起重机多级模糊综合评价风险分析方法研究

丁高耀

（宁波市特种设备检验研究院 浙江宁波）

近年来，造船、港口装卸等行业越来越趋向大型化和专业化，门座起重机使用率也越来越高。门座起重机给生产带来灵活、高效、方便、快捷的同时，因结构、机械、电气等方面的不安全因素，频频发生事故。开展门座起重机风险分析方法研究，有助于降低事故发生的频率和事故后果的严重程度。

一、评价原理

起重机整机风险分析是一个多级模糊综合评价过程，基本原则是从最低级开始进行一级模糊综合评价，将低级评判结果作为上一级的评价值，即将低级的结果当成上级的单因素，然后再根据层次分析法赋予其权重，再进行上次模糊综合评判；如此反复直至最高级得到最后的评判结果。单级模糊综合评价涉及的 5个要素（图1），指标、评价指标值、评价集、权重、模糊关系矩阵。多级模糊综合评判是在单级模糊综合评判的基础累积进行。

图1 模糊评价原理图

二、门座起重机的安全性评价体系

以某港口10 t门座起重机作为风险评价实例，对整体构建了安全性评价体系（图2）。该10 t门座起重机为4连杆门座起重机，整机评价体系可划分为5个子系统：金属结构子系统、机构子系统、关键零部件子系统、电气设备子系统、安全装置子系统。由于子系统中金属结构相对单一，子系统中构件数目不多，也可以考虑省去单构件评价层的模糊评价，直接由单因素评价层的模糊综合评判得到子系统的评价值，再由子系统的模糊综合评判来估计整机的安全性。

图2 门座起重机安全性评价体系图

三、评价方法

1.安全性评价过程

（1）单因素评价层的综合评判，如金属结构中的由最底层指标中的强度、刚度、稳定性、裂纹、变形等指标的评价值，与其相应的权重组合，计算得到构件的评价值。

（2）单构件评价层的综合评判，即由构件的评价值与相应的权重组合运算，得到子系统的评价值（图3）。

图3 单因素评价层的具体实现过程图

（3）子系统评价层的综合评判，即由子系统的评价值与相应权重向上推算，得到整机的安全指数，从而评定出整机的安全状态。步骤（2）和（3）是的过程与步骤（1）相似。

2.评价指标选取

（1）门座起重机金属结构评价层指标。主要包括强度指标、刚度指标、裂纹指标、变形指标、锈蚀指标、维修指标。

（2）门座起重机机构评价层指标。主要包括各机构的轴承（内部）损伤指标、齿轮（内部）损伤指标。

（3）门座起重机关键零部件评价层。主要包括吊钩状况指标、钢丝绳状况指标、滑轮状况指标、制动器状况指标、减速器状况指标、开式齿轮状况指标、车轮状况指标、联轴器状况指标等。

（4）门座起重机电气设备评价层。主要包括电机、接触器、控制器、时间继电器、供电装置、电阻器、接地及防雷装置、电气保护装置等

（5）门座起重机安全装置及防护措施评价层。主要包括超载、防风、超速保护、各机构限位、后倾保护、缓冲器和止挡、速度联锁、防护罩等。

3.评价值的确定

指标评价值的确定包括2大步骤（图4），①各评价值状态值的测量或计算。②指标状态值的无量纲化处理，得到评价值。

图4 测量原始数据到评价值的过程图

评价指标的状态值是指各指标的测量或检测数据，这些评价指标状态值所包含的量纲有MPa、mm等。这些不同的量纲不具备可比性，必须经过无量纲化处理。指标无量纲化处理的目的就是解决指标间量纲不同，不能进行合成运算的问题。同时，使得指标数据的取值区间统一化，均处于[0，1]中，即为指标的评价值。如强度指标的评价值可按式（1）确定。

当my≤0.15时，指标状态值距离材料的屈服极限很近，强度很弱。0.15＜my≤0.25时，指标状态值距离材料的屈服极限较近、强度较弱。0.25＜my≤0.4时，指标状态值距离材料的屈服极限适中、强度一般。0.4＜my≤0.6时，指标状态值距离材料的屈服极限较远、强度较好。0.6＜my≤1时，指标状态值距离材料的屈服极限很远、强度很好。