基于模糊綜合分析對(duì)某通風(fēng)除塵系統(tǒng)的探究性評(píng)價(jià)

李增杰 白建平

(重慶科技學(xué)院安全工程學(xué)院，重慶 401331)

1 概述

我國(guó)部分企業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都伴隨著粉塵的產(chǎn)生，控制粉塵是企業(yè)安全生產(chǎn)、保護(hù)工人身體健康和環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。多數(shù)企業(yè)通過(guò)通風(fēng)除塵系統(tǒng)來(lái)控制粉塵，通風(fēng)除塵系統(tǒng)運(yùn)行狀況的好壞直接關(guān)系到企業(yè)的安全生產(chǎn)和工人的職業(yè)健康。本文通過(guò)對(duì)某企業(yè)通風(fēng)除塵系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定和評(píng)價(jià)，利用模糊綜合分析的方法客觀的、定性的來(lái)評(píng)價(jià)一個(gè)通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，為改善工人勞動(dòng)環(huán)境，進(jìn)行技術(shù)改造和安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

2 通風(fēng)除塵系統(tǒng)測(cè)定指標(biāo)

通風(fēng)除塵系統(tǒng)一般由吸塵罩、通風(fēng)管道、除塵器和風(fēng)機(jī)4部分組成［1］。利用機(jī)械抽風(fēng)的辦法，借助吸塵罩的捕集、管道的輸送和除塵器的凈化，對(duì)工人操作點(diǎn)的粉塵加以控制，捕集、凈化后回收或排除。

2.1 吸塵罩罩口的風(fēng)速和風(fēng)量測(cè)定

由于吸塵罩罩口風(fēng)速一般都在5 ms以下，所以采用熱球風(fēng)速儀進(jìn)行測(cè)定，以提高測(cè)定精度，由式(1)計(jì)算罩口的風(fēng)量:

式中:L—吸塵罩的罩口風(fēng)量，m3h;F—吸塵罩的罩口面積，m2;v—吸塵罩罩口風(fēng)速，ms。

2.2 通風(fēng)管道參數(shù)的測(cè)定

2.3 除塵器除塵效果的測(cè)定

除塵器的綜合評(píng)價(jià)主要通過(guò)除塵器的除塵效率、工人操作區(qū)大氣粉塵濃度測(cè)定和除塵器阻力來(lái)確定。

2.3.1 除塵器的除塵效率測(cè)定

除塵器的除塵效率測(cè)定有平均效率和分級(jí)效率測(cè)定之分，本文只進(jìn)行平均效率的測(cè)定。根據(jù)GB5468－91的規(guī)定，用管道粉塵采樣儀在除塵器前后同時(shí)采樣，通過(guò)濾筒增重、風(fēng)速以及采樣時(shí)間，求出除塵器前后管道中的平均粉塵濃度，進(jìn)而求出除塵器的除塵效率，測(cè)定過(guò)程中采用等速采樣法［3］。

2.3.2 工人操作區(qū)大氣粉塵濃度測(cè)定

用大氣粉塵采樣儀測(cè)定工人操作區(qū)的大氣粉塵濃度，通過(guò)濾膜增重、氣體流量以及采樣時(shí)間求出大氣粉塵濃度。在通風(fēng)除塵系統(tǒng)使用和不使用時(shí)分別進(jìn)行測(cè)定，用其差值占不使用通風(fēng)除塵系統(tǒng)時(shí)的大氣粉塵濃度的百分比來(lái)衡量通風(fēng)除塵系統(tǒng)對(duì)車間內(nèi)大氣粉塵濃度的影響程度。

2.3.3 除塵器阻力測(cè)定

除塵器的阻力標(biāo)志著所需能量，它與驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的功率成正比［4］:

式中:ξ— 阻力系數(shù);P—阻力，Pa;v—流速(一般為除塵器裝置 入口處氣流速度)，ms;ρ—含塵氣體密度，kgm3。

2.4 風(fēng)機(jī)參數(shù)評(píng)價(jià)

風(fēng)機(jī)是使含塵空氣或有害氣體從吸塵罩流經(jīng)風(fēng)道、除塵凈化設(shè)備排入大氣所需的機(jī)械動(dòng)力。風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)包括風(fēng)量、風(fēng)壓、功率、效率及轉(zhuǎn)速，其性能參數(shù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際進(jìn)行換算。

3 模糊綜合評(píng)價(jià)通風(fēng)除塵系統(tǒng)

模糊綜合評(píng)價(jià)最早是由我國(guó)學(xué)者汪培莊教授提出的，是指對(duì)多個(gè)涉及模糊相關(guān)因素影響的事物或方案進(jìn)行總評(píng)決策的方法，能很好地解決在生產(chǎn)和生活中存在的大量?jī)?nèi)涵和外延都不明確的模糊概念，并用定量的方式表達(dá)出來(lái)，提高定性評(píng)價(jià)的客觀性［5－6］?，F(xiàn)采用模糊綜合評(píng)價(jià)對(duì)通風(fēng)除塵系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(2)單因素評(píng)判。對(duì)單個(gè)因素Ui評(píng)判得到V上的模糊集 rij=(ri1，ri2，…，rim) 和評(píng)判矩陣 R =(rij)n×m。

(3)綜合評(píng)判。經(jīng)合成得到綜合評(píng)判矩陣B:

(4)歸一化處理。對(duì)綜合評(píng)判結(jié)果進(jìn)行歸一化處理:

(5)計(jì)算綜合評(píng)價(jià)值。綜合評(píng)價(jià)值按式(6)計(jì)算:

3.1 實(shí)例應(yīng)用

某鐵合金生產(chǎn)企業(yè)是一家全外資企業(yè)，主要產(chǎn)品有高爐錳鐵和錳硅合金。企業(yè)燒結(jié)車間擁有一條配套的24 m2燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)線，年產(chǎn)燒結(jié)礦能力約12萬(wàn)t。以該企業(yè)燒結(jié)車間的通風(fēng)除塵系統(tǒng)為例進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)。對(duì)于該通風(fēng)除塵系統(tǒng)，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)集 U={U1，U2，U3，U4}={吸塵罩參數(shù)，通風(fēng)管道參數(shù)，除塵器參數(shù)，風(fēng)機(jī)參數(shù)}，評(píng)價(jià)集V={優(yōu)，良，合理，不合理}。

3.1.1 吸塵罩評(píng)價(jià)

(1)因素子集U1={罩口風(fēng)速，罩口風(fēng)量};

(2)評(píng)價(jià)集V={優(yōu)，良，合理，不合理};

(3)單因素評(píng)判:若干專業(yè)人員對(duì)于吸塵罩罩口風(fēng)速進(jìn)行評(píng)測(cè)，其中有10%的人認(rèn)為罩口風(fēng)速設(shè)計(jì)為優(yōu)，20%的人認(rèn)為罩口風(fēng)速設(shè)計(jì)為良，50%的人認(rèn)為罩口風(fēng)速設(shè)計(jì)合理，20%的人認(rèn)為罩口風(fēng)速設(shè)計(jì)不合理，便可得到 u11→(0.1，0.2，0.5，0.2)。同理評(píng)價(jià)罩口風(fēng)量 u12→(0.1，0.1，0.6，0.2)，得到一個(gè)從U1到V1的模糊映射，即U → δ(V)，

(4)綜合評(píng)判。專業(yè)人員對(duì)U1中各因素所持的權(quán)重為A1=(0.4，0.6)。用模型M(∧，∨)計(jì)算可求得這2類專業(yè)人員對(duì)吸塵罩的綜合評(píng)判為

3.1.2 通風(fēng)管道評(píng)價(jià)

(1)因素子集U2={外形尺寸，平均動(dòng)壓，平均風(fēng)速};

(2)評(píng)價(jià)集V={優(yōu)，良，合理，不合理};

(3)單因素評(píng)判:若干專業(yè)人員對(duì)于通風(fēng)管道外形尺寸評(píng)價(jià)，其中有10%的人認(rèn)為外形尺寸設(shè)計(jì)為優(yōu)，10%的人認(rèn)為外形尺寸設(shè)計(jì)為優(yōu)，50%的人認(rèn)為外形尺寸設(shè)計(jì)合理，30%的人認(rèn)為外形尺寸設(shè)計(jì)不合理，便可得到 u21→(0.1，0.1，0.5，0.3)，同理評(píng)價(jià)通風(fēng)管道平均動(dòng)壓和平均風(fēng)速，分別得到u22→(0.1，0.1，0.6，0.2)和 u23→(0.1，0.2，0.6，0.1)。

得到一個(gè)從U2到 V2的模糊映射，即δ(V)，

(4)綜合評(píng)價(jià)。專業(yè)人員對(duì)U2中各因素所持的權(quán)重為A2=(0.2，0.4，0.4)。用模型M(∧，∨)計(jì)算可求得這2類專業(yè)人員對(duì)吸塵罩的綜合評(píng)判為

3.1.3 除塵器評(píng)價(jià)

(1)因素子集U3={除塵效率，操作區(qū)大氣粉塵濃度，除塵器阻力};

(2)評(píng)價(jià)集V={優(yōu)，良，合理，不合理};

(3)單因素評(píng)判:若干專業(yè)人員對(duì)于除塵器除塵效率評(píng)價(jià)，其中有10%的人認(rèn)為除塵效率為優(yōu)，20%的人認(rèn)為除塵效率為優(yōu)，60%的人認(rèn)為除塵效率合理，10%的人認(rèn)為除塵效率不合理，便可得到u31→(0.1，0.2，0.6，0.1)，同理測(cè)定評(píng)價(jià)工人操作區(qū)大氣粉塵濃度和除塵器效率，分別得到 u32→(0.1，0.1，0.7，0.1)和 u33→(0.1，0.2，0.5，0.2)。

得到一個(gè)從 U3到 V3的模糊映射，即δ(V)，

(4)綜合評(píng)價(jià)。專業(yè)人員對(duì)U3中各因素所持的權(quán)重為A3=(0.3，0.5，0.2)。用模型M(∧，∨)計(jì)算可求得這2類專業(yè)人員對(duì)吸塵罩的綜合評(píng)判為

3.1.4 風(fēng)機(jī)參數(shù)評(píng)價(jià)

(1)因素子集U4={風(fēng)量，風(fēng)壓，功率，效率，轉(zhuǎn)速};

(2)評(píng)價(jià)集V={優(yōu)，良，合理，不合理};

(3)單因素評(píng)判:若干專業(yè)人員對(duì)風(fēng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，可得到 u41→(0.1，0.3，0.5，0.1)、u42→(0.0，0.3，0.6，0.1)、u43→(0.0，0.1，0.8，0.1)、u44→(0.0，0.1，0.6，0.3)、u45→(0.0，0.1，0.6，0.3)

得到一個(gè)從U4到 V4的模糊映射，即δ(V)，

(4)綜合評(píng)價(jià)。專業(yè)人員對(duì)U4中各因素所持的權(quán)重為 A4=(0.3，0.3，0.2，0.1，0.1)。用模型M(∧，∨)計(jì)算可求得這2類專業(yè)人員對(duì)吸塵罩的綜合評(píng)判為:

3.1.5 目標(biāo)層的模糊評(píng)價(jià)集

目標(biāo)層模糊評(píng)價(jià)集計(jì)算B=A?B′，其中指標(biāo)權(quán)重集A由專家意見法確定，擬結(jié)果A=(0.15，0.25，0.35，0.25) 。

按最大隸屬度原則，對(duì)該通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)為合理。

3.1.6 計(jì)算綜合評(píng)價(jià)值

綜合評(píng)價(jià)值按式(6)計(jì)算。其中等級(jí)分?jǐn)?shù)集C采用1分制將評(píng)價(jià)集V數(shù)量化，得到C=(1.0，0.8，0.6，0.5) 。

該除塵系統(tǒng)的綜合評(píng)分為0.64分，屬于系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理等級(jí)，與目標(biāo)層評(píng)價(jià)集按最大隸屬度原則的評(píng)價(jià)結(jié)果一致，總的來(lái)說(shuō)該通風(fēng)除塵系統(tǒng)基本滿足除塵需要。然而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，除需考慮通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性外，還要綜合考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性等因素，最終確定系統(tǒng)的評(píng)價(jià)等級(jí)［7－8］。

4 結(jié)語(yǔ)

通風(fēng)除塵系統(tǒng)是企業(yè)防塵工作中一項(xiàng)積極有效的措施，如果設(shè)計(jì)合理，除塵系統(tǒng)能夠有效地降低工人作業(yè)點(diǎn)的粉塵濃度、改善勞動(dòng)條件以及減少大氣污染。然而考慮到除塵系統(tǒng)是一個(gè)整體運(yùn)行的系統(tǒng)，任何部位的設(shè)計(jì)不合理，完整性受到破壞都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作效率和效果的發(fā)揮。本文從通風(fēng)除塵系統(tǒng)中主要組成設(shè)備、設(shè)施考慮，分別對(duì)通風(fēng)除塵系統(tǒng)的吸塵罩、通風(fēng)管道、除塵器以及風(fēng)機(jī)的各個(gè)評(píng)測(cè)參數(shù)進(jìn)行模糊綜合分析，客觀的、定量化的表達(dá)了通風(fēng)除塵系統(tǒng)的優(yōu)劣或等級(jí)，進(jìn)而根據(jù)分析的結(jié)果來(lái)全面的了解除塵系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，從而為通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化、整改提供依據(jù)，對(duì)完善工人作業(yè)環(huán)境具有指導(dǎo)性的意義。

［1］葉炳杰，史子春.要重視通風(fēng)除塵系統(tǒng)的維護(hù)和管理［J］.工業(yè)安全與防塵，1988(1):11.

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