黃夢(mèng)婷，蒲 偉

(1.河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院，河北邯鄲056038;2.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源學(xué)院，云南 昆明650033)

我國(guó)火力發(fā)電機(jī)組正朝著高參數(shù)、大容量的方向發(fā)展，電站鍋爐的結(jié)構(gòu)變得極為復(fù)雜。其主要特點(diǎn)包括:附屬設(shè)備多、工作環(huán)境惡劣、單位熱負(fù)荷高、鍋爐材質(zhì)多樣、運(yùn)行參數(shù)高等［1］。針對(duì)電站鍋爐的安全評(píng)價(jià)大多是通過(guò)安全檢查表法、事故樹(shù)分析法等［2－3］進(jìn)行局部的定性、半定量分析。這些方法能找出電站鍋爐運(yùn)行的危險(xiǎn)因素，但不能從整體上對(duì)危險(xiǎn)因素的分布及權(quán)重進(jìn)行深入的探究，從而影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)性。本文結(jié)合電站鍋爐危險(xiǎn)因素模糊性的特點(diǎn)，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論，建立電站鍋爐的模糊綜合評(píng)價(jià)模型，為電力企業(yè)的安全分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和指標(biāo)權(quán)重

建立電站鍋爐的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，即找出影響電站鍋爐安全運(yùn)行的各相關(guān)要素構(gòu)成評(píng)價(jià)要素集，各要素的重要程度可能不同。一套完整的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是全面、不重疊且指標(biāo)易于取得的［4］，否則無(wú)法對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象做出整體判斷。

1.1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)收集的鍋爐爆炸事故、缺水事故、結(jié)焦事故等鍋爐安全事故案例［5］，在充分分析事故發(fā)生的主、客觀原因的基礎(chǔ)上建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。本文以云南省某火電站為例，根據(jù)企業(yè)綜合管理狀況，全面考慮“人、機(jī)、環(huán)境、管理”因素，確立電站鍋爐的一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系為:員工素質(zhì)、鍋爐設(shè)備、使用環(huán)境、安全管理四大類(lèi)，分別用u1，u2，u3，u4表示，對(duì)各一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析，建立該電站鍋爐的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)表1。

表1 電站鍋爐安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 safety evaluation system of Power plant boiler

1.2 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重

為了反應(yīng)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要程度，對(duì)各一級(jí)指標(biāo)ui應(yīng)分配相應(yīng)的權(quán)重值ai(i=1，2，…，m)通常要求ai≥0;Σai=1，各子因素uij的權(quán)重集合為，根據(jù)各個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)一級(jí)指標(biāo)的隸屬程度來(lái)確定各二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重aij(i=1，2，…，m;j=1，2，…，k)。權(quán)重選擇的合適與否直接關(guān)系到評(píng)價(jià)模型的成敗，確定權(quán)重的方法有很多，例如:層次分析法、Delphi法、專(zhuān)家估計(jì)法、加權(quán)平均法等［6］。

根據(jù)電站鍋爐的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性，本文采用定性與定量分析相結(jié)合的層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)來(lái)確定指標(biāo)體系的權(quán)重集［7］。以一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)員工素質(zhì)為例，影響員工素質(zhì)的因素包括身體素質(zhì)及技術(shù)素質(zhì)、安全意識(shí)、文化水平、思想道德素質(zhì)，對(duì)4種因素進(jìn)行兩兩比較，根據(jù)企業(yè)提供的數(shù)據(jù)資料及員工報(bào)告，綜合分析各因素之間的相對(duì)重要程度，從而建立判斷矩陣。其權(quán)重的詳細(xì)計(jì)算過(guò)程如下:

對(duì)層次分析法計(jì)算出來(lái)的權(quán)重向量進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，運(yùn)用Matlab計(jì)算得到判斷矩陣的最大特征值為λmax=4.115，則有＜0.1(其中RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，可由表2查得［8］)，由計(jì)算結(jié)果可知判斷矩陣滿(mǎn)足一致性條件。

同理，根據(jù)層次分析法計(jì)算得各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重集如下:

一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)A0=(0.18，0.36，0.14，0.32)。

員工素質(zhì)A1=(0.14，0.48，0.30，0.08)。

鍋爐設(shè)備A2=(0.31，0.23，0.14，0.25，0.07)。

使用環(huán)境A3=(0.43，0.37，0.20)。

安全管理A4=(0.14，0.28，0.47，0.11)。

2 模糊綜合評(píng)價(jià)

2.1 評(píng)判集的確定

對(duì)火電廠鍋爐進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)，需先建立評(píng)判集和模糊關(guān)系矩陣。評(píng)判集是對(duì)評(píng)判對(duì)象可能做出的評(píng)判結(jié)果所組成的集合，可表示為:V={v1，v2，…，vn}［9］。專(zhuān)家通過(guò)大量鍋爐事故調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)電站鍋爐存在的安全隱患比一般企業(yè)設(shè)備復(fù)雜，因此將評(píng)語(yǔ)集分為5個(gè)等級(jí):V={V1(好)，V2(較好)，V3(一般)，V4(差)，V5(很差)}。

表2 一致性指標(biāo)Tab.2 Consistency index

表3 電站鍋爐模糊綜合評(píng)價(jià)打分體系Tab.3 Fuzzy comprehensive evaluation scoring system Power plant boiler

2.2 構(gòu)造模糊評(píng)判矩陣

邀請(qǐng)20位專(zhuān)家組成評(píng)審團(tuán)，借助安全檢查表對(duì)該企業(yè)員工素質(zhì)、鍋爐設(shè)備、使用環(huán)境、安全管理四個(gè)主因素及其子因素做出考評(píng)，同時(shí)對(duì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)，以確定評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)評(píng)判集的隸屬度。通過(guò)對(duì)專(zhuān)家評(píng)價(jià)結(jié)果的整理、統(tǒng)計(jì)，得到該火電站鍋爐設(shè)備的模糊綜合評(píng)價(jià)打分體系，見(jiàn)表3。

2.3 綜合評(píng)價(jià)

多層次模糊綜合評(píng)價(jià)是從最低層開(kāi)始，逐層向上進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，即對(duì)各下級(jí)指標(biāo)做出模糊評(píng)價(jià)后，低層次的多因素評(píng)價(jià)結(jié)果形成上一級(jí)對(duì)應(yīng)的單因素評(píng)價(jià)對(duì)象，這樣就構(gòu)成了多級(jí)模糊綜合評(píng)判體系［10］。本文僅就一、二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)模型如下:

式中o為模糊算子。為了客觀地評(píng)價(jià)各因素的安全程度和貢獻(xiàn)量，本文采用加權(quán)平均型算子bj=，可見(jiàn)bj的大小是由模糊評(píng)判矩陣R中的每一個(gè)rij和權(quán)重ai共同決定，因此每個(gè)因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果都有一定的貢獻(xiàn)。

根據(jù)影響員工素質(zhì)u1各因素的權(quán)重集A1和模糊矩陣R1，可得:

同理可求出影響電站鍋爐安全其他因素的Bi。

可根據(jù)最大隸屬度原則或加權(quán)平均原則對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行處理，考慮到最大隸屬度原則在某些情況下?lián)p失信息較多，可能影響評(píng)價(jià)結(jié)果，本文采用加權(quán)平均原則對(duì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行處理，將評(píng)價(jià)等級(jí)“好，較好，一般，差，很差”分別賦值1，2，3，4，5。規(guī)定鍋爐安全等級(jí):1～2(安全);2 ～3(一般安全);3～4(較危險(xiǎn));4～5(很危險(xiǎn))。

綜上可得，電站鍋爐綜合安全等級(jí)隸屬于一般安全級(jí)別，與該電站鍋爐系統(tǒng)實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明評(píng)價(jià)結(jié)果與企業(yè)實(shí)際相符。

3 結(jié)論

1)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性依賴(lài)于合理確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、指標(biāo)的權(quán)重分配和綜合評(píng)價(jià)的合成算子等。需要根據(jù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)選取合適的評(píng)價(jià)模型和算法，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀、科學(xué)和有針對(duì)性。

2)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值及單因素評(píng)價(jià)矩陣可根據(jù)各電站鍋爐企業(yè)的具體情況而定，使模糊評(píng)價(jià)結(jié)果更符合企業(yè)的實(shí)際情況。

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