定量风险评估在起重机技术安全评估中的应用

刘自秤

(海洋石油工程股份有限公司，广东 深圳 518054)

港口起重机械结构复杂、工作任务繁重且长期工作在露天环境下，作业时间长，工作条件恶劣。大多数起重机械使用时间长达十余年，受当时设计思路、制造工艺、使用年限、工作环境等因素的影响，导致设备故障频发。需要针对安全技术状况进行评估，判断其是否满足继续安全使用的要求。

本文以马尼托瓦克2250型履带式起重机为例，运用定量风险评估方法，通过对一定使用年限的起重设备的安全技术条件的状况进行检查验证，分析结构部件和机电系统可能发生的故障，进而对故障造成的安全风险进行评价，为港口企业制定维修管理计划提供参考。

1 定量风险评价方法

定量风险评估(quantitative risk assessment，QRA)是指使用技术手段将与一特定活动相关联的风险以一种绝对的、定量的方式而非一种相对的方式来估算的风险评估方法[1]。

定量风险评估主要解决以下4个问题：①可能发生什么意外事件；②意外事件发生的可能性或失效频率；③发生意外事件后会产生什么样的后果；④这种意外事件的风险是否可以被接受[2]。

定量风险评估通常有一整套正式明确的流程，即危险辨识→频率分析→后果评估→风险叠加→风险评估→风险管理。

2 起重机技术安全评估实例

2.1 危险辨识

参照GB/T 13861-2009《生产过程危险和有害因素分类与代码》，评估对象包括：马尼托瓦克履带式起重机的物的因素中有关的物理性危险及有害因素，具体是指：行走机构、承载机构、吊臂结构、门座结构、钢丝绳、吊钩等结构的强度条件；动力系统(发动机、液压系统)的机械性能；报警、限位、制动等系统的功能完好性；以及其他的物理性危险及有害因素等。结构部分的缺陷清单如表1所示，机电部分的的缺陷清单如表2所示，实际缺陷内容包括但不限于表1、表2所列。

表1 结构部分缺陷清单

表2 机电部分缺陷清单

2.2 频率分析

失效频率指在特定时间内，故障类型出现的次数，主要通过查询起重机维修、保养、检验记录，起重机测厚报告、无损探伤(NDT)检测报告，起重机操作手册、总体说明书、结构图纸，历年维修项目，相似产品失效数据等确定。以Pi作为失效频率的数值，当Pi≥0.2时，为“极高频率”；当0.1≤Pi<0.2时，为“高频率”；当0.01≤Pi<0.1时，为“中等频率”；当0.001≤Pi<0.01时，为“低频率”；当0≤Pi<0.001时，为“极低频率”。

通过统计得出各类别项目相应的失效频率，结论如下：①结构失效频率为“高频率”；②动力系统失效频率为“中等频率”；③液压系统失效频率为“高频率”；④电气系统失效频率为“高频率”；⑤控制系统失效频率为“高频率”；⑥机构和零部件失效频率为“高频率”。

2.3 后果评估

后果评估是对失效状态影响设备使用的严重程度的评价，主要通过外观检验、测量、测厚、无损检测等方式，并结合起重机使用过程中的功能特性、国家和行业标准规范的安全要求、设备使用说明书中包含的要求，确定给出各检查项目相应的很好、良好、一般、不好4个等级的评价，对应为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级，通过现场检验得出如下结论：①结构等级为Ⅳ级，评估为“不好”；②动力系统等级为Ⅲ级，评估为“一般”；③液压系统等级为Ⅳ级，评估为“不好”；④电气系统等级为Ⅳ级，评估为“不好”；⑤控制系统等级为Ⅳ级，评估为“不好”；⑥机构和零部件等级为Ⅳ级，评估为“不好”。

2.4 风险叠加及风险评估

风险叠加采用的是风险矩阵，这一矩阵可用失效频率和后果等级构成的表格来表示，风险矩阵表如表3所示。

表3 风险矩阵表

依据频率分析和后果评估结果，结合风险矩阵得出如下结论：①结构失效程度为“不可接受”；②动力系统失效程度为“不可接受”；③液压系统失效程度为“不可接受”；④电气系统失效程度为“不可接受”；⑤控制系统失效程度为“不可接受”；⑥机构和零部件失效程度为“不可接受”。

2.5 风险管理

由定量风险评估结论可知，履带式起重机的失效程度均为不可接受，存在严重安全隐患，无法继续安全使用，且无改造、维修价值。

3 结束语

QRA是对某一设备或作业活动中发生事故的频率和后果进行表达的系统方法，它是一种对风险进行量化管理的技术手段。在分析过程中，不仅要求对事故的原因、过程、后果等进行定性分析，而且要求对事故发生的频率和后果进行定量计算，并将计算出的风险与风险标准相比较，判断风险的可接受性，提出降低风险的建议措施。

基于QRA的起重机技术安全评估，能够很好的从物的不安全状态的角度进行分析，可有效提升起重机的管理形态，从而降低或消除事故发生率，减少运行维护成本，提升企业的经济效益。