及構(gòu)件設(shè)備損傷情況進(jìn)行預(yù)測(cè)與剩余壽命評(píng)估的有效方法。在對(duì)失效機(jī)理與失效過程的認(rèn)識(shí)，依舊停留在通過對(duì)現(xiàn)象的觀察與定性分析中。應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)材料及構(gòu)件失效過程動(dòng)力學(xué)進(jìn)行試驗(yàn)，可以判斷起重機(jī)械失效機(jī)理與原因判斷的是否正確，在對(duì)起重機(jī)械失效過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬與輔助診斷時(shí)，主要涉及段口三維重建與模擬損傷過程，動(dòng)力學(xué)模擬與在線等方面內(nèi)容，以此為基礎(chǔ)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理的作用下，最終能夠建立具備自學(xué)功能，能夠?qū)Σ牧吓c構(gòu)件損傷情況進(jìn)行分析的人工智能系統(tǒng)。

（3）電氣控制系統(tǒng)的失效分析。由于起重機(jī)械的電氣控制系統(tǒng)頻繁發(fā)生失效與故障，因此對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求也在不斷提升。起重機(jī)械的電子元件器種類豐富多樣，并且功能也各不相同。因此，起重機(jī)械電氣控制系統(tǒng)發(fā)生失效的情況具有較大的隨機(jī)性，在此方面開展失效分析工作，需要應(yīng)對(duì)的工作范圍更加廣泛，并且難度也有所提升。控制系統(tǒng)的功能較多，失效模式各不相同，分析檢測(cè)工作實(shí)踐操作有一定的難度。

（4）安全評(píng)估方法。起重機(jī)械本身具有一定的復(fù)雜性，其由眾多系統(tǒng)共同組成。如電器、液壓、機(jī)構(gòu)等，在對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行安全評(píng)估的過程中，要把握各個(gè)系統(tǒng)的具體特點(diǎn)采用有針對(duì)性的評(píng)估方式。當(dāng)前可供選擇的起重機(jī)械安全評(píng)估方法有很多，如安全檢查和安全檢查表分析、危險(xiǎn)操作性研究、故障樹分析等。安全評(píng)估理論也有很多種，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量及模糊綜合評(píng)價(jià)法、基于未確知測(cè)度理論評(píng)價(jià)方法等。

3 結(jié)語

綜上所述，起重機(jī)械設(shè)備雖然為具體實(shí)踐工作提供了便利，能夠有效提升相關(guān)工作的質(zhì)量與效率，但其具備較高的危險(xiǎn)性。因此，被納入特種設(shè)備范圍內(nèi)，對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行安全評(píng)估也是做好相關(guān)管理工作的重要內(nèi)容。在具體進(jìn)行起重機(jī)械安全評(píng)估的過程中，需要開展大量的工作內(nèi)容，不僅對(duì)相關(guān)工作人員的專業(yè)能力有較高的要求，對(duì)開展檢測(cè)工作的具體儀器設(shè)備也有一定的要求。開展各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，做好預(yù)防性檢修工作是保證起重機(jī)械設(shè)備使用壽命與使用安全的重要途徑，為其有序作業(yè)奠定良好基礎(chǔ)。