起重運輸機械種類繁多、結構復雜，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(yè)從 20 世紀五、六十年代開始建立并逐步發(fā)展壯大，已形成各種門類的產(chǎn)品范圍和龐大的企業(yè)群體，服務于國民經(jīng)濟各行各業(yè)，如冶金、煤炭、電力、建筑、采礦、化工、造船、港口、交通運輸、裝備制造等。隨著科學技術的進步和經(jīng)濟建設的發(fā)展，起重運輸機械作為實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化、提高勞動生產(chǎn)率的特種設備的突出地位進一步突顯?，F(xiàn)代起重運輸機械已經(jīng)向大型、精密、高效、多功能、宜人化的機電液氣一體化方向發(fā)展。多年來由于對起重運輸機械的設計、制造、安裝、使用維護等缺乏嚴格、科學化的系統(tǒng)安全管理，致使發(fā)生在起重運輸機械中的傷亡事故突出。

1 典型事故和原因

由于起重運輸機械種類繁多、結構復雜，加之我國近二十多年來起重運輸機械發(fā)展速度較快，不僅在產(chǎn)品的品種規(guī)格、質量穩(wěn)定性、生產(chǎn)效率、自動化水平、安全裝置可靠度及生產(chǎn)管理水平等方面與世界發(fā)達國家相比還有一定差距，而且還有諸多問題一時適應不了起重運輸機械發(fā)展的需要，因此發(fā)生在起重運輸機械作業(yè)中的傷亡事故屢見不鮮。據(jù)有關資料統(tǒng)計，目前我國各地區(qū)、各行業(yè)發(fā)生在起重運輸機械作業(yè)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(yè)中皆有明顯表現(xiàn)，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(guī)范和制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面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(fā)生在項目或設備的全壽命周期內(nèi)，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(fā)達國家，如澳大利亞國家職業(yè)安全衛(wèi)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(yè)健康與安全戰(zhàn)略的五大優(yōu)先領域之一，并于 2005 年 1 月公布了“安全設計指南”草案。Szymberski R 在美國 TAPPI 協(xié)會雜志發(fā)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(nèi)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(nèi)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(xiàn)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

在設計前，有必要制定一份安全設計計劃，也稱之為設計風險管理計劃。該計劃需考慮項目標準和業(yè)主的需求，以及既往項目的經(jīng)驗教訓，提出杜絕和防范的方法。設計風險的管理通常按控制效果層次高低來實施， 首選的控制方式是“消除”，隨后依次是“替代”、“隔離”、“重新設計”、 “管理控制”和“PPE防護”。設計者要始終把對危險源的控制融入到設計要考慮的要素中去，并在各學科各專業(yè)協(xié)同設計以及設計評審中展開評估和分析。常用的成熟有效的評估分析方法有：

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?；?PFD、PID 資料，從系統(tǒng)的角度出發(fā)對工程項目或生產(chǎn)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，并提出改進意見和建議， 以提供系統(tǒng)或裝置的安全性和可靠性，也為制定基本防災措施和應急預案進行決策提供依據(jù)。CHAZOP 分析法則側重于系統(tǒng)或設備的儀表元器件、控制系統(tǒng)及計算機等方面的危險和可操作分析。

RAMBO 設計審查關注的是系統(tǒng)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、電氣和控制等各個專業(yè)信息的圖紙展開聯(lián)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(fā)現(xiàn)：有必要通過增加回轉緩沖止擋器提高回轉限位失效后的設備可靠性，有必要設計額外的平臺實現(xiàn)待檢構件的可接近性， 有必要設計防墜支撐實現(xiàn)吊掛回程托輥從側面抽取或滑入，有必要在限制空間設計吊耳提高其他構件安裝或維護的便利性，有必要在驅動控制箱周邊設計足夠大的平臺提高操作的便利性等。

SIL 評估意為安全完整性等級的評估。安全完整性是指在規(guī)定條件下、規(guī)定時間內(nèi)成功實現(xiàn)所要求的安全功能的平均概率，是對電氣 / 電子 / 可編程電子控制系統(tǒng)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復雜的機電液氣一體化設備，運動機構多，檢測限位及控

制系統(tǒng)復雜。設計者應根據(jù)設備中硬件的故障裕度差異展開 SIL 評估，提高安全性設計。比如用于輸送帶速度檢測和料斗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、結構復雜，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。