起重機械風(fēng)險評估方法與預(yù)防性檢修策略研究.pdf

1、起重機械是隱藏危險因素最多，發(fā)生事故幾率最大，事故后果最嚴重的機電類特種設(shè)備之一。目前，我國起重機械數(shù)量年均增長約20％左右，各類起重機械保有量已超過250萬臺。與此同時，涉及起重機械的傷亡事故占各類傷亡事故的比例也逐年上升。目前我國各地區(qū)、各行業(yè)發(fā)生在起重作業(yè)中的傷亡事故約占全部傷亡事故的25％左右。每年涉及起重機械事故的死亡人數(shù)在所有機械類事故死亡人數(shù)中居首位。因此，加強起重機械的安全管理和事故預(yù)防刻不容緩。風(fēng)險評估是事故預(yù)防的前提

2、和基礎(chǔ)，目前針對起重機械的系統(tǒng)性安全評估方法欠缺，對于在役尤其是超期服役的起重設(shè)備而言，系統(tǒng)而實用的風(fēng)險評估方法研究具有較大的理論意義和工程實用價值。
　　目前，行業(yè)內(nèi)采用法定定期檢驗制度來實現(xiàn)起重機械的安全運行和事故預(yù)防。該制度對于起重設(shè)備的安全運行，在一定程度上起到了基礎(chǔ)性保障作用。然而，由于檢驗項目和檢驗周期基本固定，不區(qū)分企業(yè)和設(shè)備個體的差異，容易造成對一般設(shè)備的過度檢驗和高風(fēng)險設(shè)備的檢驗不足;檢驗結(jié)果僅定性表示為“合格”

3、與“不合格”，由于缺少零部件風(fēng)險的定量計算，其安全狀況的評估結(jié)果對起重機械事故預(yù)防的參考價值有限。論文圍繞起重機械風(fēng)險評估方法與預(yù)防性檢修策略及若干相關(guān)問題開展研究工作，完成了起重機械主要零部件的FMEA分析、失效數(shù)據(jù)與通用失效概率信息的收集、鋼絲繩小樣本可靠性試驗、起重機械的建模與仿真、零部件風(fēng)險的定性與定量評估計算、起重機械RCM預(yù)防性檢修策略的制定、起重機械風(fēng)險評估實施規(guī)范及評估軟件的編制等工作，論文具體研究內(nèi)容如下：
　　

4、(1)在完成380多例起重機事故故障統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，建立了起重機械失效分析數(shù)據(jù)庫。進行了失效模式與影響分析，得出了其全部失效模式，進而分析了對應(yīng)的失效原因和失效后果。針對鋼絲繩的典型失效模式彎曲疲勞和磨損，開展了小樣本物理試驗，獲取了試驗條件下的失效數(shù)據(jù)。設(shè)計了起重機零部件失效樣本采集表，采用調(diào)查統(tǒng)計問卷和深入凌鋼、鞍鋼、三洋重工等起重機使用和制造企業(yè)實地調(diào)研等方式，獲得了部分起重機零部件的大樣本失效數(shù)據(jù)，進而完成了相應(yīng)的失效壽命計算

5、。
　　(2)鑒于起重機零部件的現(xiàn)場失效數(shù)據(jù)通常比較有限，提出了基于Bayes理論的起重機零部件小樣本可靠壽命預(yù)測方法。根據(jù)零部件研制階段的試驗數(shù)據(jù)和同類或相似部件的相關(guān)檢測記錄確定可靠性評估的驗前分布，結(jié)合小樣本現(xiàn)場可靠性試驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用Bayes理論融合零部件的驗前信息和現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)，得到產(chǎn)品可靠壽命的驗后分布，進而實現(xiàn)零部件失效壽命的預(yù)測。在缺少現(xiàn)場失效數(shù)據(jù)的情況下，該方法為起重機零部件失效壽命的獲取提供了新途徑。
　　

6、(3)利用有限元軟件的二次開發(fā)功能建立了起重機械虛擬仿真試驗平臺。實現(xiàn)了塔式起重機的參數(shù)化建模與虛擬工況載荷的施加，利用Ansys軟件自動獲取整機的強度、剛度和穩(wěn)定性分析結(jié)果，為起重機械受力結(jié)構(gòu)的安全評估提供了依據(jù)。
　　(4)在完成FMEA分析和獲取主要零部件通用失效概率信息的基礎(chǔ)上，基于RBI技術(shù)建立了起重機械定性風(fēng)險評估模型，確定了起重機零部件的風(fēng)險等級排序。基于層次分析法和灰色綜合評價法，建立了起重機零部件失效概率的修正計

7、算模型，結(jié)合零部件失效后果的定量化經(jīng)濟性評估，提出了起重機零部件的定量風(fēng)險評估方法。最后，提出了應(yīng)用上述成果，在起重機械風(fēng)險評估中，對由定性風(fēng)險評估確定為高風(fēng)險零部件進行定量風(fēng)險評估的實用性實施方法。
　　(5)基于ACCESS數(shù)據(jù)庫，以VB軟件為開發(fā)工具編制了起重機械風(fēng)險評估系統(tǒng)軟件。該軟件能夠自動完成起重機零部件的定性和定量風(fēng)險評估，輸出WORD格式的評估報告，并給出相應(yīng)故障零部件的檢測部位、檢測方法和檢測周期建議。
　

8、　(6)開展了基于RCM技術(shù)的起重機械預(yù)防性檢修策略研究。綜合考慮零部件在維修間隔期內(nèi)的可靠性、經(jīng)濟性和可用度，給出了有限使用期不完全預(yù)防維修周期的計算方法。針對具有可測量潛在退化過程的零部件，考慮其故障的發(fā)生過程，提出了基于首次檢測和重復(fù)檢測的非定期視情檢修策略，基于經(jīng)濟性和可用度準(zhǔn)則分別給出了首次檢測和重復(fù)檢測的最佳檢測周期的計算方法。
　　(7)綜合理論研究成果，制定了起重機械風(fēng)險評估實施規(guī)范。實施規(guī)范給出了層次分析法中各因