「技術文獻」起重運輸機械的安全設計！

起重運輸機械種類繁多、結構複雜，相關安全事故屢見不鮮。在其設計階段推行安全設計，可以大幅度消除設計、施工

、調試、運行、維護及拆除等各個階段的危害，避免或減少傷亡事故，保障人員的安全和健康。文中重點介紹了 HAZOP/CHAZOP分析、RAMBO設計審查
、SIL評估等三種成熟有效的安全設計方法。

Abstract: Safety accidents are just too common in various complicated hoisting and conveying machinery. It is believed that, if safety is taken more seriously in design stage, it may significantly eliminate hazards in design, construction, commissioning, operation, maintenance and demolition, avoid or reduce casualties, and ensure safety and health of personnel. Thepapercentersonthreematureandeffectivesafetydesignmethods, i.e., HAZOP/CHAZOPanalysis,RAMBO design review and SIL evaluation.

關鍵詞：起重運輸機械;安全設計;HAZOP/CHAZOP 分析;RAMBO 設計審查;SIL 評估Keywords: hoisting and conveying machinery; safety design; HAZOP/CHAZOP analysis; RAMBO design review; SIL evaluation

我國起重運輸機械行業從 20 世紀五
、六十年代開始建立並逐步發展壯大，已形成各種門類的產品範圍和龐大的企業群體，服務於國民經濟各行各業，如冶金、煤炭、電力、建築
、采礦、化工、造船、港口、交通運輸
、裝備製造等。隨著科學技術的進步和經濟建設的發展，起重運輸機械作為實現生產過程機械化、自動化、提高勞動生產率的特種設備的突出地位進一步突顯。現代起重運輸機械已經向大型

、精密、高效
、多功能、宜人化的機電液氣一體化方向發展。多年來由於對起重運輸機械的設計、製造
、安裝
、使用維護等缺乏嚴格、科學化的係統安全管理，致使發生在起重運輸機械中的傷亡事故突出。

1 典型事故和原因

由於起重運輸機械種類繁多

、結構複雜，加之我國近二十多年來起重運輸機械發展速度較快
，不僅在產品的品種規格、質量穩定性、生產效率
、自動化水平、anquanzhuangzhikekaodujishengchanguanlishuipingdengfangmianyushijiefadaguojiaxiangbihaiyouyidingchaju，erqiehaiyouzhuduowentiyishishiyingbuleqizhongyunshujixiefazhandexuyao，yincifashengzaiqizhongyunshujixiezuoyezhongdeshangwangshigulvjianbuxian。juyouguanziliaotongji
，muqianwoguogediqu
、各行業發生在起重運輸機械作業中的傷亡事故，約占全部傷亡事故的 1/5~1/3。傷亡事故在起重運輸機械的安裝、使用和維護作業中皆有明顯表現
，典型的傷亡事故有：高空墜落


、吊具或貨物墜落
、擠壓碰撞、卷入旋轉或輸送裝置中
、設備傾翻等。導致起重運輸機械傷亡事故的原因很多
，除了操作安全管理規範和製度不健全不落實之外
，設備及其零部件本身的可靠性、可接近性、可操作性以及可維護性等方麵的缺陷和不足是造成很多傷亡事故的根源。

2 起重運輸機械的安全設計

2.1 推行安全設計的意義

安全問題不僅局限在一個項目或設備的建設施工和運行階段，而是發生在項目或設備的全壽命周期內，包括設計、施工

、調試和拆除等各個階段。很多影響設備安全的可能因子 / 危險源
，早在啟動概念設計時就開始侵入了。因此
，一些發達國家，如澳大利亞國家職業安全衛生委員會 (NOHSC)把“在設計階段(安全設計) 消除危害作為 2002～2012年國家職業健康與安全戰略的五大優先領域之一，並於 2005 年 1 月公布了“安全設計指南”草案。Szymberski R 在美國 TAPPI 協會雜誌發表的“Construction Project Safety Planning”一文也指出，在概念設計至詳細設計階段，影響設備安全的可能因子是最高的，見圖 1。安全問題如果沒有被合理處置， 其結果是將增加項目或設備運行的危險水平。也就是說
， 設計的好壞對項目或設備的生命周期和安全性起決定性作用。

圖 1 項目周期內影響設備安全的可能因子

在設計階段推行安全設計
，除了要提高設備內在固有安全性，還要充分考慮設計對建造施工、運行及維護等階段相關人員的安全和健康的影響，通過改進設計
、增加安全設計等方式預先消除或降低建造施工
、運行及維護等過程中可能出現的各種風險
，為項目或設備的全壽命周期的安全管理奠定堅實的基礎。

2.2 安全設計的方法

在zai設she計ji前qian
，有you必bi要yao製zhi定ding一yi份fen安an全quan設she計ji計ji劃hua，也ye稱cheng之zhi為wei設she計ji風feng險xian管guan理li計ji劃hua。該gai計ji劃hua需xu考kao慮lv項xiang目mu標biao準zhun和he業ye主zhu的de需xu求qiu，以yi及ji既ji往wang項xiang目mu的de經jing驗yan教jiao訓xun，提ti出chu杜du絕jue和he防fang範fan的de方fang法fa。設she計ji風feng險xian的de管guan理li通tong常chang按an控kong製zhi效xiao果guo層ceng次ci高gao低di來lai實shi施shi， 首選的控製方式是“消除”
，隨後依次是“替代”、“隔離”、“重新設計”、 “管理控製”和“PPE防護”。shejizheyaoshizhongbaduiweixianyuandekongzhirongrudaoshejiyaokaolvdeyaosuzhongqu，bingzaigexuekegezhuanyexietongshejiyijishejipingshenzhongzhankaipingguhefenxi。changyongdechengshuyouxiaodepinggufenxifangfayou：

HAZOP/CHAZOP分析
、RAMBO設計審查

、SIL評估等。通過這些方法對設計中的危險進行識別進而改進設計。安全設計的流程和方法如圖 2。

圖 2 安全設計流程和方法

HAZOP 即危險與可操作分析通常基於 PFD、PID 資料
，從係統的角度出發對工程項目或生產裝置中潛在的危險進行預先的識別、分析和評價，識別出工藝缺陷、工藝過程危險及操作性問題，並提出改進意見和建議， 以提供係統或裝置的安全性和可靠性，也為製定基本防災措施和應急預案進行決策提供依據。CHAZOP 分析法則側重於係統或設備的儀表元器件、控製係統及計算機等方麵的危險和可操作分析。

RAMBO 設計審查關注的是係統或設備的可靠性、可接近性、可維護性性、可施工性以及可操作性。

RAMBO 設計審查從多個維度對包含機械
、結構、電氣和控製等各個專業信息的圖紙展開聯合審查，圍繞安全設計的目標提出改進設計的要求和措施。例如，起重運輸機械通過 RAMBO 設計審查方式可以發現：有必要通過增加回轉緩衝止擋器提高回轉限位失效後的設備可靠性，有必要設計額外的平台實現待檢構件的可接近性， 有you必bi要yao設she計ji防fang墜zhui支zhi撐cheng實shi現xian吊diao掛gua回hui程cheng托tuo輥gun從cong側ce麵mian抽chou取qu或huo滑hua入ru，有you必bi要yao在zai限xian製zhi空kong間jian設she計ji吊diao耳er提ti高gao其qi他ta構gou件jian安an裝zhuang或huo維wei護hu的de便bian利li性xing
，有you必bi要yao在zai驅qu動dong控kong製zhi箱xiang周zhou邊bian設she計ji足zu夠gou大da的de平ping台tai提ti高gao操cao作zuo的de便bian利li性xing等deng。

SIL 評估意為安全完整性等級的評估。安全完整性是指在規定條件下、規定時間內成功實現所要求的安全功能的平均概率，是對電氣 / 電子 / 可編程電子控製係統功能安全的一種評估(IEC62061)。SIL 共分 4 個等級
，SIL4 為最高等級。很多大型起重運輸機械是很複雜的機電液氣一體化設備，運動機構多，檢測限位及控

製係統複雜。設計者應根據設備中硬件的故障裕度差異展開 SIL 評估，提高安全性設計。比如用於輸送帶速度檢測和料鬥堵料檢測的開關一般不會對 SIL 等級提出要求
，而諸如電氣設備的隔離開關
、急停開關
、設備防撞檢測的功能失效，極可能會造成重大危險，因此往往需要提高其 SIL 等級。

3 結論

起重運輸機械種類繁多、結構複雜
，在其設計階段推行安全設計，可以大幅度降低設計、施工、調試
、運行
、維護及拆除等各個階段的危險，避免或減少傷亡事故，保障人員的安全和健康。HAZOP/CHAZOP 分析、RAMBO 設計審查
、SIL 評估等是國外廣泛應用的、成熟有效的安全設計方法，值得借鑒和應用。