铝电解槽焙烧与启动过程危险评价模糊层次分析

单文娟， 刘 军

(河南理工大学, 河南 焦作 454003)



铝电解槽焙烧与启动过程危险评价模糊层次分析

单文娟， 刘 军

(河南理工大学, 河南 焦作 454003)

对铝电解槽焙烧与启动过程中诸多危险源进行评价，考虑到评价内容的模糊性，结合模糊层次分析法，对这些危险因素的发生概率和其后果的严重性进行量化，通过两两比较非定量危险因素，建立判断矩阵求其相应权重。又通过专家评估，给出评价矩阵，得出铝电解槽焙烧与启动过程危险评价集，对铝电解槽焙烧与启动生产安全进行评价，定量确定铝电解槽焙烧启动过程危险等级。

铝电解槽； 焙烧与启动； 危险评价； 专家支持度； 模糊层次分析法

铝电解槽的焙烧与启动是电解铝生产过程中两个重要阶段。不论是新建系列槽、大修后单个电解槽，还是某种原因临时停产后未经大修又需重新投产的电解槽(称二次启动)，均需经过焙烧与启动两个阶段才能转入正常生产。在电解铝生产过程的这两个环节，存在着氧化铝粉尘、石油焦粉尘、沥青烟尘等粉尘危害；氟化物、沥青烟、一氧化碳等有毒气体的产生；来自净化系统风机、炭素系统振动成型机、破碎机等设备产生的噪声危害；机械伤害及高处坠落危险；操作过程中极易发生烫伤、灼伤事故等，其危险源多。在对危险源进行评价的过程中，评价内容存在不同程度的模糊性，用定量性评价方法进行评价，很难得出精确的评价结果。模糊层次分析法是对多属性事物或者说其总体优劣受多因素影响的事物，做出合理地综合这些属性或因素的总体评判，是应用模糊关系合成原理，从多个因素对被评判事物隶属等级状况进行综合性评判的一种方法，是一种有效解决不精确、不完全信息的方法。本文在新构建电解铝焙烧启动危险评价层次结构的基础上，从模糊数学和层次分析法结合的角度出发，对焙烧启动过程进行危险评价研究，具有一定的实用性和可操作性。

1 层次分析法

层次分析法是70年代美国运筹学家T. L. Satty提出的，经过多年的发展现已成为一种较为成熟的方法。其基本原理是：将要评价系统的有关方案的各种要素分解成若干层次，并以同一层次的各种要素按照上一层要素为准则，进行两两判断比较并计算出各要素的权重，根据综合权重按最大权重原则确定最优方案。它是在简单加权法的基础上推导得出的，基本步骤为：①建立评价指标体系；②建立递阶层次结构模型；③评价专家权重确定；(4)构造判断矩阵并进行一致性检验。

递阶层次结构图见图1。

2 铝电解槽焙烧与启动危险评价

2.1 焙烧启动危险评价指标体系的建立

在铝电解槽焙烧启动过程危险评价中，造成事故的主要因素有环境因素、工具因素、设备因素、管理因素、人员因素。通过对其危险因素进行分析，建立了如表1所示的铝电解槽焙烧启动危险评价指标体系。

图1 递阶层次结构图

2.2 层次结构模型

在电解槽焙烧启动系统中，目标层为铝电解槽焙烧启动危险评价系统，准则层为环境因素、工具因素、设备因素、管理因素、人员因素。

则相应的判断矩阵为：

表1铝电解槽焙烧启动危险评价指标体系

环境工具管理设备人员①粉尘②毒物③高温④噪声⑤电磁场①工具性能②安全防护③工具放置④定期维护⑤使用情况①规章制度②培训教育③安全措施④标准化⑤监督⑥检查①电解槽②整流机组③多功能天车①身体状况②应变能力③技能经验④知识水平

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 评价专家权重确定

对某电解铝生产企业投递铝电解槽焙烧启动危险评价调查问卷9份，收回9份，确定这9位专家的权重。各专家评价指标为“职务、工龄、学历”。其权值分配为“0.4,0.3,0.3”。

(1)专家指标值量化。利用调查问卷，收集到9位专家的信息如表2，可得各专家信息量化值如表3所示。

表2专家信息表

123456789职务厂房主任安全员工区长工区长班长安全员作业长工人工人工龄9220191724161817学历本科本科大专中专大专初中初中高中高中

表3专家信息量化表

123456789职务997759311工龄317779777学历999593355

(2)专家支持度计算。计算得到9位专家支持度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 构建判断矩阵

根据铝电解槽焙烧启动危险评价系统层次结构图，其准则层包括：环境因素、工具因素、管理因素、人员因素、设备因素等，根据专家调查表，专家评价判断矩阵A为：

通过对准则层判断矩阵进行归一化、一致性检验等，得到环境、工具、管理、人员、设备等的权重分别为：0.044 3、0.188 8、0.346 1、0.279 1、0.141 7。

同理，得到9位专家确定的准则层因素权重如表4。

3 铝电解槽焙烧与启动危险模糊综合评价

通过对应用实例的调查分析，各评价指标的单因素隶属度，得到评价矩阵R：

表4准则层各因素权重

A123456789环境因素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人员因素0.27910.19440.08610.15980.18790.17190.18320.10400.1540设备因素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

准则层各指标权重为：

则铝电解槽焙烧启动综合评价指标向量为：

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

综合评价指标向量B已归一化，采用加权平均法可得到铝电解槽焙烧启动安全性模糊综合评价的最终结果：

v=BVT≈67

即铝电解槽焙烧启动安全性模糊综合评价的最终结果临界于“一般”和“较好”之间，与实际情况相符。

4 结论

(1)对铝电解槽焙烧启动过程危险评价的诸影响因素进行分析，运用层次分析法对其在评价体系中的权重进行总排序，直接确定在评价系统中的影响程度，以便安全管理工作突出重点，并重点防备。

(2)评价指标体系的选取和评价指标的确定均采用了专家打分法，在当前数据库不完备的状况下，可操作性强，可信度高。并运用专家支持度确定各专家的权重，在评价过程中充分考虑了各专家的基本情况，使评价结果更加合理。

(3)运用多层次模糊综合评价方法将定性的问题及人们对此问题的主观判断以数据的形式表达出来，并进行模糊运算处理，在一定程度上减少了人的主观错误，使评价更加全面、客观和科学化。运用多层次模糊综合评价方法，确定被评价系统的安全等级，对企业的安全管理工作也具有一定的指导意义。

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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

单文娟(1982—)，女，河南焦作人，从事安全管理与安全系统工程的研究工作。

国家自然科学基金(51404092)，河南省科技攻关资助项目(132300410119)，河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室开放基金资助项目(WS2013B01)

2015-08-15

TF821

B

1672-6103(2016)04-0026-03