起重機械設(shè)備失效模式和安全評估基礎(chǔ)知識

起重機械設(shè)備失效模式和安全評估基礎(chǔ)知識俞中建上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院

一、起重重機械設(shè)設(shè)備失效效模式（一）基基本概念念1.失效——是指一臺臺裝置（（或其零零部件））喪失了了在預(yù)定定期限內(nèi)內(nèi)的正確確功能；；2.故障——是指一臺臺裝置（（或其零零部件））在應(yīng)達(dá)達(dá)到的功功能上喪喪失了能能力；上述兩者者的區(qū)別別是：故故障應(yīng)可可排除而而可恢復(fù)復(fù)其應(yīng)達(dá)達(dá)到的功功能，而而失效則則強調(diào)其其已“在在預(yù)定期期限內(nèi)””喪失了了正常功功能，即即強調(diào)其其已處于于不正常常狀態(tài)。。3.失效模式式——一般是指指能被觀觀察或者者測量出出來的一一種失效效現(xiàn)象。。4.起重機械械設(shè)備和和零部件件的主要要失效模模式是：：磨損、、變形、、斷裂、、腐蝕等等宏觀現(xiàn)現(xiàn)象。（二）失失效的宏宏觀現(xiàn)象象1.磨損失效效通常磨損損分為粘粘著磨損損、磨料料磨損、、疲勞磨磨損、腐腐蝕磨損損和微動動磨損五五種形式式，這也也是起重重機械使使用中常常見的磨磨損。2.斷裂失效效斷裂可分分為延性性斷裂、、脆性斷斷裂、疲疲勞斷裂裂和環(huán)境境斷裂四四種形式式。3.腐蝕失效效腐蝕可分分為化學(xué)學(xué)腐蝕和和電化學(xué)學(xué)腐蝕。。4.變形失效效起重機械械金屬構(gòu)構(gòu)件的塑塑形變形形達(dá)到一一定程度度時，將將發(fā)生失失穩(wěn)現(xiàn)象象，承載載能力降降低，影影響其他他部件的的正常工工作。（三）起起重機械械的失效效起重機械械的失效效可以由由一種或或多種過過程引起起，其失失效形式式可以是是單一的的過程現(xiàn)現(xiàn)象，也也可以是是組合的的過程現(xiàn)現(xiàn)象，其其結(jié)果是是一個宏宏觀現(xiàn)象象的表征征。如腐腐蝕一般般被認(rèn)為為是單一一的過程程，過程程表征是是構(gòu)件表表面受到到腐蝕損損傷；疲疲勞一般般也被認(rèn)認(rèn)為是單單一的過過程，由由周期變變動載荷荷引起構(gòu)構(gòu)件的機機械損傷傷，過程程表征是是構(gòu)件中中疲勞裂裂紋的萌萌生、擴擴展以至至斷裂。。腐蝕或或疲勞各各是獨立立的一種種失效形形式，而而腐蝕疲疲勞則可可認(rèn)為是是組合的的過程現(xiàn)現(xiàn)象，由由于其出出現(xiàn)的普普遍性、、后果的的嚴(yán)重性性，并且且腐蝕與與疲勞互互相增強強，往往往不作為為是兩個個單一失失效形式式的同時時出現(xiàn)，，而是兩兩者組合合有協(xié)同同效應(yīng)引引起的一一種失效效形式。。在腐蝕蝕疲勞失失效中，，活性腐腐蝕的存存在會加加劇疲勞勞過程，，而周期期變動的的疲勞載載荷的存存在又加加劇了腐腐蝕過程程。腐蝕蝕疲勞已已被作為為一種獨獨立的失失效形式式。二、起重重機械的的安全評評估（一）為為什么要要對起重重機械進(jìn)進(jìn)行安全全評估自改革開開放以來來，我國國的制造造工業(yè)、、鋼鐵工工業(yè)、建建筑業(yè)等等都得到到了極大大的發(fā)展展，起重重機械得得到廣泛泛的使用用，特別別是一些些大型或或特大型型起重機機械的使使用也越越來越多多。由于于此類起起重機械械價格昂昂貴，制制造周期期長，維維護成本本高，在在使用了了一定的的年限后后，如何何正確評評估這些些在用起起重機械械的狀況況，保證證起重機機械安全全可靠使使用，這這是使用用者最為為關(guān)心的的問題。我我們定檢檢規(guī)則正正文第十十四條提提出了這這個問題題，目的的就是對對此類起起重機械械進(jìn)行安安全評估估工作，，對設(shè)備備存在的的缺陷和和問題提提出有針針對性的的安全意意見和建建議，實實現(xiàn)延長長設(shè)備的的使用壽壽命；對對確實存存在重大大缺陷和和安全隱隱患，無無修復(fù)價價值的設(shè)設(shè)備，作作出判廢廢的建議議。（二）評評估具體體對象和和內(nèi)容的的確定1.由于起重重機械品品種繁多多，每個個品種的的起重機機都有各各自的特特點，因因此，評評估方案案必須具具有針對對性。首首先，應(yīng)應(yīng)確定評評估對象象的品種種，如流流動式起起重機和和鑄造起起重機的的安全評評估方案案肯定是是不同的的。2.由于使用用工況，，使用年年限，使使用場合合，操作作人員，，管理人人員等都都不盡相相同，因因此，起起重機在在使用過過程中表表現(xiàn)出來來的特征征和使用用方的要要求也不不盡相同同，所以以評估側(cè)側(cè)重的內(nèi)內(nèi)容也就就需要確確定。要確定內(nèi)內(nèi)容，還還必須在在仔細(xì)查查閱了起起重機的的相關(guān)技技術(shù)資料后，，經(jīng)與使使用方的的溝通（（了解使使用方的的要求）），最后后再進(jìn)行行起重機機械安全全評估方方案的編編制。3.一般而言言，起重重機械由由三大部部分組成成：鋼結(jié)結(jié)構(gòu)、機機械系統(tǒng)統(tǒng)（起升升和運行行機構(gòu)等等）、控控制系統(tǒng)統(tǒng)（電氣氣或液壓壓系統(tǒng)等等）。因因此，評評估內(nèi)容容大致可可以劃分分為以上上三大部部分。安安全評估估的基本本內(nèi)容和和要求是是：（1）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的疲勞勞損傷或或存在的的缺陷；；（2）機械傳傳動系統(tǒng)統(tǒng)存在的的缺陷，，磨損和和損傷狀狀況，系系統(tǒng)能耗耗狀況；；（3）控制系系統(tǒng)的先先進(jìn)性，，電氣元元件的老老化程度度，液壓壓系統(tǒng)的的泄漏情情況，液液壓元件件的可靠靠性，系系統(tǒng)能耗耗狀況；；（4）起重機機械的整整機狀況況。（三）起起重機械械安全評評估方案案編制的的要求根據(jù)確定定的安全全評估內(nèi)內(nèi)容，可可以合理理地編制制有針對對性的安安全評估估方案。。1.針對整機機狀況可可編制起起重機械械使用現(xiàn)現(xiàn)狀分析析方案將起重機機的各個個部分分分解成若若干個單單元，每每個單元元里包含含各3項目，每每個項目目所處的的狀況確確定一個個分值范范圍（分分值范圍圍可咨詢詢一定數(shù)數(shù)量的專專家，歸歸納總結(jié)結(jié)得出經(jīng)經(jīng)驗值的的范圍））。對橋式起起重機建建議設(shè)置置如下的的起重機評評估單元元：設(shè)備管理理單元、金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)單元、主要零部部件單元元、電氣保護護單元、安全防護護裝置單單元、載荷試驗驗單元及其他。2.針對鋼結(jié)結(jié)構(gòu)可編編制鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的狀狀況分析析方案起重機鋼鋼結(jié)構(gòu)的的安全評評估，主主要從以以下幾個個方面開開展：（1）建立鋼鋼結(jié)構(gòu)數(shù)數(shù)學(xué)分析析模型，，對鋼結(jié)結(jié)構(gòu)承載載能力采采用許用用應(yīng)力法法或者核核算或用用極限狀狀態(tài)設(shè)計計法進(jìn)行行核算；；（2）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)載荷試試驗測試試和缺陷陷的測試試；（3）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)主要受受力焊縫縫的探傷傷；（4）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)使用壽壽命的估估算（含含設(shè)計壽壽命）。。壽命估算算一般有有以下幾幾個方法法：①根據(jù)使使用工況況進(jìn)行計計算，得得到估算算壽命；；②對起重重機過去去工況的的估算和和對現(xiàn)階階段工況況進(jìn)行測測試，疊疊加后得得出估算算壽命。。鋼結(jié)構(gòu)的的狀況可可根據(jù)上上述估算算、測試試結(jié)果進(jìn)進(jìn)行分析析，進(jìn)而而得出鋼鋼結(jié)構(gòu)的的狀況。。3.針對傳動動系統(tǒng)可可編制機機械傳動動系統(tǒng)狀狀況分析析方案（1）建立傳傳動系統(tǒng)統(tǒng)的數(shù)學(xué)學(xué)模型，，進(jìn)行力力學(xué)分析析或應(yīng)用用許用應(yīng)應(yīng)力法進(jìn)進(jìn)行核算算，利用用模型進(jìn)進(jìn)行磨損損、損傷傷分析；；（2）機械傳傳動部分分外觀檢檢查與分分析；（3）機械傳傳動部分分無拆卸卸檢查與與分析（（非傳統(tǒng)統(tǒng)手法））；①利用振振動測試試技術(shù)，，對高速速旋轉(zhuǎn)的的機械部部件進(jìn)行行失效性性故障的的監(jiān)測與與診斷；；②對傳動動部件的的潤滑油油油液進(jìn)進(jìn)行分析析來推斷斷傳動部部件的磨磨損狀況況。（4）對傳動動系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行能耗耗測試。。4.針對電氣氣檢測系系統(tǒng)，則則進(jìn)行電電氣檢測測系統(tǒng)分分析方案案的編制制（1）根據(jù)資資料進(jìn)行行先進(jìn)性性的比對對；（2）電氣系系統(tǒng)能耗耗計算與與測試。。（四）設(shè)設(shè)計評估估流程評估流程程是指評評估的框框架結(jié)構(gòu)構(gòu)，它以以評估的的主要內(nèi)內(nèi)容為支支撐。評評估流程程是在宏宏觀上和和整體上上對評估估過程中中起支撐撐作用和和關(guān)鍵問問題加以以規(guī)定，，對以后后的評估估過程有有非常具具體的指指導(dǎo)意義義。評估估流程主主要由以以下內(nèi)容容構(gòu)成：：起重機安安全技術(shù)術(shù)性能測測試評估估流程圖圖（五）評評估程序序中的幾幾個環(huán)節(jié)節(jié)中關(guān)鍵鍵點進(jìn)行行闡述1.選擇評估估人員安全評估估人員是是實施評評估方案案的主體體。評估估人員的的技術(shù)水水平?jīng)Q定定了評估估的質(zhì)量量。因此此，要根根據(jù)評估估對象的的特點、、評估的的目的和和評估方方案的技技術(shù)難度度，從評評估人員員對設(shè)備備的熟知知程度出出發(fā)，實實現(xiàn)合理理的人員員匹配。。一、確確定評估估項目負(fù)負(fù)責(zé)人。。評估項項目負(fù)責(zé)責(zé)人應(yīng)是是能夠勝勝任評估估項目的的專業(yè)評評估人員員；應(yīng)熟熟悉起重重機械評評估工作作相關(guān)的的理論方方法、規(guī)規(guī)范和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)；應(yīng)應(yīng)具有較較強的業(yè)業(yè)務(wù)辨別別能力，，即能敏敏銳地判判斷評估估項目的的技術(shù)難難度等問問題；應(yīng)應(yīng)工作認(rèn)認(rèn)真、務(wù)務(wù)實、敬敬業(yè)，有有較強的的協(xié)調(diào)和和組織能能力，有有良好的的綜合素素質(zhì)，如如有一定定的交際際和書面面表達(dá)能能力。二二、確定定咨詢評評估專家家。要選選擇評估估起重機機械相關(guān)關(guān)學(xué)科領(lǐng)領(lǐng)域的專專家、學(xué)學(xué)者，以以該方面面的學(xué)科科帶頭人人或業(yè)內(nèi)內(nèi)的權(quán)威威人士為為宜。同同時，還還應(yīng)配備備相應(yīng)的的技術(shù)數(shù)數(shù)據(jù)采集集和分析析等方面面的專家家或?qū)I(yè)業(yè)人員。。將能在在規(guī)定時時間內(nèi)完完成評估估任務(wù)作作為確定定評估人人員數(shù)量量的基本本原則。。2.確定關(guān)鍵鍵數(shù)據(jù)和和信息的的收集信息采集集是評估估過程的的關(guān)鍵環(huán)環(huán)節(jié)之一一。評估估中的許許多重要要問題都都要靠關(guān)關(guān)鍵數(shù)據(jù)據(jù)和信息息的收集集去說明明、判斷斷。關(guān)鍵鍵數(shù)據(jù)和和信息的的收集的的原則是是根據(jù)評評估目的的、內(nèi)容容和所要要回答的的問題，，確定關(guān)關(guān)鍵數(shù)據(jù)據(jù)和信息息的收集集的范圍圍和方法法。如某某一評估估項目為為起重機機械方面面的測試試項目，，評估目目的是這這個項目目測試的的可行性性。根據(jù)據(jù)評估目目的和評評估起重重機械的的特點，，可確定定關(guān)鍵數(shù)數(shù)據(jù)和信信息的收收集的范范圍應(yīng)是是和起重重機械安安全有關(guān)關(guān)的、特特別是和和起重機機械使用用安全有有關(guān)的各各種信息息，再就就是和項項目有間間接關(guān)系系的主管管部門安安全意識識重視程程度的有有關(guān)信息息和歷史史記錄。。收集關(guān)關(guān)鍵數(shù)據(jù)據(jù)和信息息的方法法是從評評估測試試現(xiàn)場采采集，從從有關(guān)部部門提供供的資料料中提取取。對得得到的大大量信息息要按真真實性、、準(zhǔn)確性性、適用用性、時時效性、、合理性性的原則則進(jìn)行分分析，選選擇出少少而精具具有參考考價值的的信息。。（六）總總結(jié)以上所述述的起重重機械安安全評估估主要是是針對起起重機械械的本體體進(jìn)行評評估，不不包括設(shè)設(shè)計、制制造、安安裝、使使用這些些環(huán)節(jié)，，希望本本文能對對大家的的起重機機械安全全評估工工作有所所啟發(fā)。。、機械式停停車設(shè)備備車位尺尺寸和安安全距離離的相關(guān)關(guān)規(guī)定上海市特特種設(shè)備備監(jiān)督檢檢驗技術(shù)術(shù)研究院院謝謝評估單單元元劃分分及及評估估內(nèi)內(nèi)容表表序號評估單元主要內(nèi)容1設(shè)備管理單元管理制度、設(shè)備檔案、技術(shù)資料等2金屬結(jié)構(gòu)單元主梁應(yīng)力測試、結(jié)構(gòu)件焊接、結(jié)構(gòu)件幾何尺寸測量、焊縫探傷、主梁上拱度、水平旁彎、腹板平面度、跨度、對角線、欄桿等3主要零部件單元吊鉤、鋼絲繩、滑輪、制動器、制動輪、車輪、聯(lián)軸器、減速器、卷筒等4電氣系統(tǒng)單元供電電源、饋電裝置、電氣設(shè)備及元件、電線及電纜、絕緣及接地電阻值、緊急斷電開關(guān)、短路及失壓保護、零位保護、過流保護、照明等5安全防護裝置單元限位器、聯(lián)鎖保護裝置、緩沖器、掃軌板、止擋、防護板、防護罩、超載限制器等6載荷試驗單元空載、額載、靜載和動載試驗，動剛度測試等7其他日常檢驗必須達(dá)到的內(nèi)容返回設(shè)備管管理理單元元檢檢查情情況況表序號檢查內(nèi)容檢查記錄1.1管理制度1.1.1起重機設(shè)備管理制度1.1.2起重機操作規(guī)程細(xì)則1.1.3各級崗位責(zé)任制1.1.4交接班制度1.1.5安全技術(shù)要求細(xì)則1.1.6綁掛指揮規(guī)程1.1.7檢修制度1.1.8培訓(xùn)制度1.1.9設(shè)備檔案制度設(shè)備管管理理單元元檢檢查情情況況表（（續(xù)）序號檢查內(nèi)容檢查記錄1.2設(shè)備檔案及技術(shù)資料1.2.1產(chǎn)品質(zhì)量證明書1.2.2總圖、橋架及小車圖紙1.2.3主要易損件圖紙、部件圖及附件圖1.2.4電氣原理及接線圖、電線與電纜敷線圖1.2.5點檢記錄返回金屬結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)單元元檢檢查情情況況表序號檢查內(nèi)容檢查記錄2金屬結(jié)構(gòu)單元2.1主梁截面及板材厚度截面高度

上蓋板厚度下蓋板厚度上蓋板寬度下蓋板寬度腹板厚度2.2主梁上拱度金屬結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)單元元檢檢查情情況況表（（續(xù)）序號檢查內(nèi)容檢查記錄2.3主梁水平旁彎2.4主梁水平偏斜2.5主梁垂直偏斜2.6主梁小車軌道高低差2.7主梁小車軌距偏差2.8小車軌道接頭情況2.9主梁腹板局部平面度2.10起重機跨度偏差2.11螺栓聯(lián)接金屬結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)單元元檢檢查情情況況表（（續(xù)）序號檢查內(nèi)容檢查記錄2.12起重機對角線差2.13主梁小車軌道直線度2.14小車軌道與主梁上蓋板間隙2.15主梁上的對接焊縫應(yīng)符合外觀檢查要求2.16起重機主梁應(yīng)力測試2.17金屬結(jié)構(gòu)連接2.18起重機上梯子、欄桿和走臺應(yīng)符合GB6067的有關(guān)規(guī)定返回主要零零部部件單單元元檢查查情情況表表序號檢查內(nèi)容檢查記錄3主要零部件單元3.1吊鉤3.2大車車輪水平偏斜3.3大、小車車輪踏面硬度3.4小車車輪垂直偏斜及偏斜方向3.5小車車輪水平偏斜3.6制動器及制動輪3.7減速器3.8制動輪表面硬度主要零零部部件單單元元檢查查情情況表表（續(xù)續(xù)）序號檢查內(nèi)容檢查記