現場通風環境安全評價體系研究

馬平安

（武漢船用機械有限責任公司， 湖北 武漢 430084）

引言

對于需要安裝于船舶上使用的大型設備系統，由于其包含的設備臺套數眾多（通常超過1 000 臺套），安放位置涉及多層甲板艙室，因此通常伴隨著船舶的建造過程進行裝船施工。在施工過程中，施工現場的空氣質量管控工作一直是建造單位安全監管的要點。當分段建造完成，船舶主體合攏之后，主甲板下的機艙部分形成蜂窩狀多層結構的密閉式空間，艙內電焊、打磨、氣焊、礦物棉包敷、涂裝等施工內容都是典型有害氣體污染源。據安全生產管理領域已有的測算成果,在作業的高峰期，現場空氣中的混合煙塵濃度峰值可以達到13～15 mg/m3。目前雖然作業現場都配置有通風系統，為作業點設置了大量的風機、濾網等設施，各施工單位也在風道設計優化和通風效能控制上投入了大量的資源，但是在當前工業技術水平下，氣體相關的安全事故仍未徹底杜絕。

因而有必要針對大型裝備系統裝船施工現場環境的特點，建立綜合安全評價指標體系，對通風環境安全開展量化指標評估，并在運行中根據現場的施工內容變化開展動態評價，及時暴露可能存在的安全隱患，確保施工現場通風環境能夠始終保持健康、可靠，為施工現場的安全管理工作打好基礎。

1 施工現場通風系統

大型裝備系統裝船施工現場通風系統是指在設備裝船與船體建造同步施工的過程中，為排除各合攏區域和封閉艙室的焊接、涂裝等諸多工種在施工過程中所產生的有害氣體（粉塵和油漆揮發物等），為施工人員提供一個符合安全和衛生標準的施工環境所配置的環境類工裝系統。目前業內主要采用的設備包括軸流式通風機、離心式通風機、粉塵濾網、通風管以及污染物凈化設備等[1-2]。

一般情況下系統與大氣的通風點設置于露天主甲板上，采用垂直向的通風井作為主風道，各層甲板的分支風道匯集至通風井主風道，各風道內均設置多個風機接力通風，系統結構呈樹狀展開，示意圖見圖1、圖 2。

圖1 通風井示意圖

圖2 風道結構示意圖

2 安全評價指標體系建立

通風系統在運行中同時受設備工作狀態等自身因素和施工內容變化、工作負荷變化、施工班組質量等環境因素影響，其運行狀態存在較多不確定因素，表現為動態性和模糊性等非線性特征，各特征指標間相互聯系、又相互制約，存在一定的復雜偶合關系，是一個開放性的復雜關聯大系統。因此，提出能夠真實反映現場通風現場運行狀況的特征指標，建立合理、科學、完整的通風系統安全指標評價體系，對于提高施工現場安全管理水平具有重要的意義。

參照通風系統領域已有的研究成果，依據通風系統的設備組成和安全生產環境影響要素，建立大型裝備系統裝船施工現場通風環境安全指標評價體系如下頁圖3 所示。

圖3 指標體系結構圖

3 評價指標因子權重確定

由于施工現場通風系統在運行中涉及較多定性的特征因素，參照已有的復雜關聯系統的研究成果，采用適用于多目標復雜問題的層次分析法（AHP）確定各層指標因子的權重值，步驟如下：

3.1 建立遞階層次結構

層次分析法（AHP）在實際問題的應用中，從目標問題出發，根據影響力的直接程度從上向下將各種考慮的因素分解成目標、準則、次級準則（非必要）、措施方案等不同層次，形成塔狀多層次的邏輯映射關系結構；大型裝備系統裝船施工現場通風系統的方案措施離散化過高，因此將歸納提取出的特征指標因子視為措施即底層因素，建立包含目標層、準則層和措施層的三層結構如圖3 所示。

3.2 構造對比判斷矩陣并賦值

對比判斷矩陣用以體現當前人們對因素重要程度的認知，采用自然數1～9 及其倒數共17 個等級來描述同層因素兩兩相較對映射的上級指標影響力的重量程度，見表1。

表1 對比判斷矩陣標度定義

根據層次結構和專家意見賦值計算，構造各維度指標判斷矩陣，根據本領域已有的研究成果，將標度設置為1～9 級及其倒數，如表2—表8 所示。

表3 動力配置指標對比判斷矩陣

表4 風道走向指標對比判斷矩陣

表5 換氣效果指標對比判斷矩陣

表6 設備管理指標對比判斷矩陣

表7 歷史安全指標對比判斷矩陣

表8 安監管理指標對比判斷矩陣

3.3 層次單排序及其一致性檢驗

將原始矩陣元素進行解算，由于本文矩陣中判斷值受人為意見影響較大，因此采用計算較為簡單的算術平均值估算法對各列進行歸一化處理，再解算特征向量W，得出各行因素對上層對象的影響力權值，即完成層次單排序。考慮到判斷矩陣的形成基礎是各個層次各個因素之間兩兩比較重要程度，比較中并沒有獨立穩定的第三方參照基點，存在結果出現邏輯性錯誤的可能，因此需要通過一致性檢驗環節來保證判斷矩陣具有大方向上的一致性[3-4]。

參考已有的研究成果，2008 年的一項研究中，美國的運籌學家T.L.Saaty 基于5 萬次隨機試驗提出了隨機一致性的合格標準值（RI），可通過查閱資料獲得對應階數的RI 值。λmax為該矩陣最大特征根，n 為矩陣階數，CI 為矩陣的一致性指標值，CR 為矩陣一次性比率值，定義如式（1）、式（2）：

根據層次分析領域內一般觀點，當判斷矩陣的CR＜0.1 時，則可判定其通過一致性檢驗。表2—表8的CR 值均滿足檢驗要求。

3.4 指標權重賦值

按照層次結構，分別確定措施及準則各層因素指標的權重，數值如表9 所示。

表9 權重值

4 現場通風環境綜合安全評價

大型裝備系統裝船施工現場通風環境的最終總體安全評價按式（3）進行統計計算。指標開展調查和整改；當安全評價等級為橙色時，表示現場運行狀態異常，氣體風險度明顯上升，建議現場停產并開展全面安全檢查；當安全評價等級為紅色時，表示現場運行于高風險狀態，氣體風險度已經無法滿足生產安全要求，必須立即停產并啟動應急程序，盡快將人員有序撤出現場。

5 結語

式中：Wi為準則層各個維度的評價權值；Wij為措施層各底層因素的評價權值；fij為措施層各底層因素映射至對應維度的隸屬度。

最后可將現場通風環境運行狀態根據評估的最終得分的高低劃分為綠色、黃色、橙色和紅色4 個運行等級，見表10。

表10 運行等級

當安全評價等級為綠色時，表示現場運行正常，施工現場氣體風險度處于較低水平；當安全評價等級為黃色時，表示現場能夠繼續運行，施工現場氣體風險度暫時保持為較低水平，但是需要對評分較低維度

本文應用層次分析法，從通風動力、風道結構、換氣效果、設施配置、歷史安全和現場管理6 個維度提出25 項量化評價因子，形成了現場通風環境的安全評價指標體系，結合專家打分和矩陣解算實現指標的權重賦值，實現了對大型裝備系統裝船施工現場通風環境安全的量化評價，并對評價結果提出了分級應對措施，可供安裝施工現場的安全管控工作參考。