模糊数学原理在塔器安装全过程风险评价中的应用

余本强

（东华工程科技股份有限公司，安徽合肥230024）

随着大型、超大型起重设备的涌现，吊装重量屡破纪录，大型设备整体、模块化吊装得到日益发展，大型塔器“穿衣戴帽”整体吊装施工得以实现。设备“穿衣戴帽”吊装施工是在设备吊装前完成平台爬梯、电气照明、仪表桥架、附塔管线、设备外保温工作，将需要在高空安装的塔器附件在地面上施工完成后，进行整体吊装，实现塔起灯亮管线通。该施工方法解决了现场用地紧张和设备材料集中堆放难题，也避免搭设脚手架，能最大限度地减少高空作业，保证施工安全，同时提高了工作效率，近年来在项目现场得以推广。大型塔器“穿衣戴帽”施工涉及设备进场运输、装卸、多专业协同施工、大型吊车进场、安装、整体吊装等多个环节，任何一环节出现问题都可能造成重大安全事故，因而有必要对大型塔器整体安装全过程风险进行研究与评价。

模糊综合评价方法[1]是基于模糊数学原理，应用模糊变换和最大隶属度原则，对多因素系统进行综合评价的方法。本文将模糊数学原理应用于大型塔器整体安装过程风险评价，期望能定量评价大型塔器整体安装过程的风险及等级，为相关施工提供参考。

1 大型塔器整体安装全过程风险因素分析

通过对大型塔器在码头装卸运输到塔器吊装就位以及摘钩全过程分析，结合各环节近年来发生典型事故的原因，得出大型塔器整体安装全过程风险因素主要为四个方面，具体如下。

1.1 运输管理

大型塔器设备从码头或集中预制场运至施工现场过程，需重点考虑与公共电网架空线路距离是否满足安全要求，是否满足沿途过路管廊、桥涵等限高要求，运输道路沿途转角是否处理或清障，卸货地点地基是否专门设计或进行换填、防雨等处理。对于采用模块化运输车辆承运的，尤其要注意沿线架空线路对车辆弱电系统的影响。

1.2 塔器附件安装

塔器附件包括平台、爬梯、电气仪表、附塔管线、保温层，全部塔附件安装以及测试工作涉及脚手架搭设、焊接动火作业、高空作业、受限空间作业、压力试验等工作环节，各种作业相互影响制约。做好这一过程安全管理，需要夯实人员入场安全培训，开展有针对性的安全专项培训，提升作业人员安全意识与技能；加强特种作业人员持证上岗管理；作业前对作业班组、作业人员就施工方案中安全防护措施、注意事项进行安全技术交底；涉及许可性作业的，严格执行作业许可制度。

1.3 吊装管理

大型塔器整体吊装环节吊车、锁具的选择十分关键，设备整体吊运涉及多台吊车协同作业，吊车选型应当考虑动荷载、不平衡荷载，并且每台吊车承受的负荷不得超过额定载荷的80%；起重设备的组装是危险性较大的分部分项工程，需要有资质的单位进行安装且作业前需要编制安全专项方案；鞍座的抽提作业是大型塔器“穿衣戴帽”安装必不可少的环节，可为完善剩余保温、附塔管线安装创造条件；塔器吊装作业影响区域大，与其他作业存在交叉作业风险，必须做好警示警戒工作并加强巡查监督，防止人员误入吊装区域；摘钩作业是大型塔器整体吊装的最后环节，必须提前策划搭设摘钩用操作平台，平台拆除涉及高空脚手架拆除作业，必须组织有经验人员实施，避免材料掉落及伤人事件。

1.4 应急预案

应急预案是针对可能发生的状况，为迅速、有序地开展救援行动而预先编制的行动方案。应急预案应在深入、全面研究施工过程的基础上，结合可能发生的风险情况进行编制。在编制过程中要充分参考各位专家、一线工作人员的建议，要具有科学性；应急预案还应具有适用性，以便发生紧急情况时，应急组织可以按照应急预案顺利开展救援行动，降低事故损失；应急预案要对特定类型的风险有针对性，确保应急预案的有效性。

2 大型塔器整体安装过程风险评价模型

本文对广西华谊乙二醇装置项目EG精制塔整体安装过程进行风险评价，塔长77.3 m，直径4.5 m，重230 t。本文通过邀请公司参与大型塔器“穿衣戴帽”施工的专业技术人员，结合大型塔器整体安装全过程风险因素分析建立模糊综合评价模型，对EG 精制塔整体安装过程的风险等级进行评价。

2.1 建立评价因素集

由全过程风险因素分析，得出评价因素集，用U表示。

U={U1,U2,U3,U4}=（运输管理、附件安装、吊装管理、应急管理）

U1={U11,U12,U13,U14}=（架空线路、过路管廊、路角清障、地基处理）

U2={U21,U22,U23,U24}=（人员培训、持证上岗、安全交底、作业许可）

U3={U31,U32,U33,U34}=（吊车选型、鞍座抽提、交叉作业、摘钩管理）

U4={U41,U42,U43}=（科学性、适用性、有效性）

2.2 建立评价结果集

通过分析大型塔器整体安装过程中各方面风险因素导致发生事故的可能性以及发生事故可能带来危害后果的严重程度，将事故风险划为五个等级,用H表示，则H={重大风险，较大风险，一般风险，较小风险，可忽略风险}。

2.3 评价矩阵确定

评价因素集合中某一因素的实际状况对评价结果集的符合程度构成了因素评价集，评价因素集合各因素对评价结果集的符合程度构成了评价矩阵。

2.4 权重集确定

权重的确定是模糊综合评价的关键，因素权重是子因素对主因素影响的重要程度。层次分析法[2]是行之有效的确定权重系数的方法，该方法目前应用较为广泛，即通过比较几个因素对同一目标的影响，确定它们对评价对象影响中所占的比重。

2.5 模糊综合评价模型

多级模糊综合评价首先要建立影响因素等级的评价矩阵T，根据指标权重矩阵D和评价矩阵T，选取平均模糊算子算法[3]进行评价，得到综合评价矩阵Bi=Di·Ti,模糊综合评价结果为F=D·B，对评价集采用最大隶属度原则进行处理[4]，即Fm=Max{Fi}（1 ≤ i ≤ n），则综合评价等级为第m级。

3 EG精制塔整体安装过程模糊综合风险评价

3.1 确定因素权重

根据公司从事大型塔器整体安装管理的技术人员、一线作业人员打分来确定各因素的相对重要性，可得到各因素集、子因素集的判断矩阵四个主要风险因素的判断矩阵见表1。

表1 风险因素判断矩阵

依据判断矩阵求出各因素的权重，步骤为：

（1）求矩阵U的最大特征根λmax。

（2）利用UW=λmaxW解出λmax的特征向量W。

（3）W 经标准化即为各因素的相对重要性排序权重值。可得出各因素的权重系数为：

D=（0.269 6，0.120 1，0.075 2，0.534 8）

矩阵U的最大特征根λmax=4.114 5查表得RI=0.94,则判断矩阵的一致性满足要求[5]。

按照同样的方法和步骤计算出各因素以及子因素的权重并检验判断矩阵的一致性，可得出：

D1=(0.124 7，0.491 8，0.305 5，0.077 7)

D2=(0.519 1，0.254 2，0.148 3，0.078 3）

D3=(0.071 3，0.463 2，0.152 1，0.313 2）

D4=(0.139 6，0.332 5，0.527 8)

3.2 建立因素集评价矩阵

经有相关经验的技术人员及一线作业人员共同打分得出各因素集的评价矩阵：

将各子因素的权重系数和评价矩阵带入公式

Bi=Di·Ti，得出一阶模糊评价矩阵为：

由评价矩阵B和各主因素的权重系数D，得到二阶模糊综合评价结果为：

由Max{Fi}(1 ≤ i ≤ n)=0.717 2，则i=5；依据最大隶属度原则可判定EG精制塔整体安装过程风险等级为第5级，即过程风险可忽略。

4 结论

通过对大型塔器整体安装全过程风险分析得出主要影响因素为运输管理、附件安装、吊装管理、应急管理；依据层次分析法得出影响大型塔器整体安装过程最主要因素为吊装管理，其次是塔器附件安装。该模糊风险评价模型建立及评价过程可为大型塔器整体安装过程风险管理提供技术指导。