1、模板九、起重作业故障树模型分析9.1 起重作业故障树分析该工程起重设备存在于车间、仓库等主要生产、储存场所，在生产过程中起着举足轻重的作用，大量的原料、成品、半成品都要使用起重设备进行吊装，生产设备的检修与安装就更离不开起重设备。据国家有关部门统计，冶金企业的起重设备所造成的伤害事故占各类伤害事故的30%左右，杜绝或减少起重伤害事故已是安全管理的一个重要课题。现根据该工程中使用的主要起重设备的特点，结合同类行业事故案例，本报告现以起重作业伤人事故为例进行故障树分析。起重伤害危险性最大的事故为起重设备在运行过程失稳倾翻事故，但从以往的事故统计来看，失稳倾翻事故发生的可能性较小，主要的起重伤害为吊
2、运过程的伤人事故，本评价以起重机吊钩吊物坠落伤人事故为顶上事件，采用故障树进行重点分析。9.1.1编制故障树起重机吊钩吊物坠落伤人故障树图见图9.1、图9.1续图1、图9.1续图2及图9.1续图3。16图9.1起重作吊钩吊物坠落伤人故障树9.1.2故障树定量分析9.1.2.1伤害事故类别的概率计算（1）A1概率计算求最小割集按行列法进行运算得到：B1C2B1B2A1B1x7C1x7x6x7x2x7x3x7x4x7x5x7x1x7B1x8B1x9B1x10x1x8x8C1x6x8x2x8x3x8x4x8x5x8x1x9x9C1x6x9x1x10x8C1x6x10x2x10x3x10x4x10x5
3、x10x2x9x3x9x4x9x5x9所以，最小割集有24个，分别为：K1=x1,x7 K2=x2,x7 K3=x3,x7 K4=x4,x7K5=x5,x7 K6=x6,x7 K7=x1,x8 K8=x2,x8K9=x3,x8 K10=x4,x8 K11=x5,x8 K12=x6,x8K13=x1,x9 K14=x2,x9 K15=x3,x9 K16=x4,x9K17=x5,x9 K18=x6,x9 K19=x1,x10 K20=x2,x10K21=x3,x10 K22=x4,x10 K23=x5,x10 K24=x6,x10求A1概率(qA1)A1=x1x7+x2x7+x3x7+x4x7+x
4、5x7+x6x7+x1x8+x2x8+x3x8+x4x8+x5x8+ x6x8+x1x9+x2x9+x3x9+x4x9+x5x9+x6x9+x1x10+x2x10+x3x10+x4x10+x5x10+x6x10qA11-(1-q1q7)(1-q2q7)(1-q3q7)(1-q4q7)(1-q5q7)(1-q6q7)(1-q1q8) (1-q2q8)(1-q3q8)(1-q4q8)(1-q5q8)(1-q6q8)(1-q1q9)(1-q2q9)(1-q3q9)(1-q4q9)(1-q5q9)(1-q6q9)(1-q1q10)(1-q2q10)(1-q3q10)(1-q4q10)(1-q5q10)
5、(1-q6q10)将表9.1中数值代入得：qA11-(1-10-3510-2)(1-10-2510-2) (1-10-2510-2) (1-10-3510-2) (1-510-2510-2) (1-10-3510-2) (1-10-310-3)(1-10-210-3) (1-10-210-3) (1-10-310-3) (1-510-210-3) (1-10-310-3) (1-10-310-3)(1-10-210-3) (1-10-210-3) (1-10-310-3) (1-510-210-3) (1-10-310-3) (1-10-3810-2)(1-10-2810-2) (1-10-2
6、810-2) (1-10-3810-2) (1-510-2810-2) (1-10-3810-2)=10-2表9.1 基本事件发生概率取值表代号基本事件名称qi1-qiA1吊钩、吊物下有人x1人在吊物下作业10-30.999x2被迫通过10-20.99x3视线不清10-20.99x4司机操作失误10-30.999x5非司机开车510-20.95x6人在吊物下行走10-30.999x7无人指挥510-20.95x8疏忽大意10-30.999x9看见未制止10-30.999x10非挂钩工指挥810-20.92B3吊钩失控x11电器（制动器）故障210-40.9998x12吊荷接近额定值210-10
7、.8x13起吊速度过快10-10.9x14起吊埋在地下的物体10-20.99x15歪拉斜吊510-20.95x16重量不明510-20.95x17估计错误10-20.99x18明知超重仍起吊10-30.999x19过载保护器失灵10-4x20机械故障（制动器）10-30.999x21（控制器）电器故障10-4x22（控制器）机械故障510-30.995P4起重钢丝绳破断x12x19见B3x23选用不合理10-40.9999x24断股超标10-40.9999x25钢丝绳质量差10-50.99999x26磨损腐蚀超限10-40.9999x27扭结硬伤10-40.9999x28脱槽使用510-40.
8、9995x29非司机开车510-20.95x30过度疲劳10-30.999x31不懂操作技术10-20.99x32麻痹大意10-30.999x33未装限位器510-20.95x34开车前未检查510-30.995x35带病（开车）510-20.95x36卷扬机械损坏10-30.999x37卷扬电器装置损坏10-40.9999B5吊具、吊索破断x12x19见B2x38设计缺陷10-40.9999x39吊物棱角缺口未垫好10-40.9999x40使用变形磨损的吊具、吊索10-50.99999x41索具选用不当10-40.9999x42吊具选用不合理10-40.9999x43钢丝绳有死结10-40.
9、9999x44吊具、吊索受热质变10-40.9999x45捆绑方法不正确10-30.999x46吊具、吊索腐蚀10-40.9999B6吊物脱落x47吊物上有浮放物10-30.999x48吊物晃动10-20.99x50未困牢而起吊10-30.999x51歪吊工件10-30.999x53未设计吊装点10-40.9999x54兜翻工件方法不正确10-30.999x55吊物下降时被垫住10-30.999x56没有防脱钩装置10-30.999x57未按标量设计吊钩10-40.9999x58制造质量差10-40.9999x59补焊吊钩10-30.999x60吊钩磨损超限10-40.9999x61裂纹10-
10、40.9999B7平衡轮断裂x62材质差10-40.9999x63滑轮轮缘坏10-40.9999x64护罩不起作用10-30.999x65振动510-20.95x66轴质量差10-40.9999x67卷筒固定绳夹断裂10-61-10-6注：参见事故树分析与应用一书，机械工业出版社出版。（2）B3概率计算求最小割集故障树结构函数式：B3=C3C4=(x21+x22) x11+x20+x19(x12x13+x14+x15+x16+x17+x18）=x11x21+x20x21+x22x11+x20x22+x12x13x19x21+x12x13x19x22+x14x19x21+x14x19x22+x1
11、5x19x21+x15x19x22+x16x19x21+x16x19x22+x17x19x21+x17x19x22+x18x19x21+x18x19x22得到最小割集16个，分别为：K1= x11,x21 K2= x20,x21 K3= x22,x11 K4= x20，x22 K5= x12,x13,x19,x21 K6= x12,x13,x19,x22 K7= x14,x19,x21 K8= x14,x19,x22 K9= x15,x19,x21 K10= x15,x19,x22 K11= x16,x19,x21 K12= x16,x19,x22 K13= x17,x19,x21 K14=
12、x17,x19,x22 K15= x18，x19,x21 K16= x18，x19,x22 求B3概率由结构函数式可得：qB31-（1- q11q21）（1- q20q21）（1- q22q11）（1- q20q22）（1- q12q13q19q21）（1- q12q13q19q22）（1- q14q19q21）（1- q14q19q22）（1- q15q19q21）（1- q15q19q22）（1- q16q19q21）（1- q16q19q22）（1- q17q19q21）（1- q17q19q22）（1- q18q19q21）（1- q18q19q22）将表9.1中数值代入得qB31.3
13、10-5。（3）B4概率计算求最小割集故障树结构函数式为：B4=C5+C6+C7=x19(x12x13+x14+x15+x16+x17+x18)+x23+x24+x25+x26+x27+x28+(x29+x30+x31+x32)x33+(x34+x35)(x36+x37)=x19x12x13+x19x14+x19x15+x19x16+x19x17+x19x18+x23+x24+x25+x26+x27+x28+ x29x33+x30x33+x31x33+x32x33+x29x34x36+x29x34x37+x29x35x36+x29x35x37+ x30x34x36+x30x34x37+x30x
14、35x36+x30x35x37+x31x34x36+x31x34x37+x31x35x36+x31x35x37+ x32x34x36+x32x34x37+x32x35x36+x32x35x37得到最小割集32个，分别为：K1=x19，x12，x13； K2=x19，x14； K3=x19，x15；K4=x19，x16；K5=x19，x17 ；K6=x19，x18； K7=x23；K8=x24；K9=x25；K10=x26； K11=x27；K12=x28；K13=x29，x33； K14=x30，x33； K15=x31，x33； K16=x32，x33；K17=x29，x34，x36； K1
15、8=x29，x34，x37； K19=x29，x35，x36 ；K20=x29，x35，x37；K21=x30，x34，x36 ； K22=x30，x34，x37；K23=x30，x35，x36；K24=x30，x35，x37；K25=x31，x34，x36；K26=x31，x34，x37； K27=x31，x35，x36；K28=x31，x35，x37；K29=x32，x34，x36；K30=x32，x34，x37； K31=x32，x35，x36； K32=x32，x35，x37。求B4概率按B4的结构函数式，近似计算概率。将表9.1中数值代入得：qB4=10-4（210-110-1+10
16、-2+10-3+510-210-2+10-3）+10-4+10-4+10-5+10-4+10-4+510-4+（510-2+10-3+10-2+10-3）510-2+（510-2+510-3）（10-3+10-4）=410-3（4）B5概率计算求最小割集故障树结构函数式为：B5=x19(x12x13+x14+x15+x16+x17+x18)+x38+x39+x40+x41+x42+x43+x44+x45+x46= x19x12x13+x19x14+x19x15+x19x16+x19x17+x19x18+x38+x39+x40+x41+x42+x43+x44+x45+x46得到最小割集15个，分
17、别为：K1=x19，x12，x13； K2=x19，x14； K3=x19，x15；K4=x19，x16；K5=x19，x17 ；K6=x19，x18； K7=x38；K8=x39；K9=x40；K10=x41； K11=x42；K12=x43；K13=x44； K14=x45； K15=x46。求B5概率按B5的结构函数式近似计算得：qB5= q19(q12q13+q14+q15+q16+q17+q18)+q38+q39+q40+q41+q42+q43+q44+q45+q46将表中数值代入得：qB5=1.710-3。（5）B6概率计算求最小割集故障树的结构函数式为：B6=C9+C10=C9+
18、D3+D4+D5=x47x48+x42+x50+x51+x45+x53+x56(x54+x55)+x57+x58+x59+x60+x61+x19x12x13+x19x14+x19x15+x19x16+x19x17+x19x18得出最小割集19个，分别为：K1=x19，x12，x13； K2=x19，x14； K3=x19，x15；K4=x19，x16；K5=x19，x17 ；K6=x19，x18； K7=x42；K8=x50；K9=x51；K10=x45； K11=x53；K12=x57；K13=x58； K14=x59； K15=x60； K16=x61；K17=x55，x56； K18=x
19、54，x56； K19=x47，x48求B6概率按结构函数式近似计算得：qB6=q47q48+q42+q50+q51+q45+q53+q56(q54+q55)+q57+q58+q59+q60+q61+q19q12q13+q19q14+q19q15+q19q16+q19q17+q19q18将表9.1中数值代入得：qB6=4.610-3。（6）B7概率计算求最小割集按行列法进行运算。得到最小割集4个，分别为：K1=x66；K2=x62；K3=x63,x65；K4=x64,x65。求B7概率故障树结构函数式为：B7=x66+x62+x63x65+x64x65qB7=1-（1- q66）（1- q62
20、）（1- q63q65）（1- q64q65）将表9.1中数值代入得：qB7=2.510-4。（7）起重机吊钩吊物坠落伤人事故概率计算故障树结构函数式为：T=A1(B3+B4+B5+B6+B7+x67)gqA11-（1- qB3）（1- qB4）（1- qB5）（1- qB6）（1- qB7）（1- q67）=10-21-（1-1.310-5）（1- 410-3）（1- 1.710-3）（1- 4.610-3）（1- 2.510-4）（1- 10-6）=10-49.1.2.2概率重要度分析根据公式得到：=1-（1- qB3）（1- qB4）（1- qB5）（1- qB6）（1- qB7）（1-
21、 q67）代入数值得到Ig（A1）=10-2。同理可得Ig（B3）=9.89910-3。Ig（B4）=9.93410-3。Ig（B5）=9.9110-3。Ig（B6）=9.9410-3。Ig（B7）=9.89710-3。Ig（x67）=9.89510-3。9.1.2.3临界重要度分析CIg（A1）= Ig（A1）qA1/g=10-210-2/10-4=1；同理可得：CIg（B3）=1.28710-3；CIg（B4）=3.97410-1；CIg（B5）=1.68510-1；CIg（B6）=4.57210-1；CIg（B7）=2.47410-2；CIg（67）=9.89510-5。因此，临界重要度
22、顺序为：CIg（A1） CIg（B6） CIg（B4） CIg（B5） CIg（B7） CIg（B3） CIg（67）。9.1.3结果分析（1）从故障树图9-1及其续图看，造成顶上事件的基本事件很多，有67个。逻辑或门28个，逻辑与门13个，这说明此类事故易发生。（2）顶上事件发生的概率为10-4。中间事件：吊钩、吊物下有人发生概率为10-2；吊钩失控发生概率1.310-5；起重钢丝绳破断发生概率为410-3；吊具、吊索破断发生概率为1.710-3；吊物脱落发生概率为4.610-3；平衡轮轴断裂发生概率为2.510-4；卷筒固定绳夹断发生概率为10-4。从中间事件来看，A1发生概率最高。A2下
23、各中间事件发生概率顺序为B6B4B5B7B3x67。（3）从临界重要系数来看，吊钩、吊物下有人最重要，其次是吊物脱落，起重钢丝绳破断，吊具、吊索破断较重要。从以上分析结果与实际情况基本相符。从上诉分析可知控制吊钩、吊物坠落伤害事故应从最重要的中间事件着手，控制发生该中间事件中最重要的基本事件，才能有效地控制此类事故发生。对吊钩、吊物坠落伤害事故，应首先抓住吊钩、吊物下有人这个最重要的中间事件。其中又要重点抓住无人指挥、指挥者疏忽大意、看见未制止和非挂钩工指挥这四个基本事件。应杜绝人在吊物下作业、吊物在人上方通过和人在吊物下行走，就可杜绝吊钩吊物下有人这一中间事件发生。其次应抓住吊物脱落、其中钢
24、丝绳破断、吊具吊索破断这三个较重要的中间事件。控制这三个中间事件发生应重点抓造成其发生的最主要的基本事件。即应控制选用吊具不合理、未捆绑好就起吊、歪吊工件、捆绑方法不对、吊物未涉及吊点等基本事件，就能有效地控制吊物脱落这一事件发生。控制钢丝绳的选定、钢丝绳断股超标等基本事件就可以控制起重钢丝绳破断发生。控制强度不够就可以减少吊具、吊索破断。过载在三个中间事件中都有，因此要严格控制吊物超重这一事件。根据以上分析，预防事故发生应从以下几点入手。（1）行车司机必须经过专业训练和考试，考试不合格者不得上岗。（2）对挂钩工（起重工）也要进行专业培训，使他们熟悉起吊工具的基本性能和各种吊具、索具的最大负荷、报废标准，熟悉掌握捆绑、吊挂要求和指挥信号，其他人员不得随意从事捆绑和挂钩工作。（3）设备动力部门应定期进行大修、中修。安全技术部门应定期进行安全检查，特别是对各安全附件安全装置的检查，不使设备带病运转。（4）严格交接班制度，对重要部位更要认真交接和检查。（5）要严格吊、索具的管理制度，并应实行周检。
