基于AHP-综合模糊分析法的带式输送机风险评估★

苏岱峰， 宋文华， 隋建伟

（1.山西工程职业学院， 山西 太原 030009； 2.晋南钢铁集团， 山西 临汾 043400）

引言

带式输送机又叫做皮带输送机，由机架、传动装置、滚筒、托辊、皮带、张紧装置组成，是一种利用摩擦传动实现连续性物料输送的机械装置，是现代工业自动化生产不可或缺的一部分。高炉生产是目前获得大量生铁的主要手段，现代高炉是长年不间断地工作的，带式输送机作为高炉的供料设备一旦发生安全事故导致停机，则会影响到高炉的正常生产，因此对高炉用带式输送机开展风险评估，确定其风险等级，补齐短板，对其安全高效运行具有重要的意义。

在带式输送机安全性研究方面，裴增昀[1]分析得出了带式输送机的输送带着火原因。田丰[2]就带式输送机安全装置的巡检提出了相应的改进方法，来保证其正常运行。屈金坡[3]从安全技术、管理措施等多个维度提出来预防皮带机事故的方法。

本文将采用层次-模糊综合评价方法，对带式输送机的风险等级进行评估，找出现有的安全控制措施的不足，提高企业的安全管理水平。

1 AHP-综合模糊分析法简介

1.1 模糊综合评价法

以模糊数学理论为基础的模糊综合评价法，可以将一些边界不明、难以量化的因素进行定量处理。依据隶属度理论可以将多种因素做出一个总体评价。

模糊综合评价法的基本原理如下：

1）确定评价指标的等级集合；

2）确定每个评价指标的权重及隶属度，得到评价矩阵R；

3）将权重矩阵和隶属度矩阵进行运算，得到模糊综合评价结果。

1.2 层次分析法（AHP）

AHP、德尔菲法、数列分析法以及专家调查法是获取评价指标权重的四种方法。AHP 是将评价对象划分为若干个因素，依据各个因素的关系建立层次关系，然后将每个因素的重要程度两两比较，并排序，供决策者选择。

在AHP 的实施中，首先要构建判断矩阵，其目的是将每个指标的重要程度实现量化。在建立重要性矩阵时，重要程度量化要参考表1。

④有利于湿地建设和改善水环境。杜家台分洪工程蓄洪区内的湿地自然保护区是世界上同纬度地区生态保持最好的一处湿地，具有其他地区不可替代的作用和地位，但长年承纳着周边工农业生产、生活的污水，水质污染严重，湿地在不断萎缩。行洪道分流后，汉江新鲜水体进入湿地，增强了水体的纳污能力，改善了水环境。

表1 比例标度表

若有n 个评价指标，各个指标相比较得到的判断矩阵为：A=(aij)n×n。aij就是要素i 和要素j 的重要性比例标度。

首先求解模糊判断矩阵的特征根，得到最大特征根；其次获取特征向量；最后对特征向量进行归一化处理。计算公式如式（1）所示：

为了保证结果合理，要对结果的一致性进行检验。通过计算判断矩阵的CI（一致性指标）与RI（平均随机一致性指标）相比较，当比值C.R. 小于0.1时，表明矩阵是合理的。反之，就要对判断矩阵进行修正，使一致性检验满足条件。平均随机一致性指标通过查表获取，CI 的计算方式如下：

2 构建评价指标体系

评价指标体系的构建需要遵循客观性、通用性、适用性以及可扩展性等原则[4-5]，高炉用带式输送机风险评估指标从以下几个维度展开：

1）带式输送机的主体设备是否正常。主要包括皮带的磨损、连接质量、力学性能等。驱动装置是否紧固、动力传输装置连接是否可靠、运转是否异常；机架是否牢固，有无腐蚀和裂纹；张紧装置有无变形开焊。

2）安全装置是否齐全，性能完好。主要包括：带式输送机两侧防护栏是否合理，有无破损；传动、转动以及易挤夹部位是否有防护罩或防护罩是否有破损；带式输送机是否有防跑偏装置；是否有事故拉绳开关；是否有皮带打滑监测装置；是否有皮带止逆装置；电气安全设施。

4）管理状态。主要表现为安全操作规程检查；保养、维护制度；安全监测制度；安全检查及隐患整改制度的科学合理程度。

5）作业环境。主要表现为周边设施对带式输送机安全运转的影响；自然环境如温度、风速以及环境湿度对设备的影响；地质条件对带式输送机的影响。

图1 带式输送机风险评估指标

3 案例运用

以山西省某钢铁企业高炉用皮带机为例，采用AHP-模糊综合评价法，对带式输送机的运行状态进行了风险评估。

3.1 指标权重

对多位专家的意见进行综合分析，确定准则层和方案层的判断矩阵，如表2、表3 所示。

表2 准则层判断矩阵

表3 方案层判断矩阵

通过对判断矩阵进行运算，得到方案层每个指标的权重，如表4 所示。

表4 皮带机风险评估指标权重

3.2 模糊综合评价

将每个评价指标的风险等级分为5 档，即V={优秀、良好、中等、合格、不合格}。邀请行业内20 位专家对每个指标进行评价，确定每个指标的风险等级，如表5 所示。

表5 带式输送机风险评估指标专家评审情况汇总

进行一级综合模糊评价矩阵运算，可得：

接着进行二级模糊综合评价矩阵运算可以得到：

采用最大隶属度原则对矩阵R1处理可知，该企业皮带机的风险等级为中等，即还存在有一些潜在的风险因素，需要继续加强安全管理。

4 结语

本文通过AHP-模糊综合评价方法构建了高炉用带式输送机风险评估指标，对带式输送机的运行状态进行了风险评估，得到了以下结论：安全装置对带式输送机风险等级影响最大，作业环境对风险等级影响最小。风险等级为中等风险水平，说明还需要继续加强带式输送机的安全管理。