起重機械風險評估方法與預防性檢修策略研究.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備之一。目前，我國起重機械數量年均增長約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在所有機械類事故死亡人數中居首位。因此，加強起重機械的安全管理和事故預防刻不容緩。風險評估是事故預防的前提

2、和基礎，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備而言，系統(tǒng)而實用的風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防。該制度對于起重設備的安全運行，在一定程度上起到了基礎性保障作用。然而，由于檢驗項目和檢驗周期基本固定，不區(qū)分企業(yè)和設備個體的差異，容易造成對一般設備的過度檢驗和高風險設備的檢驗不足;檢驗結果僅定性表示為“合格”

3、與“不合格”，由于缺少零部件風險的定量計算，其安全狀況的評估結果對起重機械事故預防的參考價值有限。論文圍繞起重機械風險評估方法與預防性檢修策略及若干相關問題開展研究工作，完成了起重機械主要零部件的FMEA分析、失效數據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、零部件風險的定性與定量評估計算、起重機械RCM預防性檢修策略的制定、起重機械風險評估實施規(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)計分析的基礎上，建立了起重機械失效分析數據庫。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據。設計了起重機零部件失效樣本采集表，采用調查統(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)實地調研等方式，獲得了部分起重機零部件的大樣本失效數據，進而完成了相應的失效壽命計算

5、。
　　(2)鑒于起重機零部件的現(xiàn)場失效數據通常比較有限，提出了基于Bayes理論的起重機零部件小樣本可靠壽命預測方法。根據零部件研制階段的試驗數據和同類或相似部件的相關檢測記錄確定可靠性評估的驗前分布，結合小樣本現(xiàn)場可靠性試驗數據，應用Bayes理論融合零部件的驗前信息和現(xiàn)場試驗數據，得到產品可靠壽命的驗后分布，進而實現(xiàn)零部件失效壽命的預測。在缺少現(xiàn)場失效數據的情況下，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)定性分析結果，為起重機械受力結構的安全評估提供了依據。
　　(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上，基于RBI技術建立了起重機械定性風險評估模型，確定了起重機零部件的風險等級排序?；趯哟畏治龇ê突疑C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，結合零部件失效后果的定量化經濟性評估，提出了起重機零部件的定量風險評估方法。最后，提出了應用上述成果，在起重機械風險評估中，對由定性風險評估確定為高風險零部件進行定量風險評估的實用性實施方法。
　　(5)基于ACCESS數據庫，以VB軟件為開發(fā)工具編制了起重機械風險評估系統(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險評估，輸出WORD格式的評估報告，并給出相應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技術的起重機械預防性檢修策略研究。綜合考慮零部件在維修間隔期內的可靠性、經濟性和可用度，給出了有限使用期不完全預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檢測的非定期視情檢修策略，基于經濟性和可用度準則分別給出了首次檢測和重復檢測的最佳檢測周期的計算方法。
　　(7)綜合理論研究成果，制定了起重機械風險評估實施規(guī)范。實施規(guī)范給出了層次分析法中各因