基于層次分析法的核電工程安裝質(zhì)量問(wèn)題原因分析方法及其應(yīng)用

馬尚國(guó)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A 文章編號(hào)：1674-1145（2019）12-122-03

摘 要 該文根據(jù)層次分析法基本原理，建立核電工程安裝質(zhì)量問(wèn)題影響因素層次結(jié)構(gòu)模型。以工藝管道法蘭泄漏問(wèn)題為例，經(jīng)過(guò)改進(jìn)措施的實(shí)施，有效減少法蘭泄漏問(wèn)題的出現(xiàn)。該文提出的核電工程安裝質(zhì)量問(wèn)題原因?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)模型對(duì)在建核電工程質(zhì)量問(wèn)題原因分析、原因重要程度排序具有較好的實(shí)踐意義，有利于促進(jìn)核電工程質(zhì)量科學(xué)化管理水平的提升。

關(guān)鍵詞 層次分析法 層次結(jié)構(gòu) 質(zhì)量問(wèn)題原因分析 法蘭 泄漏

核電站施工質(zhì)量控制管理是系統(tǒng)工程，任何一個(gè)質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生將最終影響到施工質(zhì)量，有可能導(dǎo)致重大質(zhì)量事故。質(zhì)量問(wèn)題的原因可能錯(cuò)綜復(fù)雜，因此一種多原因、多準(zhǔn)則，而且科學(xué)合理的質(zhì)量問(wèn)題原因分析方法，對(duì)于核電工程質(zhì)量控制管理人員分析問(wèn)題的主要原因，提高質(zhì)量控制管理水平，有著較為重要又積極的意義。

一、層次法分析法原理

層次分析法（AHP）是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家托馬斯薩蒂教授在20世紀(jì)70年代提出的一種實(shí)用的多方案或多目標(biāo)的決策方法[1]。AHP把一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題表示為有序的遞階層次結(jié)構(gòu)，將各因素劃分成相關(guān)聯(lián)的有序?qū)哟危怪畻l理化的多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的決策方法，是一種定量分析與定性分析相結(jié)合的有效方法。

層次分析法（AHP） 確定權(quán)重的計(jì)算步驟如下[1]：

（一）構(gòu)造判斷矩陣

（二）計(jì)算重要性排序

根據(jù)判斷矩陣，求出其最大特征根λmax所對(duì)應(yīng)的特征向量w。方程為Pw=λmax·W，所求特征向量W經(jīng)歸一化，即為各評(píng)價(jià)因素的重要性排序， 也就是權(quán)重分配。

（三）一致性檢驗(yàn)

以上得到的權(quán)重分配是否合理，還需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)使用公式：CR=CI/RI。（CR 為判斷矩陣的隨機(jī)一致性比率；CI為判斷矩陣的一般一致性指標(biāo)，它由公式：CI=（λmax-n）/（n-1）給出）

RI為判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，當(dāng)n為1至9時(shí)，RI分別為0，0，0.52，0.89，1.12，1.26，1.36，1.41，1.46。

當(dāng)判斷矩陣P 的CR<0.1時(shí)或λmax=n， CI=0時(shí)，認(rèn)為P具有滿(mǎn)意的一致性，否則需調(diào)整P中的元素以使其具有滿(mǎn)意的一致性。

（四）確定合成權(quán)重向量，對(duì)各層次元素比較并排序

層次分析法最后是需要求得各個(gè)元素對(duì)目標(biāo)的權(quán)重向量，才能做出最后進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)的參考依據(jù)。假設(shè)Pi代表第n-1層元素對(duì)n 層的相對(duì)權(quán)重向量，Wi代表第n-1層元素對(duì)總目標(biāo)的合成權(quán)重向量，則第n層元素對(duì)總目標(biāo)的合成權(quán)重量的計(jì)算公式為：

確定各元素最終權(quán)重向量，就可以判斷各個(gè)元素對(duì)目標(biāo)影響力的大小，為最終決策提供依據(jù)。

二、基于層次分析法的核電工程安裝質(zhì)量問(wèn)題原因分析的模型建立

根據(jù)層次分析法的原理，針對(duì)核電工程安裝質(zhì)量問(wèn)題，建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型。目標(biāo)層（A）表示核電工程安裝質(zhì)量問(wèn)題原因的重要程度進(jìn)行排序。準(zhǔn)則層（B）表示從問(wèn)題發(fā)生的概率、問(wèn)題的危害、問(wèn)題解決的難易程度和改進(jìn)的難易程度這四方面的準(zhǔn)則，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行排序。發(fā)生的概率和問(wèn)題的危害由高到低排序，問(wèn)題解決的難易程度和改進(jìn)的難易程度由難到易排序。因素層（C）表示對(duì)質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生的原因進(jìn)行識(shí)別評(píng)，評(píng)價(jià)導(dǎo)致該問(wèn)題產(chǎn)生的原因因素。

根據(jù)上述層次的劃分，建立如下核電工程安裝質(zhì)量問(wèn)題原因因素的層次結(jié)構(gòu)模型。

三、基于層次分析法的核電工程安裝質(zhì)量問(wèn)題原因分析的模型應(yīng)用

在核電站中，法蘭是管道、設(shè)備、閥門(mén)、管道在線(xiàn)部件和儀表等進(jìn)行連接的最常見(jiàn)又非常重要的可拆密封連接形式。法蘭泄漏的危害主要有：一是機(jī)組停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)；二是威脅反應(yīng)堆安全；三是放射性污染風(fēng)險(xiǎn)；四是設(shè)備進(jìn)水損失風(fēng)險(xiǎn)；五是廠(chǎng)房氫爆風(fēng)險(xiǎn)；六是人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)收集匯總核電工程出現(xiàn)的各類(lèi)法蘭泄漏問(wèn)題，并對(duì)原因進(jìn)行識(shí)別分析主要原因?yàn)椋阂皇蔷o固力矩與順序控制不當(dāng)；二是法蘭密封面損傷；三是法蘭墊片缺陷；四是法蘭安裝偏差；五是法蘭部件使用錯(cuò)誤；六是其他原因。

（一）基于層次分析法的核電工程管道法蘭泄漏問(wèn)題模型的應(yīng)用

根據(jù)對(duì)核電工程管道法蘭泄漏原因的分析，應(yīng)用層次結(jié)構(gòu)模型。

按照上圖所示結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)核電工程管道安裝專(zhuān)業(yè)方面的專(zhuān)家進(jìn)行調(diào)查和咨詢(xún)，應(yīng)用薩迪教授的 1-9標(biāo)度法[1]，對(duì)不同的比較結(jié)果給以數(shù)量標(biāo)度。

對(duì)各層指標(biāo)兩兩比較便可得到下一層的判斷矩陣，詳見(jiàn)以下表1

最大特征根 λmax=4.02113 一致性CR=0.0939 CI=0.0835

同理，得出各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重指標(biāo)B1-C，B2-C，B3-C，B4-C，B5-C和B6-C判斷矩陣權(quán)重分別為：

B1-C=（0.3953，0.2175，0.1715，0.1099，0.0663， 0.0394）；最大特征根 λmax=6.3749，一致性CR=0.0595，CI=0.075；

B2-C=（0.3261，0.2377，0.185，0.1163，0.0907， 0.0442）； 最大特征根 λmax=6.3765，一致性CR=0.0598，CI=0.0753；

B3-C=（0.3971，0.1947，0.1287，0.1653，0.0795， 0.0347）；最大特征根 λmax=6.3671，一致性CR=0.0583，CI=0.0734；

B4-C=（0.3435，0.2548，0.1736，0.1168，0.0787， 0.0327）；最最大特征根 λmax=6.3873，一致性CR=0.0615，CI=0.0775；

根據(jù)以上判斷矩陣計(jì)算出總排序及權(quán)重因子C1（0.3532）> C2（0.2266）> C3（0.1667）> C4（0.1297）> C5（0.0842）> C6（0.0396）。因此，在采取措施應(yīng)對(duì)法蘭泄漏時(shí)，按照上述原因順序應(yīng)對(duì)。

（二）核電工程管道法蘭泄漏問(wèn)題解決與應(yīng)對(duì)措施

1.控制緊固力矩值與順序

當(dāng)緊固力矩值過(guò)小、過(guò)大或緊固力順序不當(dāng)時(shí)，法蘭密封性能均無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此要求：檢查力矩扳手是否有使用的缺陷，力矩板手施力速度保持平穩(wěn)，方向與沿扳手方向保證垂直；檢查力矩扳手臺(tái)賬，是否對(duì)有效期進(jìn)行跟蹤；擰緊力矩按對(duì)稱(chēng)擰緊法或三角擰緊法，不能一次擰緊到最終力矩，而應(yīng)分三次進(jìn)行，三次分別擰緊到最終力矩的20%、40%和100%，每次緊固后檢查平行度。

2.明確密封面保護(hù)方法，降低密封面損傷風(fēng)險(xiǎn)

法蘭密封面保護(hù)方法是保證不泄漏的主要措施。在法蘭驗(yàn)收時(shí)，要求采用硬保護(hù)與軟保護(hù)相結(jié)合的方式。在法蘭運(yùn)輸和安裝階段應(yīng)監(jiān)督檢查做好：法蘭密封面是否直接和水泥地面接觸；是否使用紙板、泡沫板等墊起或包裝，減少法蘭與其他物項(xiàng)碰撞；檢查法蘭密封面是否有縱向劃痕、損傷、等缺陷，安裝過(guò)程嚴(yán)禁直接敲擊密封面。

3.加強(qiáng)質(zhì)檢力度，減少法蘭墊片缺陷

預(yù)防墊片質(zhì)量缺陷是保證密封的首要問(wèn)題。驗(yàn)收時(shí)核對(duì)墊片質(zhì)量證明文件，檢查墊片是否存在損傷，存儲(chǔ)條件是否正確。要求各級(jí)質(zhì)控人員：法蘭檢查前，核對(duì)墊片是否與圖紙和設(shè)計(jì)文件要求一致；檢查墊片是否進(jìn)行清潔處理，安裝和保護(hù)是否符合要求；檢查墊片表面是否存在徑向劃痕、開(kāi)裂、腐蝕、破損等情況，墊片的外徑、厚度，墊片的寬度是否符合配對(duì)法蘭的要求。

4.強(qiáng)化事前與事中預(yù)控，避免法蘭安裝偏差

以往對(duì)法蘭安裝偏差的控制，強(qiáng)調(diào)的是法蘭擰緊力矩后的平行度與同軸度的最終檢查，為避免強(qiáng)緊螺栓消除法蘭偏差的問(wèn)題，要求安裝人員和質(zhì)檢人員：法蘭焊接組對(duì)時(shí)，初步檢查平行度；焊接過(guò)程要監(jiān)控；一旦出現(xiàn)偏差或變形，采取措施糾正。為避免法蘭安裝不給相連設(shè)備或管道增加應(yīng)力，兩固定點(diǎn)間的最后一對(duì)法蘭，在自由狀態(tài)下，達(dá)到法蘭平行度的要求且螺栓能自由穿入。

5.加大法蘭部件使用過(guò)程監(jiān)督，確保可追溯性控制

法蘭部件進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)，要求驗(yàn)收人員核對(duì)出場(chǎng)合格證明與復(fù)驗(yàn)報(bào)告，核對(duì)標(biāo)識(shí)與標(biāo)記是否完整，尺寸規(guī)格是否符合要求。對(duì)驗(yàn)收不合格或資料不齊全的法蘭部件嚴(yán)禁使用。法蘭物項(xiàng)在領(lǐng)用時(shí)，明確法蘭使用的部位和系統(tǒng)。安裝過(guò)程中，應(yīng)監(jiān)督核對(duì)實(shí)體標(biāo)記與圖紙的一致性；安裝記錄中填寫(xiě)緊固件爐批號(hào)，確保與圖紙匹配，保證可追溯性；安裝完成后核對(duì)實(shí)體標(biāo)記。

（三）改進(jìn)措施實(shí)施效果

在各方的支持和配合下，上述措施得有效落實(shí)，并取得了較好的效果：

（1）通過(guò)對(duì)緊固力矩與順序控制不當(dāng)?shù)母倪M(jìn)措施；安裝人員進(jìn)一步掌握了力矩扳手的使用方法，施力方向以及力矩扳手選擇；緊固力矩順序和方法符合了要求，基本消除了緊固力矩與順序控制不當(dāng)情況。

（2）通過(guò)明確法蘭密封面保護(hù)方法，有效降低法蘭安裝前密封面損傷情況發(fā)生。

（3）通過(guò)加強(qiáng)法蘭墊片安裝全過(guò)程的質(zhì)量控制力度，降低墊片缺陷問(wèn)題的出現(xiàn)，大多數(shù)墊片缺陷問(wèn)題在安裝前已經(jīng)消除了隱患。

（4）通過(guò)事前與事中預(yù)控法蘭安裝偏差問(wèn)題的產(chǎn)生，消除了強(qiáng)緊螺栓現(xiàn)象產(chǎn)生，法蘭安裝后平行度和同軸度合格率大幅度地提高。

（5）通過(guò)加大法蘭部件材料過(guò)程監(jiān)督，細(xì)化法蘭部件可追溯性管理，杜絕法蘭部件使用錯(cuò)誤問(wèn)題的發(fā)生。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)運(yùn)用層次分析法，建立核電工程安裝質(zhì)量問(wèn)題原因因素的層次結(jié)構(gòu)模型，以工藝管道法蘭泄漏問(wèn)題為例進(jìn)行分析研究，經(jīng)過(guò)邀請(qǐng)專(zhuān)家權(quán)重打分，對(duì)影響問(wèn)題因素量化排序，通過(guò)相應(yīng)的改進(jìn)措施，有效地減少了法蘭泄漏問(wèn)題的發(fā)生，提高了法蘭安裝質(zhì)量。得出以下結(jié)論：

（1）層次分析法能很好地解決核電工程安裝質(zhì)量問(wèn)題定量和定性相結(jié)合的原因分析，實(shí)際使用時(shí)，根據(jù)專(zhuān)家意見(jiàn)構(gòu)造判斷矩陣， 而最后的評(píng)估結(jié)論嚴(yán)格依據(jù)數(shù)學(xué)計(jì)算，并借助計(jì)算機(jī)軟件。

（2）采用層次分析法，可以建立一套科學(xué)、高效、量化的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，在根據(jù)專(zhuān)家對(duì)權(quán)重打分排序后，將人的主觀(guān)判斷進(jìn)行了量化，可以定量判斷影響工程質(zhì)量的主導(dǎo)因素，為質(zhì)量問(wèn)題原因提供準(zhǔn)確的分析，對(duì)核電工程實(shí)施質(zhì)量控制提供了強(qiáng)有力的指導(dǎo)意義。

（3）建立基于層次分析法的核電工程質(zhì)量問(wèn)題層次分析模型，可以合理、科學(xué)、全面地解決不確定性、多層次性和復(fù)雜性的核電工程質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)核電工程質(zhì)量問(wèn)題原因分析具有較好的實(shí)踐意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張炳江.層次分析法及其應(yīng)用案例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.