- Scientific Journals of the Maritime University of Szczecin

- Scientific Journals of the Maritime University of Szczecin

ISSN 1733-8670
ZESZYTY NAUKOWE NR 10(82)
AKADEMII MORSKIEJ
W SZCZECINIE
IV MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA
EXPLO-SHIP 2006
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 przeładunkowych w procesie pracy. Przeprowadzono analizę wypadków w porcie szczecińskim przy
operacjach przeładunkowych za okres 5-letni, ze szczególnym uwzględnieniem wypadków z udziałem urządzeń przeładunkowych. Na przykładzie portu szczecińskiego określono 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.
205
Zofia Jóźwiak
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 reprezentowaną 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 również 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 starannością, aby proces ten był bezpieczny. Bardzo istotnym elementem tego zagadnienia jest zmniejszenie awaryjności urządzeń, ponieważ ma to decydujący wpływ
na poziom bezpieczeństwa. Zgodnie z powszechnie stosowaną definicją, niezawodność systemu jest to prawdopodobieństwo, że wartości parametrów określających 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 przeładunkowych 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 portowych, 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 przeładunkowych odniesiono do ogólnego bezpieczeństwa pracy przy operacjach
przeładunkowych.
206
Niezawodność portowych urządzeń przeładunkowych w aspekcie bezpieczeństwa...
1. Rodzaje urządzeń przeładunkowych stosowane w portach
Porty morskie dysponują bardzo dużą liczbą, w dużym stopniu zróżnicowanych urządzeń przeładunkowych. Należą tu różnego rodzaju żurawie portowe,
suwnice, wózki widłowe, taśmociągi, ładowarki itp. Ich różnorodność zobrazowano w tabeli 1, na przykładzie wykazu urządzeń przeładunkowych stosowanych w portach Szczecina, Świnoujścia i Polic. Jest to wykaz niepełny, ponieważ nie obejmuje on urządzeń przenośnikowych (cięgnowych i bezcięgnowych), występujących powszechnie w portach i odgrywających zasadniczą rolę
w operacjach przeładunkowych. Z uwagi na zagrożenia bezpieczeństwa generowane przez urządzenia wymienione w tabeli 1, wszystkie one objęte są dozorem 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
Szczecin
Świnoujście
Police
Nazwa urządzenia przeładunkowego
żuraw szynowy
żuraw samojezdny
żuraw stacjonarny
żuraw pływający
żuraw pływający
wozy kontenerowe
wywrotnica wagonowa
żuraw samojezdny
żuraw samojezdny
żuraw samojezdny
żuraw gąsienicowy
wywrotnica wagonowa
żuraw chwytakowy
żuraw chwytakowy
suwnica bramowa KONE
urządzenie załadowcze MVT
Udźwig [tony]
Liczba sztuk
2 – 25
50
8 – 16
200
16
45
130
50
70
90
16
130
8
10
600 t/doba
3500 t/doba
46
33
33
1
2
2
1
1
1
1
1
2
2
2
2
1
Bezpieczeństwo pracowników obsługujących urządzenia przeładunkowe
zapewnia kontrola stanu technicznego tych urządzeń. Badania techniczne wykonuje 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.
207
Zofia Jóźwiak
2. Niezawodność urządzeń przeładunkowych
Urządzenia przeładunkowe są obiektami technicznymi stanowiącymi złożoną strukturę mającą zapewnić realizację określonych funkcji użytkowych.
W czasie realizacji tych funkcji poddawane są one oddziaływaniu mikro i makrootoczenia, co powoduje zużycie się poszczególnych części w efekcie nieodwracalnych procesów fizycznych i chemicznych. Procesy zużycia prowadzą do
osiągnięcia tzw. stanu granicznego, w którym urządzenie przestaje spełniać warunki 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 najwyższą 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 urządzeniach 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 rzeczywistym, w przypadku portowych urządzeń przeładunkowych jest niezwykle
trudne. Wynika to z dynamiczności układu, skomplikowanego charakteru zależności pomiędzy poszczególnymi parametrami pracy, obecności wielu zmiennych
losowych. Dlatego tak istotne są: utrzymanie wszystkich urządzeń przeładunkowych w sprawności technicznej oraz prawidłowo realizowany proces obsługiwania i obsługi tych urządzeń. Ponieważ ich wysoka niezawodność decyduje
o poziomie bezpieczeństwa w portowym środowisku pracy i to zarówno w stosuku do pracowników bezpośrednio obsługujących te urządzenia, jak i wszystkich 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 konserwacji lub utraty sprawności w wyniku błędnych działań. Utrata kontroli nad
rozwojem sytuacji powstaje, gdy działania naprawcze ekip remontowych, systemów sterowania oraz systemów bezpieczeństwa nie są w stanie skorygować
208
Niezawodność portowych urządzeń przeładunkowych w aspekcie bezpieczeństwa...
niebezpiecznego trendu w wartościach parametrów wyznaczających obszar bezpiecznej pracy. Prowadzi to do uszkodzeń urządzeń i wypadków. Niepowodzenie działań zaradczych w sytuacji awaryjnej wywołuje wystąpienie lub nawet
eskalację zdarzeń wypadkowych. Ostateczne skutki zdarzeń wypadkowych zależą od podjętych działań powypadkowych. Istotnym zagadnieniem bezpieczeństwa 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 zawodziły różne układy i elementy urządzeń, 4 razy była to awaria wózków podnośnikowych, 3 razy awaria taśmociągów. Sześć wypadków miało miejsce w trakcie remontów uszkodzonych urządzeń i wiązało się z błędami popełnionymi
przez pracowników z grup remontowych. Pozostałe 22 wypadki nie były spowodowane awarią urządzeń, a jedynie błędami operatorów urządzeń lub pracowników 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).
209
Zofia Jóźwiak
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 zdarzeniu 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 przeliczeniu na 1000 zatrudnionych) cechował się rok 2000 przy równoczesnym najwyższym współczynniku ciężkości wypadków wynoszącym 23,5. Wśród wszystkich
wypadków związanych z urządzeniami przeładunkowymi nie odnotowano wypadków śmiertelnych ani ciężkich, jeden z wypadków był wypadkiem zbiorowym.
210
Niezawodność portowych urządzeń przeładunkowych w aspekcie bezpieczeństwa...
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
%
2
18
51,43
0
0
1
2,86
0
0
2
5,71
1
1
0
5
14,28
1
0
1
1
4
11,43
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
1996
1997
1998
1999
2000
Wózki podnośnikowe
5
1
5
5
Wózki akumulatorowe
1
0
0
Żurawie samojezdne
1
1
0
Ciągniki siodłowe
1
2
Ładowarki i spycharki
1
Wozy kontenerowe
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
Średnia
8,9
4,7
12,4
5,0
0
20,5
23,5
211
Zofia Jóźwiak
Współczynnik wypadkowości, najlepiej obrazujący poziom bezpieczeństwa
w środowisku pracy (uwzględnia zarówno częstotliwość jak i ciężkość wypadków) 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
Drobnica-Port
Rok
1996
1997
1998
1999
Średnia
2000
116,8
160,8
151,7
111,8
54,8
119,2
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
Bulk Cargo-Port
Jak wykazują dane literaturowe i badania własne autorki, jednym z podstawowych warunków gwarantujących bezpieczeństwo procesu operacji przeładunkowych jest niezawodność techniczna eksploatowanych urządzeń.
Podsumowanie i wnioski
Z analizy wypadków mających miejsce przy obsłudze urządzeń przeładunkowych 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 obsługą urządzeń przeładunkowych (ruchome elementy, urządzenia w ruchu, możliwość kolizji ze środkami transportu, duża liczba urządzeń)
wypadki będące skutkiem zawodności urządzeń przeładunkowych zdarzają się w portach stosunkowo rzadko – 3,45% wszystkich wypadków
związanych z operacjami przeładunkowymi i 20% wypadków, w których urządzenie miało bezpośredni związek z wypadkiem;
– stosunkowo niska liczba wypadków jest efektem wysokiej niezawodności tych urządzeń co wynika z właściwego dozoru nad pracą tych
urządzeń, w szczególności dozoru technicznego.
212
Niezawodność portowych urządzeń przeładunkowych w aspekcie bezpieczeństwa...
Literatura
1. Hejwowski T., Studium procesów zużywania erozyjnego, ściernego i zmęczenia cieplnego elementów maszyn oraz kształtowanie struktur o korzystnych właściwościach eksploatacyjnych, WPL, Lublin 2003.
2. Mazurkiewicz D., Kontrolowanie stanu połączeń klejonych taśm przenośnikowych w warunkach rzeczywistych, Eksploatacja i Niezawodność, Nr 3,
2005, s. 41 – 49.
3. Niewczas A., Czerniec M., Ignaciuk P., Badanie trwałości elementów maszyn 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
e-mail: [email protected]
213