《武汉工程大学学报》 2017年03期
281-287
出版日期：2017-06-24
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
基于层次分析法和模糊理论的液氨泄漏风险研究
液氨是企业生产的基础材料，使用非常普遍，在各个行业都有重要的应用. 由于市场的需求量大，企业生产的自动化、连续化，给液氨企业带来巨大经济效益. 同时，液氨泄漏的事故每年也层出不穷. 由于液氨独有的特性，发生泄漏能给周围很大范围内的人员、财产、生态环境带来十分严重的后果. 由于液氨泄漏的事故发生的偶然性、不确定性、泄漏原因的复杂性，给人们的安全生产、生活带来了极其的不便［1］. 针对液氨泄漏的事故进行全面的分析、考虑各类影响的因素，构建可靠的阶级层次结构模型，并结合MATLAB程序编程计算确定各评价指标的权重［2］. 最后结合模糊数学理论构建风险评判模型. 该评价方法全面评价了液氨泄漏风险的可能性. 既体现了评价过程对客观事物复杂性、多样性的定性和定量分析，又尽可能减少了个人的主观性和局限性. 1 层次模糊数学理论构建的风险评判模型1.1 评价指标体系的选取依据液氨泄漏的致因全面分析，尽量选取少的定量、定性指标来反映全面的信息. 指标的选取遵循国家的标准、法规以及企业规章制度等，还需详细理解保护对象的主要特点［3-4］. 可以从人员的不安全行为、设备的不安全状态、安全管理的缺陷、环境的不良因素四个方面分析建立指标体系：一是人员（P1），可从业务技术水平（X1）、职业素质（X2）、安全意识（X3）、违章操作（X4）、岗位变动（X5）等来分析. 二是设备设施（P2），可从生产工艺系统（X6）、消防系统（X7）、储罐系统（X8）、安全辅助系统（X9）、设备安全使用规范（X10）、应急报警系统（X11）、浓度检测预警系统（X12）等来分析. 三是安全管理（P3），可以从安全投入（X13）、安全教育（X14）、专职安全的规章制度（X15）、安全预案的演练（X16）、安全专职机构的业务能力（X17）、安全组织和培训（X18）等来分析. 四是环境（P4），可从车间布局（X19）、作业环境（X20）、工作环境（X21）、企业文化（X22）等来分析. 在现实的评价操作过程中，选取应按照实际情况随机应变的运用，对上述的指标，适当的增减. 1.2 评价指标权重的确定在全面评价中，各因素成分的权重的分配关乎整个评价成效的高低. 利用层次分析法原理来实现决策过程中各个因素的权重的有效分配，从而构建出科学、合理的评价模型. 在模型中把难以解决的问题具体化，这些成分又根据本身的属性和从属关系形成阶级层. 层次分析分为单层和多层，这里研究二级层次分析［5-6］. 判断矩阵A=[(aij)]. [aij]反映元素i与元素j对比的标度. 判断矩阵的定义如表1所示. 针对液氨泄漏风险评价的目标，构造出准则层各成分依据表1量化出上一级层次的某成分对下一级层次相关成分的相对重要性［7］. 按照两两元素比较的结果，即用数字直观的表达出来，并写出判断距阵. 按行计算矩阵元素的乘积[Mi]（i=1，2，…，n），运算公式为[Mi=j=1nwij] （1）然后计算[Mi]的n次方根值，公式为[wi=Min] （i=1，2，3…n） （2）最后对[wi=Min]规范化处理，运算公式为[wi=wij=1nwj] （3）式（3）中：[wi]为各个元素的权重值. 判断距阵A的[λmax]. 利用MATLAB进行程序的编程计算[λmax]. 判断距阵是评判者依靠本身的认知、履历的积累给出的判断，很难避免误差的存在. 因此，需要对评价指标进行一致性的查验. 公式为[CI=λmax-nn-1] （4）再计算[CR]，计算公式为[CR=CIRI] （5）式（5）中[CR=0]时，矩阵A能完全满足设计的要求. 当[CR<0.1]时，矩阵A较好的完成一致性的查验要求. 如果矩阵不能完成上述指标查验的条件，应重新对各个因素进行再次相对重要度评价，直到判断矩阵完成一致性指标查验为止. [RI]平均随机一致性如表2所示. 1.3 模糊数学评价该模型方法是凭借模糊数学的理论，把难以量化的、模糊不清的、非定量的问题等价为定量的评价. 即用该模型解决受多成分互相影响的对象或目标，给定一个针对性强、成果清晰的综合评判. 本文建立二阶的评价模型. 1.3.1 建立因素集 按照液氨评价风险指标选取的原则，成立因素集，即[X=XI,X2?Xm]评价集是决策者对对象或目标可能做出评判结果的集合. 从研究实际情况出发，取n=5，即评价的结果主要分为5类[V=V1,V2,V3,V4,V5]. [V1]（0.85~1）为优秀可以认为达到本质安全的级别. [V2]（0.75~0.85）为良好（可以认为达到较（非常）安全的级别. [V3]（0.60~0.75）为及格可以认为达到安全生产的级别. [V4]（0.55~0.60）为不及格可以认为存在安全隐患，需要排除隐患. [V5]（0~0.55）为差可以认为必须停产整顿，责令整改. 1.3.2 各因素的权重（[w]）的确定 利用阶层结构模型，来进行诸多因素的权重集[w]的构建. 因素权重集[w=w1,w2,w3,?wn]是各个因素对于液氨泄漏风险评价相对的重要程度. 并且满足[0