RBI技术在港口门座起重机风险评价中的应用

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

作为特种设备之-的门座起重机，以其良好的工作性能和通用性，成为港 口装卸作业的重要设备。由于其露天、腐蚀性的工作环境以及较高的使用频率和工作强度，门座起重机也是作业风险大、事故发生率较高的特种设备之-。对港口门座起重机进行风险管理是-种有效的管理方法，而对其开展风险评价，给出精确的风险值则是风险管理的基矗我国对起重机的风险管理是以国家和地方特种设备安全监理机构的监督检验为主，对设备的风险评价多以设备的安全性能评估技术报告为主。在评价收稿 日期：2013-01-14作者简介：周友涛(1988-)，男，湖北十堰人，主要从事特种设备安全方面的研究.E-mail：zytfzu###sina.con通信联系人：杨晓翔，男，教授，博士生导师.E-mail：yangxx###fzu.edu.cn· 646 · 机 电 T 程 第30卷体系的建立时，-般只考虑起重机设备本身因素或者体系不全面，这都会影响评价结果的精确性 。

随着安全科学的发展和渗透，目前，国内已经有部分学者从人-机系统评价的角度提出了起重机安全评估的指标体系，具有代表性的有 ：徐格宁和江凡 运用模糊层次分析法，以桥架、起升机构、运行机构和人员及安全因素对通用桥式起重机的安全性进行了评价；钱尼君 、李波等 运用LM神经网络方法对起重机设备本体的安全进行了评价工作。

本研究通过文献调查以及与起重机检验专家的交流，提出把RBI原理和模糊层次分析法结合起来，运用到门座起重机的风险评价中来，在保证门座起重机安全性的基础上，做到与经济性的统-；根据风险评价结果合理安排检验维修计划，减少非计划停机 ，保证港口门座起重机的运行和使用单位的经济效益。

l 评价模型的建立1.1 RBI原理基于风险评估的设备检验技术(RBI)是-种在追求系统安全性与经济性统-的基础上，以风险分析为基础，对系统中固有的或潜在的危险发生的可能性与失效后果进行科学分析，发现主要问题和薄弱环节，确定风险等级，最后找出薄弱环节的现代化检验方法。

RBI最早由挪威船级社应用于海洋平台；美国为改善RBI先后发布了API581和API580两项RBI基本资源文件，为RBI的广泛应用提供了基础；我国自本世纪初开始逐步推行和应用RBI，同时得到国家相关部门的支持与认可。2003年3月，合肥通用机械研究院、法国国际检验局(BV)与中石化茂名分公司合作，采用BV的RB.eye软件及数据库，首次在中国国内石化企业开展定量RBI的应用工作。2006年5月，国家质检总局颁发《关于开展基于风险的检验(RBI)技术试点应用工作的通知》，标志我国基于风险的检验(RBI)技术在中石化 、中石油的正式试行 。

目前 ，RBI技术已在世界范围内石化行业成套装置和管道等领域取得了良好的应用效果 ，但在机械行业 ，尤其是港 口门座起重机中的应用尚不多见。把RBI原理应用到港口门座起重机的安全评价中，可以定量、全面地掌握起重机的风险等级和风险程度，这既有利于起重机使用单位完善自身的安全管理，也有利于特种设备安全监察机构根据起重机的风险程度，有针对性地实施分类监管。

API定义的风险由两部分组成，即失效可能性(probability of failure，POF)和失效后果 (consequenceof failure，COF) 。风险的表达式为：R P C (1)式中：R -某-事故所导致的风险，P -失效可能性，C -失效后果。

1.2 评价体系的建立门座起重机风险评价体系是进行门座起重机风险评价的基矗该体系是否全面、客观，体系和指标标准的确定是否准确、实际，都会影响到整个评价结果的实用性与正确性。本研究从系统论的角度出发，综合考虑人、机、环境与管理4个方面的因素，建立包含起重机各生命周期的风险评价的指标体系和失效后果评价指标体系。

根据《起重机安全规程》 、《起重机设计规范》以及《起重机械定期检验规则》 等相关国家和行业标准，并结合起重机检验专家的经验 ，可将起重机失效因素归纳为人的因素、机的因素、环境因素和管理因素4个二级子因素。①人的冈素。涉及到起重机的司机、吊装工和指挥3个三级子大素，可以从T作经验 、从业资格和安全素质等8个四级子因素来评价；②机的因素。涉及设计 、制造、安装、调试、使用和维护6个三级子因素，可以从设计单位水平 、设计方法、材料选用等23个四级子因素来评价 ，其中，金属结构 、司机室、吊具等8个四级子因素还可以进-步细化成金属结构使用年限、锈蚀情况、变形情况等36个五级子冈素来评价；③环境因素。涉及轨道条件 、安全距离 、地理条件、气象条件4个三级子因素，可以从轨距误差、直线度和轨顶高低差等12个四级子因素来评价；④管理因素。涉及制度管理、档案材料和人员管理3个i级子因素，可以从材料的完备性、合理性和可操作性等l2个四级子因素来评价。

另外-方面，起重机失效后果因素町以归纳为人员伤亡、设备损坏、环境影响和经济损失4个二级子因素。①人员伤亡∩以从死亡人数、重伤人数和轻伤人数3个三级子因素来评价；②设备损坏∩以从对正常使用的影响程度和恢复所需时间2个t级子因素来评价；③环境影响∩以从对自然环境的影响和社会环境的影响2个三级子因素来评价；④经济损失。

可以从直接经济损失和问接经济损失2个级子因素来评价。

综上所述就构成了-个综合考虑人、机 、环境、管理和设备生命周期的评价体系，在实际评价时，根据实际现踌验直接对92个底层子因素进行评价，就可以逐级得到整机的风险值。

2 评价方法的选用根据上述的评价体系可以看 ，港口起重机系统第6期 周友涛，等：RBI技术在港口门座起重机风险评价中的应用 ·647·安全评价涉及很多因素，尤其是某些指标很难量化，只能用好”、较好”等这样的等级评语来评价，具有很大的模糊性。为了实现精确的量化风险程度 ，模糊数学提供了可行的办法，本研究选用模糊综合评价法来对起重机系统进行综合评价。模糊综合评价是目前应用最为广泛的模糊风险评价方法 圳。其基本思想是先对低级子因素中的各个因素进行模糊综合评价，然后再在各类之间(由低层到高层)进行综合评价。

2.1 建立因素集因素评价集可表示为： 。， ：，，u ，其中，元素 Gl，2，， 代表各个影响因素。本研究共有92个评价因素。

2.2 建立权重集针对评价集 中各个因素在评价对象中的重要程度不同，必须对各个因素 按其重要程度的不同给出相应的权重值 口 1，2，， 。各个因素的权重值aiql，2，， 组成的集合称为权重集A。本研究采用模糊层次分析法建立权重级，其计算步骤如下：(1)首 先 建 立 判 断矩 阵 ，即优先 关 系 矩 阵F ) ：fo.5 s(i)s( ) 1.0 s(i)>s( ) (2)Lo.0 s(i)

(2)将优先关系矩阵 F转换成模糊-致判断矩阵 R(r ) ：rl∑ l，2，， (3)育ri-rj0.5 (4)(3)各因素权重计算：. 2- --m(m--1) (5)其中， 为： ∑r -0.5 1，2，， (6)2.3 建立评价集评价集是对评价对象可能做出的评价结果所组成的集合，可表示为：V ，， )，其 中，元素 vj(j1，2，， 是对评价对象可能做出的评价结果。

针对起重机失效可能性因素，本研究选用的评语集为很大，大，较大，中等，较小，小，很小。针对起重机失效后果严重性因素，本研究选用的评语集为很严重，严重，较严重，-般，较轻微，轻微，很轻微。

2.4 单因素模糊评价单因素模糊评价是单独对某-个影响因素进行评价 ，以确定所评价的对象对评价集元素的隶属程度。设因素集中第i个因素 对评价集中的第 个元素vi的隶属度为 ，则因素/.ti的评价结果可表示为：R ， ，，r )，其中，R为单因素评价集。

2.5 模糊综合评价单因素模糊评价仅反映出-个因素对评价对象的影响程度，而模糊综合评价通过综合考虑所有因素对评价对象的影响程度，得到正确的评价结果。单因素评价构成的集合是多因素模糊综合评价的基础，如下式所示：fR.1 lrl1 rlmlR：l z l： ：～2. (7) l： ： ：lR rn2 r I据以上建立的因素权重集A与评价矩阵R，选用合适的模糊算子，进行模糊运算，可得到模糊综合评价集 ，即：BA·R(6。，b ，，b ) (8)其 中，6 1，2，， 称为模糊综合评价结果 向量。

2.6 模糊综合结果的处理RBI原理的结果是风险数值，而非评价向量，采用模糊综合评价得到的是对应评语集的-个评价 向量。为了更直观地将其表述成数值，本研究采用等级参数法来对评价结果进行处理 ，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。在此，对等级参数进行以下取值：Q：(q ，g ，q，g ，g ，g ，g ) (1，0.8，0.6，0.5，0.4，0.2，0.1)T。

则有：PBQZbiq (9)lCB Q：∑ q (10)1进-步可得起重机相对风险值R：RPC (11)当评估多台起重机时，对每-台起重机进行失效风险比较与排序，确定风险最大的起重机，进行重点监管或者维护。

2.7 起重机风险矩阵的确定为了更直观显示管段风险的高低 ，可以根据API581风险矩阵的形式来表示评定的结果。

API581中提供的风险等级划分标准是针对石化第6期 顾铭华，等：含风电场的配电系统 自适应继电保护算法 ·653 ·提出自适应保护算法。该整定算法基于实时计算，由配电系统的运行方式确定，而传统整定值是不变的；整定时测量单元获得的电压和电流计算系统的阻抗，能够适应风电场并网前后的变化。

自适应继电保护能在保护范围内可靠动作切除故障，对超出保护范围的故障不会误动作。理论分析和仿真实验结果证明，该算法比传统整定方法有更加良好的可靠性、选择性和灵敏性。