基于模糊综合分析对某通风除尘系统的探究性评价

李增杰 白建平

(重庆科技学院安全工程学院，重庆 401331)

1 概述

我国部分企业的整个生产过程都伴随着粉尘的产生，控制粉尘是企业安全生产、保护工人身体健康和环境的重要环节。多数企业通过通风除尘系统来控制粉尘，通风除尘系统运行状况的好坏直接关系到企业的安全生产和工人的职业健康。本文通过对某企业通风除尘系统进行测定和评价，利用模糊综合分析的方法客观的、定性的来评价一个通风除尘系统设计的优劣，为改善工人劳动环境，进行技术改造和安全生产提供科学依据。

2 通风除尘系统测定指标

通风除尘系统一般由吸尘罩、通风管道、除尘器和风机4部分组成［1］。利用机械抽风的办法，借助吸尘罩的捕集、管道的输送和除尘器的净化，对工人操作点的粉尘加以控制，捕集、净化后回收或排除。

2.1 吸尘罩罩口的风速和风量测定

由于吸尘罩罩口风速一般都在5 ms以下，所以采用热球风速仪进行测定，以提高测定精度，由式(1)计算罩口的风量:

式中:L—吸尘罩的罩口风量，m3h;F—吸尘罩的罩口面积，m2;v—吸尘罩罩口风速，ms。

2.2 通风管道参数的测定

2.3 除尘器除尘效果的测定

除尘器的综合评价主要通过除尘器的除尘效率、工人操作区大气粉尘浓度测定和除尘器阻力来确定。

2.3.1 除尘器的除尘效率测定

除尘器的除尘效率测定有平均效率和分级效率测定之分，本文只进行平均效率的测定。根据GB5468－91的规定，用管道粉尘采样仪在除尘器前后同时采样，通过滤筒增重、风速以及采样时间，求出除尘器前后管道中的平均粉尘浓度，进而求出除尘器的除尘效率，测定过程中采用等速采样法［3］。

2.3.2 工人操作区大气粉尘浓度测定

用大气粉尘采样仪测定工人操作区的大气粉尘浓度，通过滤膜增重、气体流量以及采样时间求出大气粉尘浓度。在通风除尘系统使用和不使用时分别进行测定，用其差值占不使用通风除尘系统时的大气粉尘浓度的百分比来衡量通风除尘系统对车间内大气粉尘浓度的影响程度。

2.3.3 除尘器阻力测定

除尘器的阻力标志着所需能量，它与驱动风机的功率成正比［4］:

式中:ξ— 阻力系数;P—阻力，Pa;v—流速(一般为除尘器装置 入口处气流速度)，ms;ρ—含尘气体密度，kgm3。

2.4 风机参数评价

风机是使含尘空气或有害气体从吸尘罩流经风道、除尘净化设备排入大气所需的机械动力。风机的性能参数包括风量、风压、功率、效率及转速，其性能参数应根据实际进行换算。

3 模糊综合评价通风除尘系统

模糊综合评价最早是由我国学者汪培庄教授提出的，是指对多个涉及模糊相关因素影响的事物或方案进行总评决策的方法，能很好地解决在生产和生活中存在的大量内涵和外延都不明确的模糊概念，并用定量的方式表达出来，提高定性评价的客观性［5－6］。现采用模糊综合评价对通风除尘系统进行评价。

(2)单因素评判。对单个因素Ui评判得到V上的模糊集 rij=(ri1，ri2，…，rim) 和评判矩阵 R =(rij)n×m。

(3)综合评判。经合成得到综合评判矩阵B:

(4)归一化处理。对综合评判结果进行归一化处理:

(5)计算综合评价值。综合评价值按式(6)计算:

3.1 实例应用

某铁合金生产企业是一家全外资企业，主要产品有高炉锰铁和锰硅合金。企业烧结车间拥有一条配套的24 m2烧结机生产线，年产烧结矿能力约12万t。以该企业烧结车间的通风除尘系统为例进行模糊综合评价。对于该通风除尘系统，建立评价指标集 U={U1，U2，U3，U4}={吸尘罩参数，通风管道参数，除尘器参数，风机参数}，评价集V={优，良，合理，不合理}。

3.1.1 吸尘罩评价

(1)因素子集U1={罩口风速，罩口风量};

(2)评价集V={优，良，合理，不合理};

(3)单因素评判:若干专业人员对于吸尘罩罩口风速进行评测，其中有10%的人认为罩口风速设计为优，20%的人认为罩口风速设计为良，50%的人认为罩口风速设计合理，20%的人认为罩口风速设计不合理，便可得到 u11→(0.1，0.2，0.5，0.2)。同理评价罩口风量 u12→(0.1，0.1，0.6，0.2)，得到一个从U1到V1的模糊映射，即U → δ(V)，

(4)综合评判。专业人员对U1中各因素所持的权重为A1=(0.4，0.6)。用模型M(∧，∨)计算可求得这2类专业人员对吸尘罩的综合评判为

3.1.2 通风管道评价

(1)因素子集U2={外形尺寸，平均动压，平均风速};

(2)评价集V={优，良，合理，不合理};

(3)单因素评判:若干专业人员对于通风管道外形尺寸评价，其中有10%的人认为外形尺寸设计为优，10%的人认为外形尺寸设计为优，50%的人认为外形尺寸设计合理，30%的人认为外形尺寸设计不合理，便可得到 u21→(0.1，0.1，0.5，0.3)，同理评价通风管道平均动压和平均风速，分别得到u22→(0.1，0.1，0.6，0.2)和 u23→(0.1，0.2，0.6，0.1)。

得到一个从U2到 V2的模糊映射，即δ(V)，

(4)综合评价。专业人员对U2中各因素所持的权重为A2=(0.2，0.4，0.4)。用模型M(∧，∨)计算可求得这2类专业人员对吸尘罩的综合评判为

3.1.3 除尘器评价

(1)因素子集U3={除尘效率，操作区大气粉尘浓度，除尘器阻力};

(2)评价集V={优，良，合理，不合理};

(3)单因素评判:若干专业人员对于除尘器除尘效率评价，其中有10%的人认为除尘效率为优，20%的人认为除尘效率为优，60%的人认为除尘效率合理，10%的人认为除尘效率不合理，便可得到u31→(0.1，0.2，0.6，0.1)，同理测定评价工人操作区大气粉尘浓度和除尘器效率，分别得到 u32→(0.1，0.1，0.7，0.1)和 u33→(0.1，0.2，0.5，0.2)。

得到一个从 U3到 V3的模糊映射，即δ(V)，

(4)综合评价。专业人员对U3中各因素所持的权重为A3=(0.3，0.5，0.2)。用模型M(∧，∨)计算可求得这2类专业人员对吸尘罩的综合评判为

3.1.4 风机参数评价

(1)因素子集U4={风量，风压，功率，效率，转速};

(2)评价集V={优，良，合理，不合理};

(3)单因素评判:若干专业人员对风机参数进行评价，可得到 u41→(0.1，0.3，0.5，0.1)、u42→(0.0，0.3，0.6，0.1)、u43→(0.0，0.1，0.8，0.1)、u44→(0.0，0.1，0.6，0.3)、u45→(0.0，0.1，0.6，0.3)

得到一个从U4到 V4的模糊映射，即δ(V)，

(4)综合评价。专业人员对U4中各因素所持的权重为 A4=(0.3，0.3，0.2，0.1，0.1)。用模型M(∧，∨)计算可求得这2类专业人员对吸尘罩的综合评判为:

3.1.5 目标层的模糊评价集

目标层模糊评价集计算B=A◦B′，其中指标权重集A由专家意见法确定，拟结果A=(0.15，0.25，0.35，0.25) 。

按最大隶属度原则，对该通风除尘系统设计的评价为合理。

3.1.6 计算综合评价值

综合评价值按式(6)计算。其中等级分数集C采用1分制将评价集V数量化，得到C=(1.0，0.8，0.6，0.5) 。

该除尘系统的综合评分为0.64分，属于系统设计合理等级，与目标层评价集按最大隶属度原则的评价结果一致，总的来说该通风除尘系统基本满足除尘需要。然而在实际生产过程中，除需考虑通风除尘系统设计的合理性外，还要综合考虑系统的经济性和安全可靠性等因素，最终确定系统的评价等级［7－8］。

4 结语

通风除尘系统是企业防尘工作中一项积极有效的措施，如果设计合理，除尘系统能够有效地降低工人作业点的粉尘浓度、改善劳动条件以及减少大气污染。然而考虑到除尘系统是一个整体运行的系统，任何部位的设计不合理，完整性受到破坏都会影响整个系统的工作效率和效果的发挥。本文从通风除尘系统中主要组成设备、设施考虑，分别对通风除尘系统的吸尘罩、通风管道、除尘器以及风机的各个评测参数进行模糊综合分析，客观的、定量化的表达了通风除尘系统的优劣或等级，进而根据分析的结果来全面的了解除尘系统的运行状况，从而为通风除尘系统设计的优化、整改提供依据，对完善工人作业环境具有指导性的意义。

［1］叶炳杰，史子春.要重视通风除尘系统的维护和管理［J］.工业安全与防尘，1988(1):11.

［2］任守国，张虎，于翠萍.饲料厂通风除尘系统的测定评价［J］.粮食流通技术，2002(5):25-27.

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［5］李润求，施式亮，彭新.矿井通风系统安全评价方法及发展趋势［J］.中国安全科学学报，2008，18(1):113.

［6］谢季坚，刘承平.模糊数学方法及其应用(第三版)［M］.武汉:华中科技大学出版社，2006.

［7］刘泽双，甄翠，苏达维.公务员绩效考核模糊层次综合评价模型及实例［J］.西安理工大学学报，2006，22(4):439-441.

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