模糊分析法在海洋平台吊机安全评估中的应用

邳 帅

[太重(天津)滨海重型机械有限公司技术中心，天津 300000]

模糊分析法在海洋平台吊机安全评估中的应用

邳 帅

[太重(天津)滨海重型机械有限公司技术中心，天津 300000]

针对海洋平台吊机的特点，分析了影响吊机安全的结构、机构、环境等因素，提出了一套完整的平台吊机安全评估体系，并建立了模糊识别的平台吊机安全评估模型，将模糊分析法运用到平台吊机的综合安全评估中。结果表明，模糊分析方法应用到海洋平台吊机安全评估合理可行。

平台吊机；安全评估；模糊评价

海洋平台吊机是安装在海洋平台上的一种特殊起重机，通常由回转体、起升机构、回转机构、变幅机构、电气控制系统等组成，主要用于平台设备在甲板上的就位、平台大型设备维修的协助、直升飞机运来物品的起吊等工作，还担负着在平台应急时人员撤离平台的任务。

特殊的海洋环境给海洋吊机带来了很大挑战，且随着海上作业水深的增加，海洋设备重量的增大，使得吊机的起升高度更高、起升重量更大、作业幅度更广，因此吊机作业的安全性成为不容忽视的问题。若能对吊机的安全性进行全面的分析和评估，及时发现安全隐患，采取相应的措施，将是预防事故发生的重要手段[1]。

目前最常用的评估方法有模糊分析法和层次分析法。模糊分析法存在很大的随机性和不确定性；层次分析法是一种定性和定量相结合的分析方法，所以实践中通常用层次分析法来进行评估因素的权重分析，用模糊理论来进行对象模型的安全评估，结果准确合理。

与陆地吊机不同，平台吊机还受到海洋环境的影响，本文针对海洋平台吊机的特点，建立了一套完整的海洋平台吊机安全评估体系，采用模糊分析法和层次分析法对海洋平台吊机进行了安全评估。

2 海洋平台吊机安全评估体系的建立

影响海洋平台吊机的安全因素很多，通过以往的经验统计，主要分为钢结构、起升机构、回转机构、人员和环境因素这四个方面，由此建立安全评估体系如图1。

3 海洋平台吊机综合评价方法

本文采用层次分析法来确定各因素权重，应用l～9级标度法取值来得到两两判断矩A=(aij)n×n阵，并采用方根法对判断矩阵计算，计算其特征向量W=(w1,w2,…wn)T和进行一致性检验，判断矩阵的含义如表1。

表1 标度定义

图1 平台吊机安全评估因素

设任一个安全因素含有m个指标，每个因素均有n个样本，按c个级别的已知指标标准特征值进行识别，则其特征向量矩阵、标准特征矩阵为：

对各因素的相对隶属度Cij及因素等级特征值的相对隶属度Dih做归一化处理：

(1)

建立基于权广义距离平方和最小的模糊识别模型为：

(2)

amax、amin为样本j的最小级别值与最大级别值。

由此得到最优相对隶属度矩阵R=(rij)，评价项目权重向量为W=(w1,w2,…，wn)，评价等级分值向量为D=(1,2,3,4,5)，则综合评价结果M=W·R·D，最终

(3)

4 实际算例

本文以某海洋平台吊机为例对已建立的综合评价模型进行检验，该类型平台吊机广泛应用于海上各种钻井平台、采油平台、生活平台、海上铺管铺缆船、起重船以及其他工程船舶，是平台与外界及平台内部货物搬运的主要工具。主要参数：主臂长度：36.57m;回转范围：360°；主钩起升负荷：50t×7.2m；主钩工作半径 ：7.2m～36.5m；副钩起吊能力：10t×39m；副钩工作半径：8.5m～39m。

为了对平台吊机进行安全评估，组织5名评价人员根据其详细资料，分别对建立的评价因素体系进行打分，打分统计结果如表2、表3所示。以钢结构因素为例进行计算，各因素的相对权重如表4至表7所示。

表2 安全等级划分

表3 专家打分统计结果

表4 平台吊机安全评估各因素判断矩阵

表5 钢结构各因素判断矩阵

表6 结构连接各因素判断矩阵

表7 强度破坏各因素判断矩阵

根据表3的统计结果，建立综合风险评价模型，结构连接、强度破坏的向量矩阵为：

它们所对应的级别标准特征矩阵为：

根据公式(1)可以求得相对隶属度矩阵为：

根据(2)式可得到最优相对隶属度矩阵为：

根据(3)式可求出结构连接、强度破坏两个因素综合得分为：

M1=(2.013 2.322 2.096 2.041 2.747)

M2=(2.404 2.066 2.357 2.895 2.274)

同理可得，起升机构、回转机构、人员及环境因素的综合得分分别为：

由此看出，该海洋平台吊机安全等级较好，在实际使用过程中，该吊机也未发生过安全事故，安全状况良好，评价结果与实际相符。

5 结 论

(1)将层次分析法用于评估体系的权重分析中，建立了海洋平台吊机安全评价模型,并利用相对最优隶属度矩阵来进行模糊识别,使得模糊评价中的评价结果更加准确合理。

(2)本文建立的评估体系和安全评估方法是合理的，它能客观地反映吊机各个方面安全的真实情况，给出综合评价结果，对其他类型吊机也具有一定适用性，为海洋平台吊机安全评估打下了良好基础。

1 徐格宁，江凡. 基于模糊层次综合法的起重机安全性评价[J].安全与环境学报，2010，10(2)：196-197.

2 俞中建，李振林，李波. 基于模糊综合评判的桥式起重机金属结构风险评估[J].起重运输机械，2010，6：1-2.

3 胡静波，倪大进，李泉. 安全评价方法在起重机中的应用[J].安全技术，2011，27(8)：6-8.

4 徐格宁，左荣荣，杨恒，李银德. 基于模糊层次分析的门座起重机回转机构状态综合评价[J]. 安全与环境学报，2012，12(1)：235-236.

5 林少芬，李槐贤，陈映秋等. 散货船模糊综合安全性评价的实现方法(四)[J].船舶工程，2000，4：55.

6 马炎. 船舶机舱火灾风险评估[D].天津大学，2007.

7 张小琴. 基于层次分析法的塔式起重机安全评价研究[J].福建工程学院学报，2012，10(3)：304-305.

8 许开立，陈宝智. 人-机系统安全评价的模糊数学模型及应用[J].中南工学院学报，1999，12(6)：49-53.

(责任编辑：谭银元)

On Safety Evaluation of the Offshore Platform Crane based on Fuzzy Synthesized Method

PI Shuai

(TZ binhai Technology Center, Tianjin 300000, China)

According to the characteristic of the offshore platform crane, the safety evaluation indexes are indicated. The safety evaluation model of the offshore crane was established based on the fuzzy recognition pattern. The fuzzy synthesized evaluation method was applied in the safety evaluation of offshore crane. The result indicates that the fuzzy synthesized evaluation method is valid and applicable to offshore crane.

offshore crane; safety evaluation; fuzzy synthesized evaluation

2016-05-20

邳 帅，女，工程师，主要从事船舶海洋工程专业结构设计工作。

U653

A

1671-8100(2016)04-0012-04