ZESZYTY NAUKOWE NR 10(82)
AKADEMII MORSKIEJ
W SZCZECINIE
IV MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA E X P L O - S H I P 2 0 0 6
Zofia Jóźwiak
Niezawodność portowych urządzeń przeładunkowych
w aspekcie bezpieczeństwa środowiska pracy
Słowa kluczowe: niezawodność urządzeń przeładunkowych, przyczyny wypadków W artykule odniesiono się do roli niezawodności portowych urządzeń przeładunko-wych w procesie pracy. Przeprowadzono analizę wypadków w porcie szczecińskim przy operacjach przeładunkowych za okres 5-letni, ze szczególnym uwzględnieniem wypad-ków z udziałem urządzeń przeładunkowych. Na przykładzie portu szczecińskiego okre-ślono udział wypadków, których przyczyną była awaria urządzeń przeładunkowych.
The Reliability of Port Cargo-Handling Facilities
in View of Working Environment Safety
Key words: reliability of cargo-handling facilities, accident causes
The author takes a stance on the role of reliability of port cargo-handling facilities. An analysis has been performed of accidents during cargo-handling operations in the port of Szczecin in a five-year period, with particular consideration of accidents where cargo-handling facilities were involved. An example of the port of Szczecin is given in determining the share of accidents caused by failure of cargo-handling facilities.
Wstęp
Problem niezawodności pracy portowych urządzeń przeładunkowych często kojarzony jest z bezpiecznym procesem pracy. Z uwagi na masę towarową transportowaną drogą morską portowe operacje przeładunkowe charakteryzują się dużą różnorodnością oraz złożonością. W transporcie morskim występuje wyjątkowo duża liczba różnego rodzaju urządzeń umożliwiających realizację procesu przeładunkowego. Urządzenia te generują wiele potencjalnych zagrożeń dla obsługujących je pracowników. Jak wynika z przeprowadzonych badań, wśród wszystkich wypadków odnotowanych w portach polskich najliczniej re-prezentowaną grupą są wypadki związane z operacjami przeładunkowymi. Jest to wynikiem dużego zróżnicowania sortymentu towarów obsługiwanych w portach morskich, a w związku z tym zmieniających się w zależności od cech ładunku warunków bezpieczeństwa. Mimo dużego postępu technologicznego, wielu procesów przeładunkowych nie udało się w pełni zautomatyzować. Jeśli uwzględnimy fakt, że większość wypadków spowodowana jest tzw. czynnikiem ludzkim, tym bardziej uświadamiamy sobie związek między niezawodnością pracy portowych urządzeń przeładunkowych a bezpieczeństwem portowego środowiska pracy. Niezawodność urządzeń przeładunkowych przekłada się rów-nież bezpośrednio na efekty ekonomiczne pracy portu, w którym każdy przestój w załadunku lub rozładunku statku ma swoją ściśle określoną wartość.
Dlatego urządzenia przeładunkowe powinny być dobierane z dużą staranno-ścią, aby proces ten był bezpieczny. Bardzo istotnym elementem tego zagadnie-nia jest zmniejszenie awaryjności urządzeń, ponieważ ma to decydujący wpływ na poziom bezpieczeństwa. Zgodnie z powszechnie stosowaną definicją, nieza-wodność systemu jest to prawdopodobieństwo, że wartości parametrów określa-jących istotne właściwości obiektów nie przekroczą w ciągu okresu zdatności (0, t) dopuszczalnych granic w określonych warunkach ich eksploatacji.
Celem niniejszego opracowania jest analiza bezpieczeństwa operacji prze-ładunkowych oraz określenia wpływu niezawodności stosowanych urządzeń przeładunkowych na bezpieczeństwo pracowników. Analizę przeprowadzono w oparciu o materiał badawczy uzyskany w porcie szczecińskim, obejmujący liczbę wypadków przy operacjach przeładunkowych w czterech spółkach por-towych, w okresie pięcioletnim, ze szczególnym uwzględnieniem wypadków z udziałem urządzeń przeładunkowych wraz z określeniem ich przyczyn celem wskazania udziału wypadków, których przyczyną była zawodność urządzeń przeładunkowych. Na podstawie przeanalizowanych portowych materiałów źródłowych oraz danych literaturowych, problem niezawodności urządzeń prze-ładunkowych odniesiono do ogólnego bezpieczeństwa pracy przy operacjach przeładunkowych.
1. Rodzaje urządzeń przeładunkowych stosowane w portach
Porty morskie dysponują bardzo dużą liczbą, w dużym stopniu zróżnicowa-nych urządzeń przeładunkowych. Należą tu różnego rodzaju żurawie portowe, suwnice, wózki widłowe, taśmociągi, ładowarki itp. Ich różnorodność zobrazo-wano w tabeli 1, na przykładzie wykazu urządzeń przeładunkowych stosowa-nych w portach Szczecina, Świnoujścia i Polic. Jest to wykaz niepełny, ponie-waż nie obejmuje on urządzeń przenośnikowych (cięgnowych i bezcięgno-wych), występujących powszechnie w portach i odgrywających zasadniczą rolę w operacjach przeładunkowych. Z uwagi na zagrożenia bezpieczeństwa gene-rowane przez urządzenia wymienione w tabeli 1, wszystkie one objęte są dozo-rem UDT, który ma zapewnić ich niezawodność. Zarówno konstrukcja urządzeń jak i wykonywana przy ich pomocy praca wymaga od obsługujących je ludzi specjalistycznych umiejętności praktycznych potwierdzonych urzędowo.
Tabela 1 Wybrane urządzenia przeładunkowe w portach Szczecin, Świnoujście, Police [4]
Cargo-handling facilities in the ports of Szczecin, Świnoujście and Police [4]
Port Nazwa urządzenia przeładunkowego Udźwig [tony] Liczba sztuk
Szczecin żuraw szynowy żuraw samojezdny żuraw stacjonarny żuraw pływający żuraw pływający wozy kontenerowe wywrotnica wagonowa 2 – 25 50 8 – 16 200 16 45 130 46 33 33 1 2 2 1 Świnoujście żuraw samojezdny żuraw samojezdny żuraw samojezdny żuraw gąsienicowy wywrotnica wagonowa 50 70 90 16 130 1 1 1 1 2 Police żuraw chwytakowy żuraw chwytakowy suwnica bramowa KONE urządzenie załadowcze MVT 8 10 600 t/doba 3500 t/doba 2 2 2 1
Bezpieczeństwo pracowników obsługujących urządzenia przeładunkowe zapewnia kontrola stanu technicznego tych urządzeń. Badania techniczne wyko-nuje się w warunkach eksploatacyjnych oraz sprawdza się kwalifikacje osób obsługujących i konserwujących urządzenia. Wykonywane przez organy dozoru technicznego czynności dozorowe nie zwalniają operatorów i konserwatorów od odpowiedzialności za stan urządzeń oraz ich właściwą eksploatację i naprawy.
2. Niezawodność urządzeń przeładunkowych
Urządzenia przeładunkowe są obiektami technicznymi stanowiącymi złożo-ną strukturę mającą zapewnić realizację określonych funkcji użytkowych. W czasie realizacji tych funkcji poddawane są one oddziaływaniu mikro i ma-krootoczenia, co powoduje zużycie się poszczególnych części w efekcie nieod-wracalnych procesów fizycznych i chemicznych. Procesy zużycia prowadzą do osiągnięcia tzw. stanu granicznego, w którym urządzenie przestaje spełniać wa-runki przydatności funkcjonalnej. Stan graniczny może być również osiągnięty wskutek skokowych wymuszeń losowych [1, 3]. Do przeciążeń losowych w przypadku urządzeń przeładunkowych dochodzi najczęściej w sytuacjach przekraczania obciążeń nominalnych, podawanych przez producenta urządzeń.
Do portowych urządzeń przeładunkowych charakteryzujących się najwyż-szą awaryjnością należą przenośniki taśmowe, w których na różnego rodzaju uszkodzenia narażona jest najbardziej taśma przenośnikowa. Jest to efektem naprężeń, jakim jest ona poddawana w czasie pracy, współpracy z elementami przenośnika (krążnikami, bębnami napędowymi, urządzeniami czyszczącymi) oraz uszkodzeń ostrymi krawędziami transportowanych ładunków. Taśmociągi, podobnie jak i pozostałe urządzenia przeładunkowe są układem dynamicznym. Narażone są one na losowe, trudne do przewidzenia awarie, będące najczęściej skutkiem przeciążenia transportowanym ładunkiem [2].
Podobnie, jak w przypadku taśmociągów, również w pozostałych urządze-niach przeładunkowych o bezawaryjnej pracy w dużej mierze decyduje rodzaj obsługiwanego ładunku, zaś podstawowym warunkiem bezawaryjnej pracy jest nieprzekraczanie dopuszczalnych obciążeń roboczych (DOR). Monitorowanie parametrów świadczących o wystąpieniu stanów krytycznych, w czasie rzeczy-wistym, w przypadku portowych urządzeń przeładunkowych jest niezwykle trudne. Wynika to z dynamiczności układu, skomplikowanego charakteru zależ-ności pomiędzy poszczególnymi parametrami pracy, obeczależ-ności wielu zmiennych losowych. Dlatego tak istotne są: utrzymanie wszystkich urządzeń przeładun-kowych w sprawności technicznej oraz prawidłowo realizowany proces obsłu-giwania i obsługi tych urządzeń. Ponieważ ich wysoka niezawodność decyduje o poziomie bezpieczeństwa w portowym środowisku pracy i to zarówno w sto-suku do pracowników bezpośrednio obsługujących te urządzenia, jak i wszyst-kich osób znajdujących się na terenie portu.
Stan awaryjny urządzeń przeładunkowych może się zdarzyć w wyniku wystąpienia niebezpiecznych zmian w wartości parametrów eksploatacyjnych, niesprawności urządzeń powstałych przy przeprowadzaniu remontów i konser-wacji lub utraty sprawności w wyniku błędnych działań. Utrata kontroli nad rozwojem sytuacji powstaje, gdy działania naprawcze ekip remontowych, sys-temów sterowania oraz syssys-temów bezpieczeństwa nie są w stanie skorygować
niebezpiecznego trendu w wartościach parametrów wyznaczających obszar bez-piecznej pracy. Prowadzi to do uszkodzeń urządzeń i wypadków. Niepowodze-nie działań zaradczych w sytuacji awaryjnej wywołuje wystąpieNiepowodze-nie lub nawet eskalację zdarzeń wypadkowych. Ostateczne skutki zdarzeń wypadkowych zale-żą od podjętych działań powypadkowych. Istotnym zagadnieniem bezpieczeń-stwa procesu pracy jest wskazanie rzeczywistych przyczyn wypadków i ich wyeliminowanie z procesu pracy.
2. Analiza wypadków z udziałem urządzeń przeładunkowych
Podstawowymi przyczynami zdarzeń wypadkowych są tzw. przyczyny pierwotne, które najczęściej odnoszą się do rozwiązań konstrukcyjnych i zasad obsługi urządzeń przeładunkowych niezgodnych z obowiązującymi normami lub założeniami projektowymi. Przyczyny bezpośrednie postrzegane są zwykle jako zdarzenia początkujące zdarzenia wypadkowe. Należą do nich:
– niewłaściwe działania pracowników, – uszkodzenie urządzeń przeładunkowych,
– zdarzenia zewnętrzne prowadzące do odstępstw od stanów nominalnych urządzeń przeładunkowych przewidzianych założeniami projektowymi. Jak wynika z analizy wypadków, które miały miejsce na terenie portu szczecińskiego w latach 1996-2000, spośród wszystkich prac wykonywanych w porcie najbardziej wypadkogennymi okazały się operacje przeładunkowe. Na ogólną liczbę 345 wypadków były to aż 203 zdarzenia (tab. 2), co stanowiło 58,84%. Interesującym było pytanie odnośnie charakteru tych wypadków, a w szczególności ich związku ze stanem urządzeń przeładunkowych. Okazało się, że tylko 35 wypadków miało bezpośredni związek z udziałem w procesie pracy urządzeń przeładunkowych (tab. 3), co stanowiło 17,24%. Szczegółowa analiza wypadków z udziałem urządzeń przeładunkowych pozwoliła ustalić, że 7 wypadków było związanych z awarią urządzeń (zawodność), przy czym zawo-dziły różne układy i elementy urządzeń, 4 razy była to awaria wózków podno-śnikowych, 3 razy awaria taśmociągów. Sześć wypadków miało miejsce w trak-cie remontów uszkodzonych urządzeń i wiązało się z błędami popełnionymi przez pracowników z grup remontowych. Pozostałe 22 wypadki nie były spo-wodowane awarią urządzeń, a jedynie błędami operatorów urządzeń lub pra-cowników uczestniczących w procesie przeładunku.
Najwięcej wypadków z bezpośrednim udziałem urządzeń przeładunkowych (77,14%) miało miejsce w portowej spółce zajmującej się obsługą ładunków drobnicowych (tab. 3).
Tabela 2 Ogólna liczba wypadków przy operacjach przeładunkowych – lata 1996-2000 [4]
Total number of accidents during cargo-handling operations – years 1996-2000 [4]
Rok Drobnica-Port Szczecin
Bulk Cargo-Port Szczecin
PUP
Elewator Ewa Razem
1996 21 14 7 42 1997 35 12 6 53 1998 21 9 4 32 1999 19 10 6 35 2000 25 7 7 39 Razem 121 52 30 203 Tabela 3 Liczba wypadków z udziałem urządzeń przeładunkowych – lata 1996-2000 [4]
Number of accidents involving cargo-handling facilities – years 1996-2000 [4]
Rok Drobnica Port Bulk Cargo-Port Elewator Ewa PCWM Razem
1996 6 2 0 0 8 1997 7 0 0 0 7 1998 6 0 0 1 7 1999 5 1 0 1 7 2000 3 1 2 0 6 Razem 27 4 2 2 35 % 77,14 11,43 5,71 5,71 100
Analizując rodzaj urządzenia przeładunkowego biorącego udział w zdarze-niu można stwierdzić, że ponad połowa wypadków w tej grupie (51,43%) to wypadki z udziałem wózków podnośnikowych; 14,28% – z udziałem ciągników siodłowych; 11,43% – ładowarek i spycharek; 8,57% – przenośników (tab. 4). Najmniejszy udział w wypadkach miały wozy kontenerowe, naczepy i wózki akumulatorowe – po jednym w analizowanym 5-letnim okresie.
Najniższym współczynnikiem częstotliwości wypadków – 3,2 (w przelicze-niu na 1000 zatrudnionych) cechował się rok 2000 przy równoczesnym najwyż-szym współczynniku ciężkości wypadków wynoszącym 23,5. Wśród wszystkich wypadków związanych z urządzeniami przeładunkowymi nie odnotowano wy-padków śmiertelnych ani ciężkich, jeden z wywy-padków był wypadkiem zbio-rowym.
Tabela 4 Liczba wypadków z podaniem rodzaju urządzenia przeładunkowego – lata 1996-2000 [4]
Number of accidents classified by the involvement of a cargo-handling facility – years 1996-2000 [4]
Rodzaj urządzeń Rok Razem %
1996 1997 1998 1999 2000 Wózki podnośnikowe 5 1 5 5 2 18 51,43 Wózki akumulatorowe 1 0 0 0 0 1 2,86 Żurawie samojezdne 1 1 0 0 0 2 5,71 Ciągniki siodłowe 1 2 1 1 0 5 14,28 Ładowarki i spycharki 1 1 0 1 1 4 11,43 Wozy kontenerowe 0 0 0 0 1 1 2,86 Przenośniki taśmowe 3 0 0 0 0 3 8,57 Naczepy 0 0 1 0 0 1 2,86 Razem 12 5 7 7 4 35 100,00 Tabela 5 Współczynnik częstotliwości wypadków – lata 1996-2000 [4]
Index of accident frequency – years 1996-2000 [4]
Spółki Rok
1996 1997 1998 1999 2000 Drobnica-Port 7,3 8,6 7,7 6,5 4,0 Bulk Cargo-Port 2,3 0 0 1,3 1,3 PUP Elewator Ewa 0 0 0 0 9,0
PCWM 0 0 7,2 7,8 0
Razem 4,0 3,4 3,6 3,7 3,2
Tabela 6 Współczynnik ciężkości wypadków – lata 1996-2000 [4]
Index of serious accidents – years 1996-2000 [4]
Spółki Rok
1996 1997 1998 1999 2000 Drobnica-Port 16,0 18,7 19,7 17,2 13,7 Bulk Cargo-Port 19,5 0 0 60,0 60,0 PUP Elewator Ewa 0 0 0 0 20,5
PCWM 0 0 30 5,0 0
Współczynnik wypadkowości, najlepiej obrazujący poziom bezpieczeństwa w środowisku pracy (uwzględnia zarówno częstotliwość jak i ciężkość wypad-ków) najbardziej niekorzystnie w analizowanym okresie przedstawiał się w spółce Drobnica-Port Szczecin (119,2), przewyższając ponad dwukrotnie wielkość współczynnika w każdej z pozostałych spółek portowych (tab. 7).
Tabela 7 Współczynnik wypadkowości – lata 1996-2000 [4]
Index of accident frequency rate – years 1996-2000 [4]
Spółka portowa Rok Średnia
1996 1997 1998 1999 2000
Drobnica-Port 116,8 160,8 151,7 111,8 54,8 119,2 Bulk Cargo-Port 44,9 0 0 78,0 78,0 40,2 PUP Elewator Ewa 0 0 0 0 184,5 36,9
PCWM 0 0 216,0 39,0 0 51,0
Jak wykazują dane literaturowe i badania własne autorki, jednym z podsta-wowych warunków gwarantujących bezpieczeństwo procesu operacji przeła-dunkowych jest niezawodność techniczna eksploatowanych urządzeń.
Podsumowanie i wnioski
Z analizy wypadków mających miejsce przy obsłudze urządzeń przeła-dunkowych wynika, że wyznacznikami bezpiecznego procesu pracy są: cechy konstrukcyjne urządzeń, aktualny stan techniczny urządzeń znajdujących się w konkretnych warunkach eksploatacyjnych, zaś w szczególności posiadane umiejętności i kwalifikacji operatorów.
Na podstawie przedstawionych materiałów można sformułować następujące wnioski:
– mimo potencjalnie dużego zagrożenia wypadkowego związanego z ob-sługą urządzeń przeładunkowych (ruchome elementy, urządzenia w ru-chu, możliwość kolizji ze środkami transportu, duża liczba urządzeń) wypadki będące skutkiem zawodności urządzeń przeładunkowych zda-rzają się w portach stosunkowo rzadko – 3,45% wszystkich wypadków związanych z operacjami przeładunkowymi i 20% wypadków, w któ-rych urządzenie miało bezpośredni związek z wypadkiem;
– stosunkowo niska liczba wypadków jest efektem wysokiej niezawod-ności tych urządzeń co wynika z właściwego dozoru nad pracą tych urządzeń, w szczególności dozoru technicznego.
Literatura
1. Hejwowski T., Studium procesów zużywania erozyjnego, ściernego i zmę-czenia cieplnego elementów maszyn oraz kształtowanie struktur o korzyst-nych właściwościach eksploatacyjkorzyst-nych, WPL, Lublin 2003.
2. Mazurkiewicz D., Kontrolowanie stanu połączeń klejonych taśm przenośni-kowych w warunkach rzeczywistych, Eksploatacja i Niezawodność, Nr 3, 2005, s. 41 – 49.
3. Niewczas A., Czerniec M., Ignaciuk P., Badanie trwałości elementów ma-szyn współpracujących tarciowo, IZT, Lublin 2000.
4. Protokóły powypadkowe ZPSzŚ za lata 1996-2000.
Wpłynęło do redakcji w lutym 2006 r. Recenzent
prof. dr hab. inż. Mieczysław Hann
Adres Autorki
dr hab. inż. Zofia Jóźwiak, prof. AM Akademia Morska w Szczecinie Instytut Inżynierii Transportu
Zakład Technologii Transportu Zintegrowanego 70-507 Szczecin, ul. H. Pobożnego 11
tel. (4891) 480 96 58
