【模糊综合评价法对燃气锅炉进行安全评价的实证研究16000字（论文）】

[16]（1）判断矩阵的构造为了使决策判断定量化，从指标体系的二级指标开始，对于从属于一级指标的各个二级指标，运用成对比较法和1-9标度方法构造判断矩阵，定量分析各指标的重要程度，形成判断性矩阵。D=其中dij表示同一层次中第i行元素和第j列元素在判断上层元素时，i相对于j的重要程度。d式中：D—判断矩阵；dij—第i行第j表2-1判断矩阵标度及含义标度定义标度定义1同等重要9绝对重要3稍微重要2、4、6、8上述两判断集中间值5较强重要倒数反比较7强烈重要利用MATLAB计算所确定各评价指标判断矩阵，得出最大向量及其特征特征值，即代表各指标在指标体系中所占的重要程度。将特征向量单位化后即得到指标权重。（2）一致性检验表2-2RI随机一致性指标n12345678910RI000.580.891.121.241.321.411.451.49将其得到的结果进行一致性检验，检验公式如下(2.1)式中：CRi—指标iCIi—指标iRIi—指标i(2.2)式中：n—矩阵的阶；λmaxCIi—同公式（2.1(2.3)式中：n—同公式（2.2）；RIi—同公式（2.1CIi—同公式（2.1总的一致性检验公式：(2.4)式中：CR总CIi—同公式（2.1RIi—同公式（2.1Ai'—指标一致性指标RI与矩阵的阶数n的联系如表2-2所示，当CR＞0.1时，矩阵未通过一致性检验，需要重新分析研究；当CR＜0.1时，矩阵通过一致性检验2.3.2熵权法（1）熵权法概念熵值法理论上是一种可以计算指标离散度的数学方法。若该因素对研究结果的重要程度越大，则说明指标之间差异性越大。因此，可根据各项指标的差异性大小，利用熵值法，计算出各个指标的权重，进而为最终的综合评价提供理论数据支撑。权重是总综合评价的重要组成部分。在评价因素中，每个因素在实现综合评价的重要程度上是不相同的，所以权重表示每个因素的在评判结果的相对重要性程度，是一种效益替换另外一种效益的比例，对评价所做贡献的大小的确定。由此可见，评价因素权重是综合评价非常重要的信息。综上所述，选择主观与客观加权赋权法的方法确定指标权重，把熵权思想用到确定权重过程中，既可以兼顾到决策者对属性的偏好，也通过数据的客观性来弥补主观性太重的不足。来增加文章的可信性。（2）评价权重确定[17]①计算评价指标的熵值。某个指标的熵值代表燃气锅炉系统安全性评价结果中的重要性，熵值越大，则权重越小，意味着该指标在燃气锅炉系统安全性评价结果中的作用越小。计算各评价指标的熵值公式如下所示：(2.5)式中：m—m个评价等级；Ei—指标ifij—评判矩阵中第i行第j②计算评价指标的权重，如下所示(2.6)式中：n—n个指标体系；Ei—同公式（2.5Ai''—指标③组合权重本文采用基于信息熵和层析分析法的线性组合加权赋权法，计算公式为：(2.7)式中：A总i—指标iAi'—同公式（2Ai''—同公式（2α—主观权重赋权的相对重要程度；β—客观权重赋权的相对重要程度。2.4模糊综合评价法模糊综合评价法将按照模糊数学的方法将定型的指标定量化，按照模糊数学的方法对收到多种影响的评价单元进行系统评价。它兼备工整，清楚等通性，更加完美地完成曾经笼统含糊的困难，适用于将定性的问题定量分析。通过模糊数学的办法定量分析模糊的安全信息,从而定量的评价和决策多因素对研究内容的重要程度,就是模糊决策法。模糊的安全信息，通常指与安全相关的述话体系。例如评价企业现状时，通常使用很安全、较安全、一般安全、不安全、很不安全等。怎样根据这些专业述话为标准进行安全评价，其中真实可行的方法就是模糊综合评价。2.4.1单因素模糊评价选定一独立指标，对其进行解析辨识，确定指标体系中各因素的隶属度，称其单因素模糊评判。对因素集U里第i个指标ui展开分析，对评判集V里第j个指标vi的隶属度为rij。则第iR同理，可获得体系中其他指标的单因素模糊评价集合如下：RR⋯R将各评价集合组合形成矩阵，称为模糊评判矩阵：R=2.4.2模糊综合决策单因素模糊综合评价，仅研究一个要素对最终结果的影响程度，结合不同评价单元对评价结果的作业程度，就叫做模糊综合评价对于所确定的评判矩阵R，再考虑各指标的重要性即指标单元的权重集A，则模糊综合评判模型如下：(2.8)式中：Bi—指标iAi—指标iRi—指标i的评判矩阵。3构建模糊综合评判模型3.1定性分析燃气锅炉模糊综合评价中涉及的危险组分包括：天然气、压力容器等。其中压力容器在燃烧燃料的过程中容易发生火灾、爆炸等危险事故。储存过程中存在的重要危险性包括易燃易爆、有毒有害性。其引起的后果一般是热量的喷发，泄漏造成人员窒息和财产损失。该项目中主要生产原料为天然气（甲烷、乙烷、丙烷、氮、丁烷），火灾危险性类别属甲类。燃气锅炉结构复杂、设备众多，因此危险和有害因素点过多，存在于各个环节，主要有以下几个方面：（1）机械伤害锅炉燃烧器送风系统的风机叶轮属于转动设备，如果没有合格的安全保护装置，在运行时设备本身出现故障或者人员误操作，就会极易引发机械类事故的发生，造成人员伤害。（2）触电工厂员工在使用控制系统及控制系统对锅炉的电线传导过程中，如果接地不当或损坏、绝缘层被腐蚀造成导线外露，员工接触时则会发生触电伤害。（3）锅炉爆炸由于锅炉缺水或水垢过多，导致锅炉运行过程中压强过大，造成锅炉爆炸。当锅炉泄漏时，锅炉内外气体相互混合形成爆炸混合物，高温接触便会发生爆炸。（4）中毒和窒息燃气锅炉管道中长期流通水和氧气，在管道表面造成泄漏，有害气体溢出，导致人员窒息。（5）火灾在点火时，如果操作不规范或仪器失效，配气管未停止工作，可能导致积压大量可燃气体，当重新点火时，有可能会直接导致火灾和事故。（6）物体打击锅炉设备在重力或其他外力的作用下发生移动，撞击人体造成员工出现伤亡事故。3.2建立评价指标体系3.2.1指标体系选取原则为了准确评价燃气锅炉运行过程中的安全情况，指标的选取必须按照一定的原则，建立一套科学的、有效的、适合燃气锅炉工作情况的指标体系。因此指标选取时，需遵循以下具体原则：（1）与国家政府政策一致性原则国家和政府政策规定了一个行业的宏观发展方向，因此我们进行具体研究时应遵循宏观方向，不能与政策背道而驰，即本文构建指标时所遵循的原则应与国家生产安全方针相一致。（2）科学性原则评价指标在选取、定义、计算等方面都应该遵循科学性原则，尽量参考国内外的研究成果，切记自己主观捏造。（3）系统性原则指标的选取不应该只是考虑单一方面，避免出现片面性的结果，应从多个方面、多个层次进行研究选取，一方面考虑评价对象的直接影响因素，另一方面也应该考虑间接的影响因素。（4）代表性、简明性原则燃气锅炉安全性评价指标体系是一个多层次系统，包括很多方面，但是指标选取时应该选择具有代表性的指标，简明扼要的抓住系统的重点。（5）客观可行性原则选取的指标应该保证其客观性，即应为实际客观存在而非虚构的框架。同时数据容易采集，可以是直接测量采集，也可以是间接计算得到，但获得数据的过程必须是简单可行准确，以便直观、简单的说明问题。3.2.2指标体系选取方法燃气锅炉评价内容较多，涉及面广，评价指标选取考虑因素众多。所以科学准确的选取指标成为准确评价的前提条件。指标的选取也可以根据选取方法来确定，具体有以下几种选取方法：（1）综合法。综合法是根据专业知识和专家座谈的行业经验，来确定评价指标。（2）分层展开法。分层展开法是根据实际情况，将评价单元分为若干个一级指标，再将一级指标分别向下分析，又得到若干的二级指标，最后将每个指标都进行定量分析，上述分析共同构成评价单元的指标体系。（3）试算法。试算法是指通过实际数据根据一致性检验的方式来确定所构建的指标体系是否正确，若评价结果和企业实际情况不相符，则应该修改指标体系，使修改后的指标体系符合要求。（4）复合法。复合法就是按照企业的实际情况将上述各方法结合起来，来确定指标体系。这是目前最常见的方法。3.2.3指标体系的选取随着天然气这种干净、环保、高效、经济的优质能源的广泛利用，目前国内更多的锅炉房把传统的燃油锅炉替换为更为环保的燃气锅炉。燃气锅炉凭借其环保、节能的优点使全国各地燃气锅炉的使用率逐年上涨。燃气锅炉是生产生活中一种重要动能和供热系统。其发展受到环境污染、安全管理部门、技术支持等多方面因素的影响。因此，想要准确评价燃气锅炉的安全性，就要从多个方面进行综合评价。根据上述指标选取原则，借鉴目前研究成果和咨询领域专家意见，根据燃气锅炉工厂的实际情况。本文将燃气锅炉安全性评价初步划分燃气锅炉锅炉本体，燃气锅炉燃烧系统，燃气锅炉控制系统3个评价单元；向下一层次继续分析又将每个评价单元分为人的因素，物的因素，环境因素，管理因素4个一级指标，一级指标下分出：员工误操作、员工文化水平、员工健康状况、员工掌握的安全技能、员工安全意识、员工思想道德素质、炉膛火灾、管道腐蚀、汽包爆炸、消防系统、阀门失效、自然灾害、安全管理制度、事故应急预案及响应、安全操作规程等13个二级指标。燃气锅炉锅炉本体评价指标如表3-1所示。表3-1燃气锅炉锅炉本体安全性评价指标目标层一级指标二级指标锅炉本体安全性评价人的因素U员工误操作U11员工文化水平U12物的因素U炉膛火灾U21管道腐蚀U22汽包爆炸U23阀门失效U24环境因素U自然灾害U31温度U33周边设施U33管理因素U定期检测U41安全管理制度U42安全操作规程U43培训制度U44燃气锅炉燃烧系统评价指标如表3-2所示。表3-2燃气锅炉燃烧系统安全性评价指标目标层一级指标二级指标锅炉燃烧系统安全性评价人的因素U员工健康状况U11员工思想道德素质U12员工安全意识U13物的因素U点火器U21风机噪音U22燃烧器U23消防系统U24环境因素U操作空间U31作业环境U32设备布局U33管理因素U事故应急预案及响应U41安全操作规程U42安全管理制度U43燃气锅炉控制系统评价指标如表3-3所示。表3-3燃气锅炉控制系统安全性评价指标目标层一级指标二级指标锅炉控制系统安全性评价人的因素U1员工违章操作U11员工经验能力U12员工的疲劳特性U13员工掌握的安全技能U14续表3-3目标层一级指标二级指标锅炉控制系统安全性评价物的因素U2显示器U21处理器U22报警器U23环境因素U3照明和采光U31卫生情况U32地面缺陷U33管理因素U4培训制度U41安全管理制度U42安全责任制U433.3建立评价模型3.3.1建立因素集因素集是指在安全评价系统中影响评判结果的各种因素为元素所构成的集合，通常用U表示：U=因此设定（1）锅炉本体评价单元UUUUU（2）燃烧系统评价单元UUUUU（3）控制系统评价单元UUUUU3.3.2建立评价集评价集是评判者对评判对象可能作出的各种总的评判结果所组成的集合。通常用V表示，即：

V=在评价中，设定评价的安全等级是关键。本文这5个评语组成的评语集可表示为：V=对应评分参数如下：第Ⅰ等级，很安全，评分参数为90—100。第Ⅱ等级，较安全，评分参数为75—89。第Ⅲ等级，一般，评分参数为60—74。第Ⅳ等级，不安全，评分参数为40—59。第Ⅴ等级，很不安全，评分参数为0—39。

4模糊综合评价4.1层析分析法确定指标权重4.1.1锅炉本体主观权重根据AHP法确定指标权重，邀请行业专家进行打分。通过专家的意见，建立判断矩阵如表4-1所示。表4-1锅炉本体一级指标判断矩阵人的因素物的因素环境因素管理因素人的因素11/234物的因素2145环境因素1/31/412管理因素1/41/51/21通过MATLAB计算判断矩阵的最大特征根λmaxA同理可得各二级指标的权重结果，如下：AAAA4.1.2燃烧系统主观权重根据AHP法确定指标权重，邀请行业专家进行打分。通过专家的意见，建立燃烧系统一级指标判断矩阵如表4-2所示。表4-2燃烧系统一级指标判断矩阵人的因素物的因素环境因素管理因素人的因素11/232物的因素2154环境因素1/31/511/2管理因素1/21/421通过MATLAB计算判断矩阵的最大特征根λmaxA同理可得二级指标的权重结果，如下AAAA4.1.3控制系统主观权重同理得出控制系统判断矩阵，如表4-3所示。表4-3控制系统一级指标判断矩阵人的因素物的因素环境因素管理因素人的因素1253物的因素1/2142环境因素1/51/411/3管理因素1/31/231通过MATLAB计算判断矩阵的最大特征根4.0511。通过MATLAB计算一级指标各指标权重，如下。A同理可得二级指标的权重结果，如下：AAAA4.1.4一致性检验（1）锅炉本体查表可得n=4时，RI=0.89。再根据（2.1）（2.2）进行一致性检验：CICR因此，锅炉本体一级指标满足一致性检验。在锅炉本体一级指标人的因素中最大特征根为2，表示非常完美。同理可得：CRCRCR因此，锅炉本体评价单元二级指标均满足一致性检验。（2）燃烧系统查表可得n=4时，RI=0.89。再根据（2.1）（2.2）进行一致性检验：CICR因此，燃烧本体一级指标满足一致性检验。同理可得：CRCRCRCR因此，燃烧系统评价单元二级指标均满足一致性检验。（3）控制系统查表可得n=4时，RI=0.89。再根据（2.1）（2.2）进行一致性检验：CICR因此，控制系统评价单元一级指标满足一致性检验。同理可得：CRCRCRCR因此，控制系统评价单元二级指标均满足一致性检验。（4）总的一致性检验将上述数据代入（2.4）得：CR因此，锅炉评价单元总体满足一致性检验。CR因此，燃烧系统评价单元总体满足一致性检验。CR=0.028<0.1因此，控制系统评价单元总体满足一致性检验。4.2专家评分隶属度的确定是整个模糊综合评价过程核心所在。确定方法有很多，最经常用到则是专家打分法。该方法邀请从事与研究对象相关专业的专家、学者，根据他们在长期的实践工作所积累的经验，评判出各项指标所属安全等级，并在相应的专家评分表上标注出来。之后总结归纳所有学者的评分情况，统计各指标在每个安全等级上的频数，再把所得频数标准化整理，便可得到各项指标的隶属度。专家评分的方法是根据多次的评价经验确定的，因为完全根据人的主观评价而成，缺乏客观性。因此，会邀请多位专家为该项安全评价工作进行打分，以求通过大量的数据，来达到避免评价结果太过主观的目的。专家打分的做法还可以应用在各指标的综合评判上。首先结合专家打分的结果，确定单独指标评判；其次，结合其他单指标评判的结果，得到单因素指标评判矩阵。表4-4燃气锅炉锅炉本体专家评分表一级指标二级指标评语等级很安全较安全一般不安全很不安全人的因素U员工误操作U0.20.40.400员工文化水平U000.40.60续表4-4一级指标二级指标评语等级很安全较安全一般不安全很不安全物的因素U炉膛火灾U0.40.30.300管道腐蚀U00.20.50.30汽包爆炸U00.40.600阀门失效U000.50.50环境因素U自然灾害U00.10.70.20温度U00.20.800周边设施U00.60.400管理因素U定期检测U00.10.20.70安全管理制度U0.40.20.400安全操作规程U00.30.700培训制度U00.20.30.50表4-5燃气锅炉燃烧系统专家评分表一级指标二级指标评语等级很安全较安全一般不安全很不安全人的因素U员工健康状况U00.30.50.20员工思想道德素质U00.20.40.40员工安全意识U0.40.30.300物的因素U点火器U00.20.30.50风机噪音U000.20.80续表4-5一级指标二级指标评语等级很安全较安全一般不安全很不安全物的因素U燃烧器U0.40.30.300消防系统U0.20.30.500环境因素U操作空间U00.10.30.60作业环境U0.30.7000设备布局U00.30.50.20管理因素U事故应急预案及响应U00.20.50.30安全操作规程U0.30.20.500安全管理制度U0.40.20.400表4-6燃气锅炉燃烧系统专家评分表一级指标二级指标评语等级很安全较安全一般不安全很不安全人的因素U员工违章操作U0.40.30.300员工经验能力U00.20.20.60员工的疲劳特性U000.40.60员工掌握的安全技能U00.30.40.30物的因素U显示器U00.30.40.30处理器U0.40.6000报警器U0.20.60.200续表4-6一级指标二级指标评语等级很安全较安全一般不安全很不安全环境因素U照明和采光U0.40.6000卫生情况U00.30.50.20地面缺陷U00.10.30.60管理因素U培训制度U00.60.400安全管理制度U0.30.60.100安全责任制U00.60.20.204.2.1模糊评判矩阵根据上面得统计数据，得到如下模糊评判矩阵：（1）锅炉本体将锅炉本体评价单元中单因素评判结果分别列为一行组成评判矩阵：RRRR（2）燃烧系统将燃烧系统评价单元中单因素评判结果分别列为一行组成评判矩阵：RRRR（3）控制系统将控制系统评价单元中单因素评判结果分别列为一行组成评判矩阵：RRRR4.2.2熵权法确定客观权重上述层次分析法确定的权重主观性过强。因此通过熵权法计算客观权重，增加文章可信度。又根据实际情况，燃气锅炉的隶属度矩阵就是模糊评判矩阵，将模糊评判矩阵代入熵权计算。（1）锅炉本体客观权重代入公式（2.5）求出个指标的熵值EEEEEEEEEEEEE代入公式（2.6），得到各个指标客观权重分别为：AAAAAAAAAAAAA综上所诉，锅炉本体评价单元各个指标客观权重分别为：AAAA（2）燃烧系统客观权重代入公式（2.5）求出个指标的熵值代入公式（2.5）（2.6）得到各个指标客观权重分别为：AAAA（3）控制系统客观权重代入公式（2.5）（2.6），得到各个指标客观权重分别为：AAAA4.3建立权重集主观权重的重要程度为0.7，客观权重的重要程度为0.3则根据公式（2.7）得到组合权重为：4.3.1锅炉本体权重集锅炉本体评价单元一级指标的权重集为：A二级指标的权重集为AAAA4.3.2燃烧系统权重集燃烧系统评价单元一级指标的权重集为：A二级指标的权重集为AAAA4.3.3控制系统权重集控制系统评价单元一级指标的权重集为：A二级指标的权重集为AAAA4.4二级综合评价4.4.1锅炉本体二级综合评价将A和R代入，计算公式（2.8）：B=同理可得：B=B=B=4.4.2燃烧系统二级综合评价将A和R代入公式（2.8），计算：B=同理可得：BB=B=4.4.3控制系统二级综合评价将A和R代入公式（2.8），计算：B=同理可得：B=B=B=4.5一级综合评价4.5.1锅炉本体一级综合评价通过以上结果B锅1B锅2R将A锅和R锅代入公式（2B=4.5.2燃烧系统一级综合评价通过以上结果B燃1B燃2R将A燃和R燃代入公式（2B=4.5.3控制系统一级综合评价通过以上结果B控1B控2R将A控和R控代入公式（2B=4.6评判结果分析4.6.1锅炉本体评价结果根据最大隶属度原则及上文设定评语级的评分参数，可算得燃气锅炉锅炉本体评价单元模糊综合评价最后评分为：P=由此可知，燃气锅炉锅炉本体评价单元安全评价结果为“一般”4.6.2燃烧系统评价结果同理可得，燃气锅炉燃烧系统评价单元模糊综合评价最后评分为：P=由此可知，燃气锅炉燃烧系统评价单元安全评价结果为“一般”4.6.3控制系统评价结果同理可得，燃气锅炉控制系统评价单元模糊综合评价最后评分为：P=由此可知，燃气锅炉控制系统评价单元安全评价结果为“较安全”以上能够满足绝大多数情况下安全生产管理的需要，但仍存在薄弱环节，不能保障在一些极端情况下生产管理的安全性。根据本文的模糊评价结果，可燃气锅炉安全生产管理的薄弱环节主要存在锅炉本体中，其次为燃烧系统中，控制系统相比更为安全。具体分析，在锅炉本体和燃烧系统中物的因素尤其重要，人的因素其次，环境和管理一般；在控制系统中人的因素尤其重要，物的因素其次，环境和管理一般；因此，提高燃气锅炉安全性主要从加强设备安全性和人员的安全意识入手。

5整改措施5.1安全人机工程改进（1）有点岗位员工工作负荷过大，导致员工生理和心理压力过大，建议结合法律规定合理安排作业时间，降低工作负荷。（2）根据工艺条件，生产需要的特点，观察工作人员擅长的工作类型。对职工做出具体合理的工作安排（3）控制锅炉作业时，有部分器械布局不符合人体工程学，建议重新安排场内布局。（4）根据法律规定采用合理的取暖通风设施。（5）有的作业场光线太暗，工作人员容易误操作，建议增加照明设施。（6）采取噪音小振动小的设备，工作人员采取隔音设备，部分工作厂房采取吸声处理，降低噪声对人耳的影响。（7）锅炉燃烧产生的有害气体严重危害了职工的健康，应充分发挥自然通风的作用，必要时设置机械通风。5.2锅炉设备改进（1）针对仪器仪表逐个检查，确保没有遗漏，防止气体泄漏，保证装置平稳、安全、正常运行。（2）定期检查锅炉汽包水位，加装锅炉汽包水位保护装置,，设备应符合国家要求。（3）定期检查安全阀是否良好，如发现破损应及时进行整体更换，从根本上解决安全阀泄漏问题。（4）加强日常安全检查，定期进行专门的防火安全检查，并对发现的问题及时改进。防止炉膛发生火灾。（5）装置表面应平整、无尖锐物体枝出，以防误伤员工，造成不必要的危害。（6）员工身体各部位与锅炉危险区域应满足安全距离的要求。5.3安全管理改进（1）对作业员工和锅炉各设备进行规范监督和定期检查，及时消除生产过程中的安全隐患。（2）员工入职前都必须接受相应的安全培训教育。特种作业人员必须通过国家专业的培训，并获得专业资格证书。（3）应制定各方面的安全规章制度和安全生产责任制，并按照规定严格遵守。（4）建立并完善安全管理机构和人员配置，安全生产责任制落实到个人，监督各方面安全规章制度严格执行。

6结论燃气锅炉属于特种设备，容易发生火灾爆炸等危险事故。因此，本文对燃气锅炉进行安全评价。划分评价单元，确定指标体系，根据层析分析法和熵权法确定主客观组合权重，再根据模糊综合评价确定安全等级，得出以下结论：（1）由层析分析法和熵权法分别计算主客观权重，发现部分指标主客观权重有所差别，根据观察分析，由于部分指标主观权重过大，工作人员更加重视该指标，导致忽略其他指标的重要性。所以通过组合客观权重，使评价更加真实具体。（2）由层次分析法得到燃气锅炉系统3个评价单元权重，锅炉设备中物的因素权重值最大，燃烧系统和控制系统中人的因素权重值最大，因此需要对人和物的因素进行重点防范并加强管理。燃气锅炉系统中锅炉设备安全级数为“一般”，燃烧系统安全级数为“一般”，控制系统安全级数为“较安全”。说明锅炉设备，锅炉系统安全处于一般与较安全之间，锅炉本体和燃烧系统的评价单元还存在安全隐患。对控制系统的管理也不能松懈，为了保证燃气锅炉的安全生产，应采取相应的安全应对措施，确保整个系统的安全。

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