起重机械设备失效模式和安全评估基础知识

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,起重机械设备失效模式和安全评估基础知识,俞中建,上海市特种设备监督检验技术研究院,一、起,重,重机械,设,设备失,效,效模式,（一）,基,基本概,念,念,1.失效是指一,台,台装置,（,（或其,零,零部件,）,）丧失,了,了在预,定,定期限,内,内的正,确,确功能,；,；,2.故障是指一,台,台装置,（,（或其,零,零部件,）,）在应,达,达到的,功,功能上,丧,丧失了,能,能力；,上述两,者,者的区,别,别是：,故,故障应,可,可排除,而,而可恢,复,复其应,达,达到的,功,功能，,而,而失效,则,则强调,其,其已“,在,在预定,期,期限内,”,”丧失,了,了正常,功,功能，,即,即强调,其,其已处,于,于不正,常,常状态,。,。,3.失效模,式,式一般是,指,指能被,观,观察或,者,者测量,出,出来的,一,一种失,效,效现象,。,。,4.起重机,械,械设备,和,和零部,件,件的主,要,要失效,模,模式是,：,：磨损,、,、变形,、,、断裂,、,、腐蚀,等,等宏观,现,现象。,（二）,失,失效的,宏,宏观现,象,象,1.磨损失,效,效,通常磨,损,损分为,粘,粘着磨,损,损、磨,料,料磨损,、,、疲劳,磨,磨损、,腐,腐蚀磨,损,损和微,动,动磨损,五,五种形,式,式，这,也,也是起,重,重机械,使,使用中,常,常见的,磨,磨损。,2.断裂失,效,效,断裂可,分,分为延,性,性断裂,、,、脆性,断,断裂、,疲,疲劳断,裂,裂和环,境,境断裂,四,四种形,式,式。,3.腐蚀失,效,效,腐蚀可,分,分为化,学,学腐蚀,和,和电化,学,学腐蚀,。,。,4.变形失,效,效,起重机,械,械金属,构,构件的,塑,塑形变,形,形达到,一,一定程,度,度时，,将,将发生,失,失稳现,象,象，承,载,载能力,降,降低，,影,影响其,他,他部件,的,的正常,工,工作。,（三）,起,起重机,械,械的失,效,效,起重机,械,械的失,效,效可以,由,由一种,或,或多种,过,过程引,起,起，其,失,失效形,式,式可以,是,是单一,的,的过程,现,现象，,也,也可以,是,是组合,的,的过程,现,现象，,其,其结果,是,是一个,宏,宏观现,象,象的表,征,征。如,腐,腐蚀一,般,般被认,为,为是单,一,一的过,程,程，过,程,程表征,是,是构件,表,表面受,到,到腐蚀,损,损伤；,疲,疲劳一,般,般也被,认,认为是,单,单一的,过,过程，,由,由周期,变,变动载,荷,荷引起,构,构件的,机,机械损,伤,伤，过,程,程表征,是,是构件,中,中疲劳,裂,裂纹的,萌,萌生、,扩,扩展以,至,至断裂,。,。腐蚀,或,或疲劳,各,各是独,立,立的一,种,种失效,形,形式，,而,而腐蚀,疲,疲劳则,可,可认为,是,是组合,的,的过程,现,现象，,由,由于其,出,出现的,普,普遍性,、,、后果,的,的严重,性,性，并,且,且腐蚀,与,与疲劳,互,互相增,强,强，往,往,往不作,为,为是两,个,个单一,失,失效形,式,式的同,时,时出现,，,，而是,两,两者组,合,合有协,同,同效应,引,引起的,一,一种失,效,效形式,。,。在腐,蚀,蚀疲劳,失,失效中,，,，活性,腐,腐蚀的,存,存在会,加,加剧疲,劳,劳过程,，,，而周,期,期变动,的,的疲劳,载,载荷的,存,存在又,加,加剧了,腐,腐蚀过,程,程。腐,蚀,蚀疲劳,已,已被作,为,为一种,独,独立的,失,失效形,式,式。,二、起,重,重机械,的,的安全,评,评估,（一）,为,为什么,要,要对起,重,重机械,进,进行安,全,全评估,自改革,开,开放以,来,来，我,国,国的制,造,造工业,、,、钢铁,工,工业、,建,建筑业,等,等都得,到,到了极,大,大的发,展,展，起,重,重机械,得,得到广,泛,泛的使,用,用，特,别,别是一,些,些大型,或,或特大,型,型起重,机,机械的,使,使用也,越,越来越,多,多。由,于,于此类,起,起重机,械,械价格,昂,昂贵，,制,制造周,期,期长，,维,维护成,本,本高，,在,在使用,了,了一定,的,的年限,后,后，如,何,何正确,评,评估这,些,些在用,起,起重机,械,械的状,况,况，保,证,证起重,机,机械安,全,全可靠,使,使用，,这,这是使,用,用者最,为,为关心,的,的,问题。,我,我们定,检,检规则,正,正文第,十,十四条,提,提出了,这,这个问,题,题，目,的,的就是,对,对此类,起,起重机,械,械进行,安,安全评,估,估工作,，,，对设,备,备存在,的,的缺陷,和,和问题,提,提出有,针,针对性,的,的安全,意,意见和,建,建议，,实,实现延,长,长设备,的,的使用,寿,寿命；,对,对确实,存,存在重,大,大缺陷,和,和安全,隐,隐患，,无,无修复,价,价值的,设,设备，,作,作出判,废,废的建,议,议。,（二）,评,评估具,体,体对象,和,和内容,的,的确定,1.由于起,重,重机械,品,品种繁,多,多，每,个,个品种,的,的起重,机,机都有,各,各自的,特,特点，,因,因此，,评,评估方,案,案必须,具,具有针,对,对性。,首,首先，,应,应确定,评,评估对,象,象的品,种,种，如,流,流动式,起,起重机,和,和铸造,起,起重机,的,的安全,评,评估方,案,案肯定,是,是不同,的,的。,2.由于使,用,用工况,，,，使用,年,年限，,使,使用场,合,合，操,作,作人员,，,，管理,人,人员等,都,都不尽,相,相同，,因,因此，,起,起重机,在,在使用,过,过程中,表,表现出,来,来的特,征,征和使,用,用方的,要,要求也,不,不尽相,同,同，所,以,以评估,侧,侧重的,内,内容也,就,就需要,确,确定。,要确定,内,内容，,还,还必须,在,在仔细,查,查阅了,起,起重机,的,的相关,技,技术,资料后,，,，经与,使,使用方,的,的沟通,（,（了解,使,使用方,的,的要求,）,），最,后,后再进,行,行起重,机,机械安,全,全评估,方,方案的,编,编制。,3.一般而,言,言，起,重,重机械,由,由三大,部,部分组,成,成：钢,结,结构、,机,机械系,统,统（起,升,升和运,行,行机构,等,等）、,控,控制系,统,统（电,气,气或液,压,压系统,等,等）。,因,因此，,评,评估内,容,容大致,可,可以划,分,分为以,上,上三大,部,部分。,安,安全评,估,估的基,本,本内容,和,和要求,是,是：,（1）钢结,构,构的疲,劳,劳损伤,或,或存在,的,的缺陷,；,；,（2）机械,传,传动系,统,统存在,的,的缺陷,，,，磨损,和,和损伤,状,状况，,系,系统能,耗,耗状况,；,；,（3）控制,系,系统的,先,先进性,，,，电气,元,元件的,老,老化程,度,度，液,压,压系统,的,的泄漏,情,情况，,液,液压元,件,件的可,靠,靠性，,系,系统能,耗,耗状况,；,；,（4）起重,机,机械的,整,整机状,况,况。,（三）,起,起重机,械,械安全,评,评估方,案,案编制,的,的要求,根据确,定,定的安,全,全评估,内,内容，,可,可以合,理,理地编,制,制有针,对,对性的,安,安全评,估,估方案,。,。,1.针对整,机,机状况,可,可编制,起,起重机,械,械使用,现,现状分,析,析方案,将起重,机,机的各,个,个部分,分,分解成,若,若干个,单,单元，,每,每个单,元,元里包,含,含各3项目，,每,每个项,目,目所处,的,的状况,确,确定一,个,个分值,范,范围（,分,分值范,围,围可咨,询,询一定,数,数量的,专,专家，,归,归纳总,结,结得出,经,经验值,的,的范围,）,）。,对桥式,起,起重机,建,建议设,置,置如下,的,的起重机,评,评估单,元,元：,设备管,理,理单元、金属结,构,构单元、主要零,部,部件单,元,元、电气保,护,护单元、安全防,护,护装置,单,单元、载荷试,验,验单元及其他。,2.针对钢,结,结构可,编,编制钢,结,结构的,状,状况分,析,析方案,起重机,钢,钢结构,的,的安全,评,评估，,主,主要从,以,以下几,个,个方面,开,开展：,（1）建立,钢,钢结构,数,数学分,析,析模型,，,，对钢,结,结构承,载,载能力,采,采用许,用,用应力,法,法或者,核,核算或,用,用极限,状,状态设,计,计法进,行,行核算,；,；,（2）钢结,构,构载荷,试,试验测,试,试和缺,陷,陷的测,试,试；,（3）钢结,构,构主要,受,受力焊,缝,缝的探,伤,伤；,（4）钢结,构,构使用,寿,寿命的,估,估算（,含,含设计,寿,寿命）,。,。,寿命估,算,算一般,有,有以下,几,几个方,法,法：,根据,使,使用工,况,况进行,计,计算，,得,得到估,算,算寿命,；,；,对起,重,重机过,去,去工况,的,的估算,和,和对现,阶,阶段工,况,况进行,测,测试，,叠,叠加后,得,得出估,算,算寿命,。,。,钢结构,的,的状况,可,可根据,上,上述估,算,算、测,试,试结果,进,进行分,析,析，进,而,而得出,钢,钢结构,的,的状况,。,。,3.针对传,动,动系统,可,可编制,机,机械传,动,动系统,状,状况分,析,析方案,（1）建立,传,传动系,统,统的数,学,学模型,，,，进行,力,力学分,析,析或应,用,用许用,应,应力法,进,进行核,算,算，利,用,用模型,进,进行磨,损,损、损,伤,伤分析,；,；,（2）机械,传,传动部,分,分外观,检,检查与,分,分析；,（3）机械,传,传动部,分,分无拆,卸,卸检查,与,与分析,（,（非传,统,统手法,）,）；,利用,振,振动测,试,试技术,，,，对高,速,速旋转,的,的机械,部,部件进,行,行失效,性,性故障,的,的监测,与,与诊断,；,；,对传,动,动部件,的,的润滑,油,油油液,进,进行分,析,析来推,断,断传动,部,部件的,磨,磨损状,况,况。,（4）对传,动,动系统,进,进行能,耗,耗测试,。,。,4.针对电,气,气检测,系,系统，,则,则进行,电,电气检,测,测系统,分,分析方,案,案的编,制,制,（1）根据,资,资料进,行,行先进,性,性的比,对,对；,（2）电气,系,系统能,耗,耗计算,与,与测试,。,。,（四）,设,设计评,估,估流程,评估流,程,程是指,评,评估的,框,框架结,构,构，它,以,以评估,的,的主要,内,内容为,支,支撑。,评,评估流,程,程是在,宏,宏观上,和,和整体,上,上对评,估,估过程,中,中起支,撑,撑作用,和,和关键,问,问题加,以,以规定,，,，对以,后,后的评,估,估过程,有,有非常,具,具体的,指,指导意,义,义。评,估,估流程,主,主要由,以,以下内,容,容构成,：,：,起重机,安,安全技,术,术性能,测,测试评,估,估流程,图,图,（五）,评,评估程,序,序中的,几,几个环,节,节中关,键,键点进,行,行阐述,1.选择评,估,估人员,安全评,估,估人员,是,是实施,评,评估方,案,案的主,体,体。评,估,估人员,的,的技术,水,水平决,定,定了评,估,估的质,量,量。因,此,此，要,根,根据评,估,估对象,的,的特点,、,、评估,的,的目的,和,和评估,方,方案的,技,技术难,度,度，从,评,评估人,员,员对设,备,备的熟,知,知程度,出,出发，,实,实现合,理,理的人,员,员匹配,。,。一、,确,确定评,估,估项目,负,负责人,。,。评估,项,项目负,责,责人应,是,是能够,胜,胜任评,估,估项目,的,的专业,评,评估人,员,员；应,熟,熟悉起,重,重机械,评,评估工,作,作相关,的,的理论,方,方法、,规,规范和,标,标准；,应,应具有,较,较强的,业,业务辨,别,别能力,，,，即能,敏,敏锐地,判,判断评,估,估项目,的,的技术,难,难度等,问,问题；,应,应工作,认,认真、,务,务实、,敬,敬业，,有,有较强,的,的协调,和,和组织,能,能力，,有,有良好,的,的综合,素,素质，,如,如有一,定,定的交,际,际和书,面,面表达,能,能力。,二,二、确,定,定咨询,评,评估专,家,家。要,选,选择评,估,估起重,机,机械相,关,关学科,领,领域的,专,专家、,学,学者，,以,以该方,面,面的学,科,科带头,人,人或业,内,内的权,威,威人士,为,为宜。,同,同时，,还,还应配,备,备相应,的,的技术,数,数据采,集,集和分,析,析等方,面,面的专,家,家或专,业,业人员,。,。将能,在,在规定,时,时间内,完,完成评,估,估任务,作,作为确,定,定评估,人,人员数,量,量的基,本,本原则,。,。,2.确定关,键,键数据,和,和信息,的,的收集,信息采,集,集是评,估,估过程,的,的关键,环,环节之,一,一。评,估,估中的,许,许多重,要,要问题,都,都要靠,关,关键数,据,据和信,息,息的收,集,集去说,明,明、判,断,断。关,键,键数据,和,和信息,的,的收集,的,的原则,是,是根据,评,评估目,的,的、内,容,容和所,要,要回答,的,的问题,，,，确定,关,关键数,据,据和信,息,息的收,集,集的范,围,围和方,法,法。如,某,某一评,估,估项目,为,为起重,机,机械方,面,面的测,试,试项目,，,，评估,目,目的是,这,这个项,目,目测试,的,的可行,性,性。根,据,据评估,目,目的和,评,评估起,重,重机械,的,的特点,，,，可确,定,定关键,数,数据和,信,信息的,收,收集的,范,范围应,是,是和起,重,重机械,安,安全有,关,关的、,特,特别是,和,和起重,机,机械使,用,用安全,有,有关的,各,各种信,息,息，再,就,就是和,项,项目有,间,间接关,系,系的主,管,管部门,安,安全意,识,识重视,程,程度的,有,有关信,息,息和历,史,史记录,。,。收集,关,关键数,据,据和信,息,息的方,法,法是从,评,评估测,试,试现场,采,采集，,从,从有关,部,部门提,供,供的资,料,料中提,取,取。对,得,得到的,大,大量信,息,息要按,真,真实性,、,、准确,性,性、适,用,用性、,时,时效性,、,、合理,性,性的原,则,则进行,分,分析，,选,选择出,少,少而精,具,具有参,考,考价值,的,的信息,。,。,（六）,总,总结,以上所,述,述的起,重,重机械,安,安全评,估,估主要,是,是针对,起,起重机,械,械的本,体,体进行,评,评估，,不,不包括,设,设计、,制,制造、,安,安装、,使,使用这,些,些环节,，,，希望,本,本文能,对,对大家,的,的起重,机,机械安,全,全评估,工,工作有,所,所启发,。,。,、机械式,停,停车设,备,备车位,尺,尺寸和,安,安全距,离,离的相,关,关规定,上海市,特,特种设,备,备监督,检,检验技,术,术研究,院,院,谢谢,评 估,单,单,元,元 划,分,分,及,及 评,估,估,内,内 容,表,表,序号,评估单元,主 要 内 容,1,设备管理单元,管理制度、设备档案、技术资料等,2,金属结构单元,主梁应力测试、结构件焊接、结构件几何尺寸测量、焊缝探伤、主梁上拱度、水平旁弯、腹板平面度、跨度、对角线、栏杆等,3,主要零部件单元,吊钩、钢丝绳、滑轮、制动器、制动轮、车轮、联轴器、减速器、卷筒等,4,电气系统单元,供电电源、馈电装置、电气设备及元件、电线及电缆、绝缘及接地电阻值、紧急断电开关、短路及失压保护、零位保护、过流保护、照明等,5,安全防护装置单元,限位器、联锁保护装置、缓冲器、扫轨板、止挡、防护板、防护罩、超载限制器等,6,载荷试验单元,空载、额载、静载和动载试验，动刚度测试等,7,其 他,日常检验必须达到的内容,返回,设 备,管,管,理,理 单,元,元,检,检 查,情,情,况,况 表,序 号,检 查 内 容,检 查 记 录,1.1,管理制度,1.1.1,起重机设备管理制度,1.1.2,起重机操作规程细则,1.1.3,各级岗位责任制,1.1.4,交接班制度,1.1.5,安全技术要求细则,1.1.6,绑挂指挥规程,1.1.7,检修制度,1.1.8,培训制度,1.1.9,设备档案制度,设 备,管,管,理,理 单,元,元,检,检 查,情,情,况,况 表,（,（续）,序 号,检 查 内 容,检 查 记 录,1.2,设备档案及技术资料,1.2.1,产品质量证明书,1.2.2,总图、桥架及小车图纸,1.2.3,主要易损件图纸、部件图及附件图,1.2.4,电气原理及接线图、电线与电缆敷线图,1.2.5,点检记录,返回,金 属,结,结,构,构 单,元,元,检,检 查,情,情,况,况 表,序 号,检 查 内 容,检 查 记 录,2,金属结构单元,2.1,主梁截面及板材厚度,截面高度,上盖板厚度,下盖板厚度,上盖板宽度,下盖板宽度,腹板厚度,2.2,主梁上拱度,金 属,结,结,构,构 单,元,元,检,检 查,情,情,况,况 表,（,（续）,序 号,检 查 内 容,检 查 记 录,2.3,主梁水平旁弯,2.4,主梁水平偏斜,2.5,主梁垂直偏斜,2.6,主梁小车轨道高低差,2.7,主梁小车轨距偏差,2.8,小车轨道接头情况,2.9,主梁腹板局部平面度,2.10,起重机跨度偏差,2.11,螺栓联接,金 属,结,结,构,构 单,元,元,检,检 查,情,情,况,况 表,（,（续）,序 号,检 查 内 容,检 查 记 录,2.12,起重机对角线差,2.13,主梁小车轨道直线度,2.14,小车轨道与主梁上盖板间隙,2.15,主梁上的对接焊缝应符合外观检查要求,2.16,起重机主梁应力测试,2.17,金属结构连接,2.18,起重机上梯子、栏杆和走台应符合,GB 6067,的有关规定,返回,主 要,零,零,部,部 件,单,单,元,元 检,查,查,情,情 况,表,表,序 号,检 查 内 容,检 查 记 录,3,主要零部件单元,3.1,吊钩,3.2,大车车轮水平偏斜,3.3,大、小车车轮踏面硬度,3.4,小车车轮垂直偏斜及偏斜方向,3.5,小车车轮水平偏斜,3.6,制动器及制动轮,3.7,减速器,3.8,制动轮表面硬度,主 要,零,零,部,部 件,单,单,元,元 检,查,查,情,情 况,表,表（,续,续）,序 号,检 查 内 容,检 查 记 录,3.9,钢丝绳,3.10,卷筒,3.11,滑轮,3.12,联轴器,3.13,传动齿轮,返回,电 气,保,保,护,护 单,元,元,检,检 查,情,情,况,况 表,序 号,检 查 内 容,检 查 记 录,4,电气保护单元,4.1,供电电源,4.2,馈电装置,4.3,电气设备及电气元件,4.4,电源回路的短路保护及电气隔离装置,4.5,失压保护和零位保护,4.6,绝缘电阻,4.7,过流保护,4.8,总电源开关,电 气,保,保,护,护 单,元,元,检,检 查,情,情,况,况 表,（,（续）,序 号,检 查 内 容,检 查 记 录,4.9,接地及接地电阻,4.10,司机室内电气情况,4.11,紧急断电开关,4.12,照明,返回,安 全,防,防,护,护 装,置,置,单,单 元,检,检,查,查 情,况,况,表,表,序 号,检 查 内 容,检 查 记 录,5,安全防护装置单元,5.1,高度限位器,5.2,运行机构行程限位器,5.3,运行机构缓冲器及止挡,5.4,电气联锁保护装置,5.5,检修吊笼,5.6,导电滑线防护板,5.7,防护罩及防雨罩,5.8,扫轨板,5.9,起重量限制器,返回,载 荷,试,试,验,验 单,元,元,检,检 查,情,情,况,况 表,序 号,检 查 内 容,检 查 记 录,6,载荷试验单元,6.1,空载试验,6.2,额定载荷试验,6.3,动载荷试验,6.4,动刚度试验,返回,其 他,检,检,验,验 内,容,容,单,单 元,检,检,查,查 情,况,况,表,表,序 号,检 查 内 容,检 查 记 录,8,其他检验内容单元,8.1,用于噪音等有害环境作业的起重机，应有保护司机健康必要的防护措施,8.2,在起重机明显部位应有清晰的额定起重量标志,8.3,吊具、有人行通道的端梁外侧、滑线防护板应有黄黑相间的安全色,8.4,起重机总电源开关状态在司机室内应有明显的信号指示,8.5,司机室内应设合适的灭火器和司机室外音响信号，门应有锁,8.6,隔热板,返回,