基于风险的港口门座起重机评价技术研究

（福建省特种设备检验研究院莆田分院 莆田 351100）

二十世纪50年代末，美国首次将风险评价理论应用于军事武器的研制工作，1981年我国在安全系统工程理论上引入风险评价理论之后，在冶金、机械、化工、航空、航天等多方面开始应用。在起重机械，尤其是在港口门座式起重机的风险评价中，风险评价理论仍存在许多不足：一方面缺乏规范性的起重机械风险评价标准，国家并未制定这方面的标准规范。以往的风险管理多是集中在检测设备和检测手段等“检测硬件”上的研究，在风险“评价理论”方面投入不足；另一方面缺乏对门座起重机风险评价理论的研究，主要表现在缺乏系统、全面性的风险评价指标体系以及标准[1]。因此，提出风险评价方法，在风险评价理论上取得新成果是一种趋势。

1 基于风险的检验技术（RBI）

RBI是近年来国际上新兴的一门学科，其基本思想是采用系统理论的原理和方法，对系统中的固有或者潜在风险及其程度进行定量分析和评估，找到薄弱环节，优化检测的效率和频次，降低非计划停机、减少检测和维修的费用，维持原有的安全保障，提出安全技术的建议及对策[2]。

1.1 RBI的定义

RBI定义的风险由两部分组成，即失效可能性（POF，Probability of Failure)和失效后果（COF，Consequence of Failure)， 风险的表达式是[3]：

式中：

Ri——某一事故所导致的风险；

Pi——失效可能性；

Ci——失效后果。

1.2 风险评价流程

风险评价工作主要包括：准备、风险识别、开展评价、风险控制和编制风险评价报告五个阶段。具体流程如图1所示。

图1 风险评价流程图

1.3 灰色模糊综合处理

灰色模糊集合是一种能够同时描述事件的灰色性和模糊性的集合，不但有灰色集合的优点，而且有模糊集合的内容[4]。

●1.3.1 模部评价处理

其次，对评语集中的每个评语（等级）赋值，得到赋值列向量为：

最后，利用向量的内积运算得出等级参数评判的结果：

●1.3.2 灰部评价处理

在一定意义上，灰度是指结果的“不可信”程度，所以灰度越小越好，也就是说灰度越小表明信息量越充分，得到的评价向量中，一般取最小灰度值作为评价结果的灰度。

1.4 起重机整机风险值的确定

港口门座起重机失效可能性风险评价指标，见表1。

借鉴RBI风险计算原理，可以分别确定起重机的失效总体可能性P以及起重机失效后果的严重程度C。

则有：

表1 门座起重机失效可能性风险评价指标体系

进一步可得门座起重机风险值R=P×C。

本文应用“风险矩阵图”显示起重机风险的高低，提出了它的表示方法，“风险矩阵图”最大的好处就是直观性，在得出“失效可能性等级”和“失效后果等级”之后，就可以落入对应的位置。借鉴这个方法，在表示门座起重机风险评价结果时，能够直接得知风险等级结果，如图2所示。

图2 风险评判矩阵

2 举例应用

某港口公司的MQ40—30型港口门座起重机额定起重量为40t，起吊最大工作幅度30m。在2018年5月，检验部门对该起重机进行了年度定期检验，检验发现大车轨道边积土严重，大车无法行走，锚定位置验证电气开关功能失效，回转连锁开关功能失效，按照TSG Q7015—2016《起重机械定期检验规则》，该机检验结论为不合格，要求起重机使用企业进行整改维护[5]。根据现场检验发现的问题，发现该起重机主要存在风险的位置是安全装置部分（锚定位置验证电气开关功能失效、回转连锁开关功能失效），现运用前文所述方法，对该起重机进行风险评价。

以该起重机安全装置存在最大风险的相关指标为例进行说明。安全装置D28可分为制动器E28、超速保护装置E29、起升高度限制器E30、起重量限制器E31、力矩限制器E32、抗风防滑防倾翻装置E33、联锁保护装置E34、风速仪E35、轨道清扫器E36这9个子指标，同时它们是最底层评价指标。

1)建立评语集。

建立起重机失效可能性评价评语集为V={很大，大，较大，中等，较小，小，很小}，失效后果严重性评价评语集为W={很严重，严重，较严重，一般，较轻微，轻微，很轻微}；

2)确定权重集。

运用模糊层次分析法，可以在MATLAB中通过编程计算出E28到E36这9个指标的权重值为

3)进行评价。

根据现场检验结论，对照指标评价标准，得评价结论，见表2：

表2 各指标评价情况

可得风险评价矩阵：

利用MATLAB进行运算

由此可得到安全装置的风险评价向量，根据最大隶属度原则和最小灰度原则，安全装置以隶属度0.194和灰度0.0001处于“小”风险级别。该部分装置的检验结果不符合TSG Q7015—2016《起重机械定期检验要求》的要求，检验部门在检验之后，要求该起重机使用单位对存在的问题落实整改，清理完轨道边积土和轨道清扫器中被卡住的沙土，大车恢复正常行走，锚定装置关系到起重机的稳定性，经检查锚定装置验证电气开关由于经常使用导致损坏功能失效，更换之后可恢复保护功能。回转连锁开关也是在更换之后恢复保护功能，这些都是容易受损保护装置，便于更换。

同理，可得金属结构D21、司机室D22、吊具D23、钢丝绳D24、卷筒D25、电气系统D26、液压系统D27的评价向量分别为：

然后进行四级指标的评价：金属结构D21、司机室D22、吊具D23、钢丝绳D24、卷筒D25、电气系统D26、液压系统D27、安全装置D28这8个四级子指标都属于三级指标中的使用C8，根据前文所述的方法，可以得到三级指标使用C8的评价向量为：

同理依次可得到，二级指标设备指标B2的评价向量为：

最后得到一级指标起重机失效可能性A1的评价向量为：

起重机失效后果严重性A2的评价向量为：

4）结果处理。

以 此 类 推，Q=（q1，q2，q3，q4，q5，q6，q7）T=（1，0.8，0.6，0.5，0.4，0.2，0.1）T

运用式（2）、式（3）处理，得出整机失效可能性P=0.319，失效后果C=0.29，相对风险R=0.093，对照风险划分等级标准，可得风险矩阵图3，可知该机属于较低等级风险，在整改之后可以继续使用。

图3 门座起重机风险评价结果的矩阵表示

3 结束语

本文运用评价理论，建立了门座起重机风险评价模型，把建立的风险评价模型运用到案例起重机的理论计算中，检验模型的正确性，能够更合理的安排检验维修计划，减少非计划停机，改变了传统的停机检验维修带来大量人工和时间浪费，有效保证了港口门座起重机的可靠运行和提高使用单位的经济效益。