用层次分析法评估推进剂充填室的安全技术措施

杨小业，翟杰辉，章耀平

(1 广州保赐利化工有限公司，广东 广州 510940；2 广东欧亚包装有限公司，广东 中山 528437)

对于使用LPG、DME等易燃气体作为推进剂的气雾剂产品生产车间，AQ 3041-2011 《气雾剂安全生产规程》对其推进剂充填室有明确的安全技术措施要求。如：宜位于灌装车间建筑物外，或结构独立、与灌装车间分隔开；充填室外面15 m范围内不应有明排水沟，如果有排水口应封闭。充填室应设置定向泄爆面，泄爆面应朝向安全区域，避开人员集中的场所和主要通道。充填室内应设置强制通风，保持室内负压，防止易燃气体向充填室外扩散。检测报警系统应与生产装置连锁，当可燃气体浓度达到 20%LEL 时，检测系统发出报警信号，达到 40%LEL 时，自动切断通风系统以外的动力电源并停止推进剂供应，风机通风量增至最大等[1]。文章拟利用层次分析法对影响推进剂充填室的安全技术措施各因素的重要性进行排序，以助于气雾剂工厂的安全管理人员在日常管理中有侧重点。

1 层次分析法

1.1 基本原理

层次分析法(AHP，Analytic Hierarchy Process)是美国匹兹堡大学运筹学家萨蒂(T.L.Saaty)于20世纪70年代中期提出的一种多层次权重决策方法[2-4]。基本思路是将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。

1.2 AHP 决策过程和算法

采用层次分析法将评估指标按照因果关系分成若干层次，后采用 T.L.Saaty 1-9 标度评分标准[2-3]对指标相对重要性进行赋值(表 1)，形成构造判断矩阵，判断矩阵 A=(aij)n×n，其中 aij必须满足 1/aji(i≠j)(i,j=1,2,…n)，aij=1(i=j)。

表1 T.L.Saaty 1-9 标度评分标准 [3]

各结构层的相对权重采用方根法求解A的归一化特征向量和特征值，直到满足一致性检验，所求特征向量就是各因子的权重排序(计算公式如下)。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

为了度量不同阶判断矩阵是否具有满意的一致性，这里引入T.L.Saaty 给出的判断矩阵的随机一致性指标R1值。

表2 随机一致性指标RI

令 CR=CI/RI，当 CR<0.1 时，判断矩阵 A 具有满意的一致性，否则要对 A 重新调整，直到具有满意的一致性[5]。

2 对推进剂充填室安全技术措施评估

2.1 构建层次结构

确定层次结构，将决策的目标、考虑的因素(决策准则)和决策对象按它们之间的相互关系分为目标层、准则层和方案层，绘出层次结构图，如图1所示。

图1 层次模型

2.2 构造比较判断矩阵并计算权重值

以上一层的某一要素作为评价准则，对本层各要素的重要性进行两两比较，来确定矩阵元素，并写成矩阵形式。咨询气雾剂行业内 5名专家意见，按照 T.L.Saaty 给出的 1～9标度评分标准对模型各指标进行赋值，建立判断矩阵。并计算各级判断矩阵的特征向量、各指标权重并进行一致性检验。

表3 准则层对目标层的判断矩阵及权重(A-B)

表4 方案层对准则层的判断矩阵及权重(B1-C)

表5 方案层对准则层的判断矩阵及权重(B2-C)

表6 方案层对准则层的判断矩阵及权重(B3-C)

表7 方案层对准则层的判断矩阵及权重(B4-C)

2.3 计算评估指标的层次总排序

层次总排序的一致性检验：

CR=CRA+ CR1=0.004+

=0.004+0.035=0.039<0.1

说明层次总排序具有满意的一致性。

准则层的排序为：B1>B3>B2>B4说明气体泄漏控制措施重要性最高，其次为通风措施。

方案层的排序为：C12>C31>C11>C22>C13>C32>C41> C21>C33>C42>C43，说明推进剂充填室内软管接头泄漏措施最为重要，其次为推进剂充填室的通风、连接软管破裂控制、电器防爆。

表8 方案层对目标层的最终权重

3 结 论

对于气雾剂生产车间，推进剂充填室是风险最高的区域。大部分气雾剂产品使用液化石油气、液化二甲醚作为抛射剂，液态的抛射剂泄漏后变成气态，体积会发生膨胀，膨胀比率从230～350左右。液态抛射剂泄漏后如果没有及时排风降低浓度，很容易达到其爆炸极限，遇上点火源，极有可能发生火灾爆炸。因此，充气房的安全管理是气雾剂车间的重中之重。利用层次分析法对影响推进剂充填室的安全技术措施各因素的重要性进行排序，可以让生产安全管理人员日常管理中有主次之分，亦可以作为气雾剂推进剂充填室安全技术措施定量评价的依据。