單文娟， 劉 軍

(河南理工大學(xué), 河南 焦作 454003)

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鋁電解槽焙燒與啟動(dòng)過程危險(xiǎn)評價(jià)模糊層次分析

單文娟， 劉 軍

(河南理工大學(xué), 河南 焦作 454003)

對鋁電解槽焙燒與啟動(dòng)過程中諸多危險(xiǎn)源進(jìn)行評價(jià)，考慮到評價(jià)內(nèi)容的模糊性，結(jié)合模糊層次分析法，對這些危險(xiǎn)因素的發(fā)生概率和其后果的嚴(yán)重性進(jìn)行量化，通過兩兩比較非定量危險(xiǎn)因素，建立判斷矩陣求其相應(yīng)權(quán)重。又通過專家評估，給出評價(jià)矩陣，得出鋁電解槽焙燒與啟動(dòng)過程危險(xiǎn)評價(jià)集，對鋁電解槽焙燒與啟動(dòng)生產(chǎn)安全進(jìn)行評價(jià)，定量確定鋁電解槽焙燒啟動(dòng)過程危險(xiǎn)等級。

鋁電解槽； 焙燒與啟動(dòng)； 危險(xiǎn)評價(jià)； 專家支持度； 模糊層次分析法

鋁電解槽的焙燒與啟動(dòng)是電解鋁生產(chǎn)過程中兩個(gè)重要階段。不論是新建系列槽、大修后單個(gè)電解槽，還是某種原因臨時(shí)停產(chǎn)后未經(jīng)大修又需重新投產(chǎn)的電解槽(稱二次啟動(dòng))，均需經(jīng)過焙燒與啟動(dòng)兩個(gè)階段才能轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。在電解鋁生產(chǎn)過程的這兩個(gè)環(huán)節(jié)，存在著氧化鋁粉塵、石油焦粉塵、瀝青煙塵等粉塵危害；氟化物、瀝青煙、一氧化碳等有毒氣體的產(chǎn)生；來自凈化系統(tǒng)風(fēng)機(jī)、炭素系統(tǒng)振動(dòng)成型機(jī)、破碎機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生的噪聲危害；機(jī)械傷害及高處墜落危險(xiǎn)；操作過程中極易發(fā)生燙傷、灼傷事故等，其危險(xiǎn)源多。在對危險(xiǎn)源進(jìn)行評價(jià)的過程中，評價(jià)內(nèi)容存在不同程度的模糊性，用定量性評價(jià)方法進(jìn)行評價(jià)，很難得出精確的評價(jià)結(jié)果。模糊層次分析法是對多屬性事物或者說其總體優(yōu)劣受多因素影響的事物，做出合理地綜合這些屬性或因素的總體評判，是應(yīng)用模糊關(guān)系合成原理，從多個(gè)因素對被評判事物隸屬等級狀況進(jìn)行綜合性評判的一種方法，是一種有效解決不精確、不完全信息的方法。本文在新構(gòu)建電解鋁焙燒啟動(dòng)危險(xiǎn)評價(jià)層次結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從模糊數(shù)學(xué)和層次分析法結(jié)合的角度出發(fā)，對焙燒啟動(dòng)過程進(jìn)行危險(xiǎn)評價(jià)研究，具有一定的實(shí)用性和可操作性。

1 層次分析法

層次分析法是70年代美國運(yùn)籌學(xué)家T. L. Satty提出的，經(jīng)過多年的發(fā)展現(xiàn)已成為一種較為成熟的方法。其基本原理是：將要評價(jià)系統(tǒng)的有關(guān)方案的各種要素分解成若干層次，并以同一層次的各種要素按照上一層要素為準(zhǔn)則，進(jìn)行兩兩判斷比較并計(jì)算出各要素的權(quán)重，根據(jù)綜合權(quán)重按最大權(quán)重原則確定最優(yōu)方案。它是在簡單加權(quán)法的基礎(chǔ)上推導(dǎo)得出的，基本步驟為：①建立評價(jià)指標(biāo)體系；②建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型；③評價(jià)專家權(quán)重確定；(4)構(gòu)造判斷矩陣并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

遞階層次結(jié)構(gòu)圖見圖1。

2 鋁電解槽焙燒與啟動(dòng)危險(xiǎn)評價(jià)

2.1 焙燒啟動(dòng)危險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系的建立

在鋁電解槽焙燒啟動(dòng)過程危險(xiǎn)評價(jià)中，造成事故的主要因素有環(huán)境因素、工具因素、設(shè)備因素、管理因素、人員因素。通過對其危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，建立了如表1所示的鋁電解槽焙燒啟動(dòng)危險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系。

圖1 遞階層次結(jié)構(gòu)圖

2.2 層次結(jié)構(gòu)模型

在電解槽焙燒啟動(dòng)系統(tǒng)中，目標(biāo)層為鋁電解槽焙燒啟動(dòng)危險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)，準(zhǔn)則層為環(huán)境因素、工具因素、設(shè)備因素、管理因素、人員因素。

則相應(yīng)的判斷矩陣為：

表1鋁電解槽焙燒啟動(dòng)危險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系

環(huán)境工具管理設(shè)備人員①粉塵②毒物③高溫④噪聲⑤電磁場①工具性能②安全防護(hù)③工具放置④定期維護(hù)⑤使用情況①規(guī)章制度②培訓(xùn)教育③安全措施④標(biāo)準(zhǔn)化⑤監(jiān)督⑥檢查①電解槽②整流機(jī)組③多功能天車①身體狀況②應(yīng)變能力③技能經(jīng)驗(yàn)④知識水平

u={u1,u2,u3,u4,u5}u1={u11,u12,u13,u14}u2={u21,u22,u23,u24,u25}

u3={u31,u32,u33,u34,u35,u36}u4={u41,u42,u43}u5={u51,u52,u53,u54}

2.3 評價(jià)專家權(quán)重確定

對某電解鋁生產(chǎn)企業(yè)投遞鋁電解槽焙燒啟動(dòng)危險(xiǎn)評價(jià)調(diào)查問卷9份，收回9份，確定這9位專家的權(quán)重。各專家評價(jià)指標(biāo)為“職務(wù)、工齡、學(xué)歷”。其權(quán)值分配為“0.4,0.3,0.3”。

(1)專家指標(biāo)值量化。利用調(diào)查問卷，收集到9位專家的信息如表2，可得各專家信息量化值如表3所示。

表2專家信息表

123456789職務(wù)廠房主任安全員工區(qū)長工區(qū)長班長安全員作業(yè)長工人工人工齡9220191724161817學(xué)歷本科本科大專中專大專初中初中高中高中

表3專家信息量化表

123456789職務(wù)997759311工齡317779777學(xué)歷999593355

(2)專家支持度計(jì)算。計(jì)算得到9位專家支持度s：

s=[0.134 3 0.123 4 0.140 5 0.119 4 0.124 8 0.135 5 0.077 5 0.072 3 0.072 3]

2.4 構(gòu)建判斷矩陣

根據(jù)鋁電解槽焙燒啟動(dòng)危險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖，其準(zhǔn)則層包括：環(huán)境因素、工具因素、管理因素、人員因素、設(shè)備因素等，根據(jù)專家調(diào)查表，專家評價(jià)判斷矩陣A為：

通過對準(zhǔn)則層判斷矩陣進(jìn)行歸一化、一致性檢驗(yàn)等，得到環(huán)境、工具、管理、人員、設(shè)備等的權(quán)重分別為：0.044 3、0.188 8、0.346 1、0.279 1、0.141 7。

同理，得到9位專家確定的準(zhǔn)則層因素權(quán)重如表4。

3 鋁電解槽焙燒與啟動(dòng)危險(xiǎn)模糊綜合評價(jià)

通過對應(yīng)用實(shí)例的調(diào)查分析，各評價(jià)指標(biāo)的單因素隸屬度，得到評價(jià)矩陣R：

表4準(zhǔn)則層各因素權(quán)重

A123456789環(huán)境因素0.04430.43150.08330.07650.12810.05090.53460.45540.0600工具因素0.18880.19070.41220.07530.13950.14910.18540.16320.3516管理因素0.34610.03220.13270.28700.36760.34980.03990.08350.3523人員因素0.27910.19440.08610.15980.18790.17190.18320.10400.1540設(shè)備因素0.14170.15120.35120.40130.17690.27830.05690.19390.0821λmax5.42085.30625.32825.36285.39255.35545.42035.42105.3197CR0.09390.06830.07330.08100.08760.07930.09380.93400.0713

準(zhǔn)則層各指標(biāo)權(quán)重為：

則鋁電解槽焙燒啟動(dòng)綜合評價(jià)指標(biāo)向量為：

B=[0.122 4 0.284 2 0.310 7 0.187 6 0.093 0]

綜合評價(jià)指標(biāo)向量B已歸一化，采用加權(quán)平均法可得到鋁電解槽焙燒啟動(dòng)安全性模糊綜合評價(jià)的最終結(jié)果：

v=BVT≈67

即鋁電解槽焙燒啟動(dòng)安全性模糊綜合評價(jià)的最終結(jié)果臨界于“一般”和“較好”之間，與實(shí)際情況相符。

4 結(jié)論

(1)對鋁電解槽焙燒啟動(dòng)過程危險(xiǎn)評價(jià)的諸影響因素進(jìn)行分析，運(yùn)用層次分析法對其在評價(jià)體系中的權(quán)重進(jìn)行總排序，直接確定在評價(jià)系統(tǒng)中的影響程度，以便安全管理工作突出重點(diǎn)，并重點(diǎn)防備。

(2)評價(jià)指標(biāo)體系的選取和評價(jià)指標(biāo)的確定均采用了專家打分法，在當(dāng)前數(shù)據(jù)庫不完備的狀況下，可操作性強(qiáng)，可信度高。并運(yùn)用專家支持度確定各專家的權(quán)重，在評價(jià)過程中充分考慮了各專家的基本情況，使評價(jià)結(jié)果更加合理。

(3)運(yùn)用多層次模糊綜合評價(jià)方法將定性的問題及人們對此問題的主觀判斷以數(shù)據(jù)的形式表達(dá)出來，并進(jìn)行模糊運(yùn)算處理，在一定程度上減少了人的主觀錯(cuò)誤，使評價(jià)更加全面、客觀和科學(xué)化。運(yùn)用多層次模糊綜合評價(jià)方法，確定被評價(jià)系統(tǒng)的安全等級，對企業(yè)的安全管理工作也具有一定的指導(dǎo)意義。

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Applying FAHP to evaluating the hazard in roasting and startup of aluminum electrolytic cell

SHAN Wen-juan, LIU Jun

To evaluate multiple dangerous sources of roasting and startup, the paper quantified occurrence probability of risk factors and the serious consequences with consideration of evaluation content fuzziness and combined with fuzzy analytic hierarchy process (FAHP). Compared with non-quantitative risk factors, judgment matrix and its corresponding weight were established. Then evaluation matrixes were got by assessing of experts. Then risk assessment set was obtained, production safety of roasting startup of aluminum electrolytic cell was evaluated to confirm the security grade of enterprises.

aluminum electrolytic cell; roasting and startup; hazard evaluation; expert supporting degree; FAHP

單文娟(1982—)，女，河南焦作人，從事安全管理與安全系統(tǒng)工程的研究工作。

國家自然科學(xué)基金(51404092)，河南省科技攻關(guān)資助項(xiàng)目(132300410119)，河南省瓦斯地質(zhì)與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目(WS2013B01)

2015-08-15

TF821

B

1672-6103(2016)04-0026-03