AHP-熵權(quán)法在電廠潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故的分析

山東科技大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院 劉袁昊 劉 寧 華能嘉祥發(fā)電有限公司 尚洪奎

1 引言

電力生產(chǎn)企業(yè)在發(fā)電和設(shè)備維護(hù)過(guò)程中，威脅工作人員生命和健康、損壞設(shè)備運(yùn)行的意外事件統(tǒng)稱為電廠安全生產(chǎn)事故。此類事件將威脅電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行，通常會(huì)對(duì)企業(yè)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，且此類事件的發(fā)生具有共同特點(diǎn)，即沒(méi)有發(fā)現(xiàn)電廠在生產(chǎn)過(guò)程中的運(yùn)行隱患，因此沒(méi)有采取有效手段消除隱患帶來(lái)的威脅。確定電廠事故發(fā)生機(jī)制，明確影響電廠生產(chǎn)安全的主要因素，對(duì)于督促企業(yè)進(jìn)一步降低此類事故的發(fā)生概率，保障電廠的安全與穩(wěn)定生產(chǎn)具有重要意義[1-3]。

在事故分析過(guò)程中，主要采用了熵權(quán)法、層次分析法相結(jié)合的綜合性原因分析方法。孟明等將層次分析法（AHP）-熵權(quán)法與灰色關(guān)聯(lián)法相結(jié)合，建立了基于綜合能源系統(tǒng)的多指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)；靳江紅等通過(guò)對(duì)層次分析法和熵權(quán)法的綜合分析，建立了用于評(píng)估塵埃爆炸風(fēng)險(xiǎn)的模型，量化了灰塵爆炸的風(fēng)險(xiǎn)；曾小康等基于AHP-熵權(quán)法建立城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，并構(gòu)建多評(píng)價(jià)底因素的城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；單葆國(guó)等基于主客觀賦權(quán)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)時(shí)間、空間維度的省域節(jié)能減排量化綜合評(píng)價(jià)體系；王剛等運(yùn)用層次分析法和熵權(quán)法的綜合分析方法，構(gòu)建了巷道啟封中毒窒息事故評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；陳紹清等采用事故樹法和層次分析法對(duì)深基坑塌陷事故的災(zāi)害因素進(jìn)行分析，從人為因素、施工工藝、環(huán)境因素和管理因素4個(gè)方面建立深基坑塌陷事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型；胡爽等闡述了潤(rùn)滑油系統(tǒng)的工作原理和工作過(guò)程，介紹了潤(rùn)滑油系統(tǒng)重要部件的結(jié)構(gòu)，指出了潤(rùn)滑油系統(tǒng)在汽輪發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行、停機(jī)過(guò)程中的重要作用。雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用多種方法研究各類工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中事故的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，但對(duì)影響電廠事故原因的定量分析較少。

因此，本文擬采用層次分析法（AHP）-熵權(quán)法相結(jié)合的綜合原因分析方法，首先根據(jù)熵權(quán)法提供的客觀權(quán)重，建立層次分析法的判定方程，最終將熵權(quán)法和層次分析法權(quán)重進(jìn)行組合并優(yōu)化，以機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中因潤(rùn)滑油壓低導(dǎo)致的跳機(jī)事故為例，分析影響電廠運(yùn)行過(guò)程中事故風(fēng)險(xiǎn)因素，為電廠企業(yè)優(yōu)化安全生產(chǎn)管理模式，有效防范事故的發(fā)生提供參考。

2 評(píng)價(jià)方法

通過(guò)層次分析法（AHP）建立基于熵權(quán)法的分析模型，潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故指標(biāo)權(quán)重的分析次序如下文所示：一是擬定評(píng)價(jià)規(guī)則以及指標(biāo)體系；二是采用熵權(quán)法計(jì)算各指標(biāo)的目標(biāo)權(quán)重；三是利用熵權(quán)法、構(gòu)造層次分析法建立指標(biāo)的判定方程；四是通過(guò)判定方程計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的等級(jí)；五是將熵權(quán)法和層次分析法得到的權(quán)重進(jìn)行耦合，得到一個(gè)新的組合權(quán)重，通過(guò)組合權(quán)重進(jìn)行大小比較，最終得出16個(gè)次要指標(biāo)對(duì)潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故的影響程度。

2.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)查閱相關(guān)文獻(xiàn)并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行事故因素調(diào)查，可以將潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故因素指標(biāo)體系分為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施擾動(dòng)、員工安全意識(shí)薄弱、監(jiān)測(cè)設(shè)備漏檢3個(gè)重要指標(biāo)（B1～B3），邏輯配置不合理、現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)故障誤動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)接線松動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)干擾、卡件故障、現(xiàn)場(chǎng)油路泄露、現(xiàn)場(chǎng)油路堵塞、未按時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)儀器失靈、監(jiān)測(cè)儀器設(shè)置不當(dāng)、未進(jìn)行安全教育培訓(xùn)、一線人員安全意識(shí)差、現(xiàn)場(chǎng)安全管理不嚴(yán)格、未定期檢查防護(hù)裝置、未及時(shí)更換損壞裝置以及購(gòu)買劣質(zhì)設(shè)備在內(nèi)的16個(gè)次要指標(biāo)（C1～C16），如圖1所示。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重由其熵值確定。具體計(jì)算過(guò)程如下：

一是由于不同指標(biāo)的維度和數(shù)值不同，有必要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。具體計(jì)算方法如下：

式中：Yij為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的j指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化值；Xij為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的j指標(biāo)的原始指標(biāo)值；Xmin、Xmax分別是j指數(shù)的最小值和最大值。

二是指標(biāo)信息的熵和權(quán)重。詳細(xì)計(jì)算過(guò)程如見公式（2）、公式（4）：

式中：pij指標(biāo)特征權(quán)重；m評(píng)價(jià)對(duì)象的數(shù)量；Ej熵值；Wj1客觀權(quán)重；n評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

2.3 構(gòu)建判定方程

在層次分析法中，判定方程表示每個(gè)指標(biāo)對(duì)上一層中的某個(gè)指標(biāo)的相對(duì)重要性。利用熵權(quán)法提供的客觀權(quán)重作為兩兩比較的基礎(chǔ)，采用標(biāo)度法給出判定方程中各因素的值。此外，在層次分析法中，判定方程的相同性指數(shù)與同階的平均隨機(jī)同性指數(shù)之比就是判定方程的隨機(jī)同性比。在一般情況下，當(dāng)隨機(jī)同性比小于0.10時(shí)，判定方程具有客觀的相同性。否則，需要重新構(gòu)建判定方程。其中，同性指數(shù)和隨機(jī)同性比公式如下式：

式中：CI為同性指標(biāo)；λmax為最大特征根；CR為隨機(jī)同性比；RI為隨機(jī)同性指標(biāo)。

此外，為了使?jié)櫥蛪旱椭绿鴻C(jī)事故各指標(biāo)的權(quán)重值更具有合理性和客觀性，應(yīng)將計(jì)算的客觀權(quán)重與主觀權(quán)重相結(jié)合，并根據(jù)以下公式得到組合權(quán)重Wj。

式中：Wj2作主觀權(quán)重；β取值為0.4。

β取值為0.4，使經(jīng)過(guò)耦合計(jì)算得出的客觀權(quán)重占據(jù)整個(gè)評(píng)價(jià)體系的主要部分，以保證評(píng)價(jià)體系具有客觀性、公正性以及科學(xué)性。

3 案例分析

3.1 A電廠概況

以A電廠近期發(fā)生的潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故為例，驗(yàn)證該方法合理性。A電廠是一家大型國(guó)營(yíng)電力企業(yè)，始建于2002年，現(xiàn)有職工675人平均年齡45歲，裝機(jī)容量為兩臺(tái)150MW國(guó)產(chǎn)亞臨界燃煤火電機(jī)組，其中鍋爐、汽輪機(jī)由上海某公司制造，發(fā)電機(jī)由山東濟(jì)南某公司制造。A電廠由于運(yùn)行年限過(guò)長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施老化以及人員操作不當(dāng)?shù)戎T多原因，在2021年3月27日機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生因潤(rùn)滑油壓低導(dǎo)致跳機(jī)的非停事故。

3.2 計(jì)算結(jié)果

以A電廠在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故作為為評(píng)價(jià)對(duì)象，基于圖1構(gòu)建各因素的評(píng)價(jià)體系。首先，利用熵權(quán)法計(jì)算各指標(biāo)的客觀權(quán)重，由公式（1）～（4）的計(jì)算可得：C1～C16的指標(biāo)權(quán)重依次為0.0440，0.0409，0.0400，0.0601，0.0365，0.0401，0.0122，0.1715，0.0610，0.0783，0.0183，0.0310，0.0322，0.0425，0.0890，0.1123。

然后基于熵權(quán)法建立層次分析法的判定方程；標(biāo)的層A的判定方程A-B的同性指標(biāo)為0.00179，隨機(jī)同性比為0.0047＜0.10，標(biāo)的層A的隨機(jī)同性比經(jīng)過(guò)驗(yàn)證具有良好的相同性。通過(guò)上式計(jì)算，在標(biāo)的層A中其指標(biāo)權(quán)重分別為0.1105，0.5006，0.3190。以此作為依據(jù)，可求得其他層的指標(biāo)權(quán)重。其中，標(biāo)準(zhǔn)層B1、B2、B3的判定方程B1-C、B2-C、B3-C的同性指標(biāo)值分別為0.0854、0.0046、0.03816，隨機(jī)同性比分別為0.0707，0.0088、0.0303。由此可見，標(biāo)準(zhǔn)層B的同性指標(biāo)以及隨機(jī)同性比均滿足進(jìn)行判定的條件。

在層次分析法中，16個(gè)指標(biāo)體系的主觀權(quán)重是通過(guò)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)層的指標(biāo)權(quán)重乘以其標(biāo)的層的指標(biāo)權(quán)重得到的。以標(biāo)準(zhǔn)層B1為例，C1～C7的相對(duì)權(quán)重值k如表1所示。同樣，由此方法可以得到標(biāo)準(zhǔn)層B2和標(biāo)準(zhǔn)層B3中各指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重值。將B1中每個(gè)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重值乘以目標(biāo)級(jí)別指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重值，即使用層次分析法獲得指標(biāo)的主觀權(quán)重值。類似方法可以獲得標(biāo)準(zhǔn)層B2和標(biāo)準(zhǔn)層B3中的主觀權(quán)重值。

表1 標(biāo)準(zhǔn)層B1的判定方程B1-C

最后，經(jīng)過(guò)熵權(quán)法的客觀權(quán)重與層次分析法的主觀權(quán)重相結(jié)合，并依據(jù)公式（7）對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行組合賦權(quán)，組合權(quán)重結(jié)果見表2。

表2 組合權(quán)重

3.3 結(jié)果分析

由圖2可以看出，B1指標(biāo)中的C1～C7因素影響程度排序表明：現(xiàn)場(chǎng)干擾對(duì)引起潤(rùn)滑油壓過(guò)低導(dǎo)致跳機(jī)事故起到關(guān)鍵作用，因此電廠企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理管控，確保機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的外界干擾因素降至最低水平，并及時(shí)完成對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的巡查巡檢工作；B2指標(biāo)中C8權(quán)重為0.2284，其權(quán)重大于其他影響因素，間接反映了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員在一線作業(yè)維護(hù)中的不安全行為是誘發(fā)事故的主要原因。因此，作為電廠企業(yè)應(yīng)按期進(jìn)行職工作業(yè)安全教育及培訓(xùn)工作，增強(qiáng)職工安全文化認(rèn)同感，這對(duì)于預(yù)防事故的發(fā)生有著重要的作用；B3指標(biāo)中C1～C15的權(quán)重相對(duì)平均，C16權(quán)重較高?；诖耍瑧?yīng)加大在設(shè)備上的資金投入并改進(jìn)監(jiān)測(cè)設(shè)備性能，確保當(dāng)潤(rùn)滑油壓過(guò)低導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行異常時(shí)，監(jiān)測(cè)設(shè)備可及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行辨識(shí)，降低事故的發(fā)生概率。

通過(guò)系統(tǒng)性的分析可以得出：造成潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故的多個(gè)因素中，對(duì)事故的產(chǎn)生有著較大影響的因素依次為：未按時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)＞監(jiān)測(cè)儀器設(shè)置不當(dāng)＞購(gòu)買劣質(zhì)設(shè)備。在人的不安全行為中，未按時(shí)對(duì)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的潤(rùn)滑油壓狀態(tài)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故影響最大，與現(xiàn)實(shí)調(diào)查潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故的原因基本相同。因此，加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)，做好巡查、檢查工作，按時(shí)檢查設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否正常，可有效降低事故的發(fā)生概率。

同時(shí)，也應(yīng)考慮到滑油壓低致跳機(jī)事故的原因與外界具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。因此，在接續(xù)的研究過(guò)程中要深入研究潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故發(fā)生的其他因素，從而避免事故的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

一是潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故發(fā)生原因包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施擾動(dòng)、監(jiān)測(cè)設(shè)備漏檢、員工安全意識(shí)薄弱3大類。二是采用熵權(quán)法優(yōu)化層次分析法，構(gòu)造判定方程和權(quán)值的組合計(jì)算方法，對(duì)潤(rùn)滑油壓力不足導(dǎo)致跳機(jī)事故的原因進(jìn)行了量化。三是預(yù)防潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故的發(fā)生，需加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，增加設(shè)備資金投入，做好現(xiàn)場(chǎng)易引發(fā)跳機(jī)事故的隱患檢查排查工作，才可防患于未然。四是由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和條件復(fù)雜多變，因此導(dǎo)致潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故的發(fā)生原因具有顯著的關(guān)聯(lián)性，所以下一步要深入探討潤(rùn)滑油壓低致跳機(jī)事故與其他原因的聯(lián)系，使得建立的評(píng)價(jià)體系更具合理性。