煤机厂机械加工设备风险控制技术研究及应用

郭 燕 艳

（霍州煤电集团鑫钜煤机装备制造有限责任公司，山西 霍州031400）

1 工程概况

山西霍州煤电集团鑫钜煤机位于霍州市辛置镇，经营液压支架、激光加工、带式输送机等零部件的生产加工制造，公司经营时所使用的设备，在生产过程中存在一定的不安全因素。煤机厂的风险因素存在着复杂性和多样性，为有效的防止生产过程中的风险，需要有针对性的找出煤机厂生产过程中设备存在的重大危险源，在进行风险管理时，为充分保障煤机厂的安全生产作业，需建立健全机械加工的风险评价系统，制定合理的风险控制技术。

2 机械加工设备的风险评价

2.1 风险因素变量确定与评价流程

针对鑫钜煤机厂机械加工设备的特点，在进行风险评价时采用的评价变量主要为：发生率、影响度评价和不可预知度；其中发生率即为出现某种危险因素致使出现故障的概率；影响度评价即为根据机械加工设备的特点，有针对性的对机械设备进行评价；不可预知度即为出现危险因素时致使设备故障是否能够被人们预测到的程度[1-2]。

现根据机械加工设备的特点，采用上述三种风险评价变量，并利用灰色关联理论和模糊数学理论对煤机厂的机械设备进行有效的风险评价，在风险评价完成后对各个危险因素的危害的大小进行确定，具体风险评价的流程如图1 所示。

图1 煤机厂机械加工设备风险评价流程图

2.2 模糊理论确定风险因素

1）模糊语言含义。

本次模糊理论采用的模糊变量即为发生率、影响度评价和不可预知度，该三种模糊变量分别对应着5种评价术语，具体每种评价术语的对应情况见表1。

表1 模糊理论语言释义表

2）建立对应的模糊数。

本次采用三角模糊数学的方法对数据进行定量化的处理，公式为α=（a，b，c）,图形如图2。

图2 三角模糊数学曲线图

三角模糊数α 的隶属函数其具体表达形式如下：

现设模糊数F1=(a1，b1，c1)，对于任意的模糊数a1、a2，有如下的运算规则：

3）确定风险等级变量。

本次确定风险等级采用专家调查法，通过问卷调查的方式对风险评价变量进行打分评价，随后对收集到的数据进行分析，进而建立处模糊语言对应的数集。另n 表示专家的个数，β 表示第i 个专家的能力，xi=(ai，bi，ci)表示三角模糊数，三角模糊数通过如下公式计算确定[3-4]：

4）进行模糊数的非模糊化。

本次根据鑫钜煤矿机械加设备的具体情况，针对机械设备的模糊数采用均值化的方法进行非模糊化，具体公式如下：

2.3 风险因素排序与分级

针对风险因素的排序采用灰色关联决策理论，计算各个风险因素的评价向量采用灰色关联决策理论，随后将评价向量与计算向量之间进行对比，得出关联度的大小进而有效的进行排序与分级作业。采用灰色关联决策理论多风险因素进行排序与分级作业时具体作业步骤如下：

1）建立排序基准矩阵。在进行排序时采用风险各变量间的最差值作为基准，公式如下：

2）建立计算与评价比较矩阵。当存在n 个风险因素时，此时比较矩阵的表达形式如下：

式中：xj={xj(1)，xj(2)，xj(3)}，xj(t)(t=1,2,3)为专家对3个评价变量模糊数打分。j 为风险序号，n 为风险因素个数。

3）计算对应元素绝对差值的最值。针对对应元素绝对差值的最值，采用(t=1,2,3),其中j=1,2,3…n。在对每个评价变量进行有效估计时，能够分别得出每个评价变量的最小值域最大值，即maxjmaxt。

4）计算出灰色关联的系数。在对灰色关联系数进行计算时采用下式：

式中：ζ 为分辨系数，ζ∈（0,1）

5）灰色关联度计算并进行排序。针对第j 个风险因素的关联度，其确定采用下述公式：

6）采用关联度理论对风险因素分类。

根据关联度理论对设备的风险因素进行分级，具体分级见表2。

表2 机械加工设备风险因素分级表

3 机械加工设备的风险控制

3.1 横梁生产线设备风险评价

鑫钜煤机横梁生产线机械加工设备的风险评价由机械协会的相关专家组成，分别包括机械制造、电气工程及焊接工程等专业，根据20 个专家的打分进行得出模糊变量的模糊数,再将模糊数带入式（4）中，即能够得到模糊语言的清晰数见表3。

表3 模糊语言术语的清晰数

根据机械加工设备的风险识别结果知在进行横梁生产线手焊系统作业时，一共存在着13 个风险因素，高级工程师及技工已对焊接系统的各个单元进行了风险评价，具体评价结果见表4。

基于表3 和表4 得出的数据，代入到式（4）-（8）中，能够得出基准矩阵、比较矩阵、灰色关联度系数及绝对差值最大值为8.633、最小值为0.238。对于风险一斤苏评价变量的权重系数，通过专家打分确定，根据打分结果得出，发生率、不可预知度、影响度的权重系数分别为0.4、0.2 和0.4。

表4 横梁生产线机械手焊系统的风险评价表

表5 风险因素评价分级表

3.2 横梁生产线设备风险控制

3.2.1 重大危险源控制

根据机械设备风险控制的原则，并基于重大危险源必须消除风险因素的原则，确定在横梁生产线中焊接时释放有毒气体FN3、控制器内部元件失灵FN8为重大危险源，根据这两项重大危险源的具体特点制定控制方案如下：

控制器内部元件失灵FN8对策为：技术方面在投入使用前进行多层次的检测，使用过程中进行定期检修，管理方面规范操作流程，当发生故障时立即停车、检修，无故障时进行检测与保养。

焊接时释放有毒气体FN3的控制对策为：技术方面需采用高质量的焊丝，并在焊接车间配置焊接烟尘、排烟除尘系统，提高电焊工人的焊接技术，管理方面焊接前确保周边防毒措施已达标准、通风条件已经满足，并进行有效检测验证，当发生中毒时，立即停止作业，采取应急措施进行施救，控制有毒气体扩散。

3.2.2 一般危险源控制

对于一般危险源的划分及其控制对策见表6：

表6 一般危险源控制方案

3.2.3 轻微危险源控制

对于横梁生产线机械手焊系统中的轻微危险源为当地电压与驱动额定电压不符的情况，风险代号为FN11，针对该项风险，确定控制方案为在图纸上明确当地电压，设计资料必须经多方确定，严格执行。

4 结论

针对鑫钜煤业机械加工设备的具体特点，以横梁生产线手焊系统为例，通过对风险评价方法分析，再结合灰色关联理论与模糊理论，通过发生率、影响度和不可预知度进行具体风险评价，并结合评价结果具体给出风险控制措施，充分保障了生产线手焊系统在使用过程中安全生产作业，同时避免了生产过程中存在的风险。