船舶主推进动力装置安全的模糊综合评估

2016-10-11郭军武

中国航海 2016年1期

关键词：动力装置船舶评估

郭军武

(上海海事大学商船学院，上海 201306)

船舶主推进动力装置安全的模糊综合评估

郭军武

(上海海事大学商船学院，上海 201306)

以MAN B&W公司MC-C系列机型作为安全评估模型的机型进行船舶主推进动力装置安全模糊综合评估。首先,按照故障模式和影响分析的原理对船舶主推进动力装置系统进行划分;其次,运用层次分析法分析各个部件在该系统中的重要度并建立安全综合评估数学模型;最后,根据现场调查资料，运用模糊综合评估方法进行分析，获得该装置的安全评价结果。此外，利用最大隶属函数求出各子系统的安全等级并提出改进措施。

船舶工程；安全评估；层次分析法；主推进动力装置；模糊综合评估

Abstract: The MC-C type engine of MAN B&W, currently popular on board ships, is chosen as the example object of the evaluation. As the first step, the parts of the propulsion system is divided into groups according to the analysis of the failure modes and their effects of the parts, and the importance degree of each component in the system is identified with Analytic Hierarchy Process (AHP).On basis of the preparation, a comprehensive safety evaluation mathematical model is established. After that, the fuzzy comprehensive evaluation of the system based on field investigation data is performed with the model. The safety level of each subsystem is calculated in the evaluation process and with maximum membership function analysis. this study also suggests some improvement measures.

Keywords: ship engineering; safety evaluation； AHP； main propulsion plant； fuzzy comprehensive evaluation

船舶主推进动力装置较为复杂，若要对其进行有效评估首先需要选取有效的评估方法。就主推进动力装置整体而言，采用模糊综合安全评估方法可避开定性评估方法和定量评估方法的局限性;而对于其各个子系统,则采用故障类型和影响分析进行划分。对于其危险性，采用危害性分析(CA)的方法[1]分析；对于权重问题，采用层次分析法(AHP)[2]解决。在安全等级计算中，采用最大隶属函数方法求解，从而指出管理中的薄弱环节，提高管理水平。

1 主推进动力装置系统的划分

以MAN B&W公司的MC-C系列机型为参考依据，根据故障模式、影响及危害性分析(FMECA)[3]的划分依据和对各个系统边界的定义，得到船舶主推进动力装置系统划分。其中:燃油系统包括高压油泵、喷射器、加热单元、分油净油单元、燃油转换单元、燃油循环泵、输送泵、滤器及管路阀件；滑油系统包括滑油泵、滑油滤器、管路阀件、滑油冷却器及分油单元；冷却系统包括冷却水泵、滤器、管路阀件及冷却器；换气系统包括增压器、气阀控制单元、滤网、管路阀件、辅助风机及空气冷却器；燃烧室组件包括缸套、活塞环、气缸盖及阀件和活塞；曲柄连杆机构包括曲轴轴承、连杆轴承、曲轴、连杆及其他组件；传动系统包括传动轴系、其他阀件及推进器。

2 主推进动力装置系统的FMECA分析

对主推进动力装置系统潜在故障模式的影响进行分析，并按照故障对系统的危险水平和发生概率对故障模式进行分类，鉴别设计上的缺陷和薄弱环节；采取适当的措施消除或减弱这些影响，从而提高主机系统的可靠性。船舶主推进动力装置FMECA分析[4]见表1。

故障的严重程度可根据故障对系统完成功能的影响程度进行评定，先对部件故障的风险水平进行评估，然后按其重要性选取评价指标。

表1 船舶主推进动力装置FMECA分析

3 评估指标及其权重的确定

在确定船舶主推进动力装置的安全评估指标时，必须在总结船舶资深轮机长经验的基础上进行分析、综合和提高，从而获得更加符合船舶管理公司实际的评估指标。具体评估指标如表1所示。

利用三标尺度[5]对专家进行有关船舶主推进动力装置各子系统相对重要性的问卷调查，并将结果化为九标度尺度形式，得出定量的相对重要性评判，从而得到以下判断矩阵。[6]

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

用方根法计算各个系统部件的权重。

由以上一致性检验可知判断矩阵是完全一致的，系统部件的权重wi=(i=1,2,…,7)有效。[7-8]具体主推进动力装置评估指标及其权重见表2。

4 安全评估应用实例分析

船舶主推进动力装置系统的划分是以FMECA的标准进行的，首先采用层次分析法对系统整体进行综合评价；然后分别对各子系统进行综合评价。

4.1主推进动力装置整体安全评估

对某航运公司一艘船舶的主推进动力装置进行评估。组成人员主要包括公司机务主管、在岸轮机长和大管轮等10人，根据评估标准和注意事项对各子系统及其组件进行等级划分，主要分为优、良、中、差4个等级，现场评价结果见表3，表中数值表示的是各指标的各等级评价数量占该指标总的评价数量的比例。

表2 船舶主推进动力装置评估指标及其权重

表3 现场评价结果

4.2主推进动力装置系统安全等级评定

根据主因素突出模型的方法进行综合评价。U1的评价权重分配矩阵为A1=[0.25 0.250.14 0.08 0.08 0.11 0.09]。U1的评价结果分布矩阵为

根据最大隶属度原则，主推进动力装置整体的安全等级为中。

根据安全等级的加权值S(见表4)，利用F=C×ST求出最终评估结果(见表5)。

表4 评估标准等级加权值S

4.3安全评估结果分析和改进措施

经过安全评估，该船舶主推进动力装置的安全等级为中级。该船舶为某集装箱运输公司所有，目前服务于两岸直航航线上；其于1995年在日本下水，已有近20 a船龄。通过对轮机管理人员和机舱警报记录进行调查分析，证实该船主推进动力装置目前的安全状态虽然还能满足远洋船舶适航要求，但已由无人值班改为有人值班，安全状况不佳。

表5 安全综合评价结果

该船船员应对安全评估结果分值低于70分的冷却系统、燃烧室部件、滑油系统、燃油系统和换气系统加强维修保养，并对重大零部件进行检修或换新，力争提高该船的安全等级，保证安全航行。

5 结束语

对船舶主推进动力装置的安全状况进行客观评估有利于提高船舶的安全性能和船舶公司的管理水平。船舶公司管理人员可根据船舶主推进动力装置的安全状况进行合理的人员搭配；轮机管理人员可根据评估结果进行有针对性的维修保养，提高主推进动力装置的安全性和可靠性。模糊综合安全评估方法对提高船舶安全管理水平、保障船舶安全营运具有一定的借鉴意义。

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FuzzyComprehensiveEvaluationofSafetyofShipMainPropulsionPlant

GUOJunwu

(Merchant Marine College, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306, China)

2015-12-23