壓力容器風險評價指標體系構建

摘 要 針對統計中發現壓力容器的實際狀態與使用單位人員、設備、環境和管理高度相關的情況，遵循系統性、科學性、目的性、可操作性和定性定量相結合五項原則，以染色機為例，構建了染色機風險等級評估指標體系。借助yaahp軟件通過層次分析法確定各指標權重，采用模糊綜合評價法對杭州地區100臺染色機做風險評估，同時提出風險對策及建議。

關鍵詞 壓力容器 安全評價 層次分析法 模糊綜合評價法

中圖分類號 TQ051.3" "文獻標志碼 A" "文章編號 0254?6094（2025）02?0277?11

風險的概念最早在1895年由美國學者Haynes提出，1993年，威廉姆斯認為風險由發生損失的概率和損失造成的后果決定。我國學者孫祁祥認為風險是描述損失發生的不確定性，是一種狀態。一百多年來，風險的定義不斷改變，但究其根本，風險是客觀存在的，風險的構成因素有：風險、事故和損失。

國內學者對特種設備風險管理進行了大量研究，卿黎等為了研究電站鍋爐承壓部件失效模式，建立了正向FTF分析模型，為了分析電站鍋爐承壓部件失效和多因素影響，建立了指標評價體系。采用模糊綜合評價法，定性和定量地分析了電站鍋爐承壓部件的失效模式[1]。王利杰基于風險理論，以鍋爐為例，研究鍋爐使用階段可能存在的風險。通過分析鍋爐運行中存在風險指標和風險后果，建立了以技術因素、管理因素和運行因素為二級指標的分級評價模型，為鍋爐安全運行、檢驗和監管提供依據[2]。郝素利和王少英運用系統層次灰關聯的方法從6個方面對特種設備使用單位進行風險評價，對使用單位的監管模式進行雙隨機優化，引入第三方監管，有效保障特種設備的安全監管，為安全監管提供參考和依據[3]。發達國家工業發展迅速，對風險管理實際應用極為重視，其研究也處于較高水平，針對特定的設備出臺了相應規范文件。JIA G D等構建了預測性維護的設備完整性管理體系，介紹了體系的內容和實施。體系的實施能提高企業管理水平，降低成本，保障工廠安全運行[4]。RIHA D S等對300個老化分層壓力容器進行相對故障風險評估，針對風險評估受到材料、復雜應力、內部結構等影響，開發了可捕捉不確定性和可變性的概率框架。該框架用于預測缺陷行為的可變性以及缺陷位置的重要不確定參數[5]。綜上，我國對風險的管理與評價雖有較大的進展，但缺少針對小微企業容器風險評價和管理深入的定量分析，需要不斷完善理論并與實踐相結合。

目前染色機數量多且部分存在風險，筆者依據在用壓力容器設備風險事件發生的可能性、風險造成的損失以及事故發生導致的社會影響，以染色機為例選取評價指標，結合染色機的自身屬性和失效統計分析結果[6，7]，構建了包括人員、設備、環境和管理4個因素的染色機風險等級評估指標體系，風險等級分為1、2、3、4級，分別代表安全、基本安全、較不安全和不安全，用來判定不同情況下染色機的風險等級。運用層次分析法確定染色機風險評價指標體系各指標權重，運用模糊綜合評價法對在用的染色機進行風險評價。通過建立染色機風險等級評價指標體系和開展評價，進一步指導使用單位辨識風險等級相對較高的設備和設備中主要的風險隱患，引導使用單位降低染色機風險。

1 評價指標構建

1.1 指標選取原則

評價指標的選取影響下一步染色機風險評價結果的科學性和準確性，其選取原則應遵循：系統性原則、科學性原則、目的性原則、可操作性原則、定性定量相結合原則[8～11]。

a. 系統性原則。為保證評價結果的準確性，需要對染色機人員、設備、環境、管理4個方面進行分析后，選取評價指標。以系統理論為基礎，在系統性原則的指導下初步選取指標。為篩選出最核心的指標，選取時應盡量全面，以便指標體系能夠完整地呈現出染色機在使用單位中的基本情況。

b. 科學性原則。染色機風險等級評估指標體系的建立應在指標的選取、層次及構成等都符合客觀、合理科學的基礎上，并能真實反映研究的設備風險發展的演化狀態，堅持科學的原則從不同的角度進行染色機風險能力的衡量。應以科學的態度選擇指標，才能做出真實有效的評價。

c. 目的性原則。建立指標體系的目的是將其用于在用染色機的風險評價，以了解風險所在與風險程度。所選指標應能夠反映染色機使用過程的特征。

d. 可操作性原則。評估指標體系應符合企業實際，簡潔明了，易于操作，盡量避免各指標之間存在重合。選取的指標應盡可能從現有資料中獲取，選取的評價方法要便于實際染色機風險等級估。

e. 定性定量相結合原則。評價結果應符合全面性、系統性、客觀性。定性指標依據經驗，多受主觀因素影響;定量指標存在著部分指標無法量化，指標體系構建不完全。將定性與定量結合，可實現指標互補，做出更全面、更有效的判斷。設計染色機風險等級評估指標體系時，要系統地分析影響染色機風險的因素。

1.2 評價指標建立

染色機風險等級評估指標體系指標提取的方法有總結歸納法、文獻調研法、資料分析法、實地調研法、事故案例分析法等。指標體系初步建立后，利用專家問卷法，對所選的指標進行篩選，最終確定染色機風險等級評估指標體系。

體系通過綜合其他學者提出的指標，實現指標選取全面;咨詢專家，根據染色機使用過程中各種情況，對指標進行細分;分析染色機事故案例，總結事故原因，提取可反映染色機真實情況的指標。結合上述方法，體現出體系指標選取條理性、層次性和真實性。

構建的染色機風險等級評估指標體系以風險等級作為一級指標，二級指標包含人員因素、設備因素、環境因素和管理因素。人員因素包括操作人員配置、安全教育培訓、人員應急能力、違規操作與指揮、操作人員持證時間5個三級指標;設備因素包括介質氯濃度、介質危險性、年故障次數、容器及儲存介質總價值、設備使用時間、設備及安全附件情況、定期檢驗情況、高負荷運行時間8個三級指標。環境因素包括自然災害發生情況、水源中氯濃度、使用場所、單元內人員密度4個三級指標。管理因素包括設備資料、安全檢查及執行、安全操作規程、應急管理能力4個三級指標，指標體系參見表1。

1.3 評價指標釋義

1.3.1 人員因素

操作人員配置：每臺染色機操作人員數量。

安全教育培訓：每年度參加安全教育培訓的累計時長。

人員應急能力：采用處置歷次突發事件的平均時間進行衡量。

違規操作與指揮：采用員工人均年度違規現象次數進行衡量。

操作人員持證時間：操作人員人均持證時間。

1.3.2 設備因素

介質氯濃度：染色機介質中氯離子的濃度。

介質危險性：染色機儲存介質的危險性，主要考慮介質的物理狀態、毒性、可燃性等因素。

年故障次數：染色機年度故障次數。

容器及儲存介質總價值：染色機以及儲存介質的總價值。

設備使用時間：染色機的使用時間。

設備及安全附件情況：染色機的快開門式和無快開門式壓力表、安全閥等安全附件的配置、運行及檢驗情況。

定期檢驗情況：染色機上次定期檢驗由檢驗機構所判定的結論。

高負荷運行時間：染色機平均每天在3/4負荷以上運行的時間。

1.3.3 環境因素

自然災害發生情況：用年均自然災害發生的次數表示。

水源中氯濃度：染色機外接水源中氯離子的濃度。

使用場所：染色機的使用場所對其安全管理提出的不同要求。

單元內人員密度：染色機單元邊界500 m半徑范圍內常住人口數量。

1.3.4 管理因素

設備資料：染色機的出廠資料、年度報告及檢驗資料。

安全檢查及執行：以定期檢查和隱患排查情況反映。

安全操作規程：企業制訂并培訓操作設備需遵守的規章和程序。

應急管理能力：員工發現隱患及處理情況。

2 評價指標體系權重

層次分析法是定性定量相結合的決策分析方法，利用比較來解決決策問題。層次分析法用來解決染色機風險等級評估指標體系二級指標和三級指標的權重確定，解決無法準確量化的問題，其步驟如下。

構建判斷矩陣。邀請專家對同一層次內的n個指標兩兩因素之間的相對重要性打分，打分依據采用層次分析法中的九標度法，見表2。

根據打分數值，建立判斷矩陣A，用a表示a與a相比的重要程度（m、n分別代表因素的個數），即：

一致性檢驗。計算判斷矩陣A的最大特征值λ：

式中 W——各評價指標的權重。

層次分析法計算一致性比例CR，公式如下：

其中，一致性指標CI為：

RI為隨機一致性指標，取值參見表3。

CR為隨機一致性比例，若CR≤0.1，則判斷矩陣通過一致性檢驗，權重數值合理。

根據專家評分法，得出二級指標和三級指標的相對重要度，具體見表4～8。

利用yaahp軟件中的群決策功能（圖1），選用加權算術平均法，對各個專家的判斷矩陣進行加權算數平均，得出二級指標和三級指標權重（表9、10）。

通過表中所列權重可以看出，“人員因素”的重要度遠大于其他3個因素，其中，三級指標中“違規操作與指揮”“安全教育培訓”“人員應急能力”的重要度遠高于其他各指標。染色機的使用單位應加強安全培訓的力度，落實安全操作的規程，每個季度都要舉行應急演練，提升人員的安全意識。“水源中氯濃度”和“介質氯濃度”的重要度也相對較高，染色機的使用單位應嚴格控制介質和外接水源中的氯離子濃度，盡量避免設備發生應力腐蝕，出現缺陷，導致事故。

3 風險評價指標體系應用研究

將染色機風險等級評價指標體系應用于杭州市印染企業在用染色機的實際評價中，根據印染企業在用染色機的實際情況，結合通用標準，確定三級指標的風險等級。用模糊綜合評價法對在用染色機進行風險評價，根據評價結果，提出風險決策建議。

3.1 指標評價等級確定

對于染色機風險指標等級的確定，根據在用壓力容器設備風險事件發生的可能性、風險造成的損失以及事故發生導致的社會影響，基于染色機評價指標體系，遵從指標值與安全程度成正相關越高越優，指標值與安全程度成負相關越低越優的原則[12]。染色機風險等級的評定是通過查找文獻和采納專家建議，結合杭州地區實際環境條件和相關標準的規定要求，將風險等級分為1、2、3、4級，分別代表安全、基本安全、較不安全和不安全（表11）。

3.2 模糊評價矩陣構建

通過調查問卷法和專家打分法，結合染色機風險評定等級，可避免人為主觀性，得出更加切合實際的模糊評價矩陣，求得每個指標的隸屬程度，構建模糊評價矩陣。

模糊評價矩陣構建的具體步驟：抽選100臺杭州印染企業在用的染色機數據;計算各項評價

根據各指標的等級隸屬程度，構建模糊評價矩陣R：

3.3 模糊運算及風險評價

采用“積-和”模糊算子，將權重集合W與模糊評價矩陣R合成，得到評價結果Y。

根據第2節得到的各指標權重W，分別對染色機風險分級評估指標體系的4個因素進行模糊綜合評價，求出：

Y={0.0522，0.0974，0.0502，0.1682}

Y={0.0728，0.0051，0.0517，0.1260}

Y={0，0.0010，0.0885，0.1300}

Y={0.0018，0.0010，0.0050，0.0665}

根據結果可以得到，人員因素中，隸屬于4級的程度為5.22%，隸屬于3級的程度為9.74%，隸屬于2級的程度為5.02%，隸屬于1級的程度為16.82%，表明人員因素指標處于安全狀態;設備因素中，隸屬于4級的程度為7.28%，隸屬于3級的程度為0.51%，隸屬于2級的程度為5.17%，隸屬于1級的程度為12.60%，表明設備因素指標處于安全狀態;環境因素中，隸屬于4級的程度為0%，隸屬于3級的程度為0.10%，隸屬于2級的程度為8.85%，隸屬于1級的程度為13.00%，表明環境因素指標處于安全狀態;管理因素中，隸屬于4級的程度為0.18%，隸屬于3級的程度為0.10%，隸屬于2級的程度為0.50%，隸屬于1級的程度為6.65%，表明管理因素指標處于安全狀態。

總的模糊評價矩陣為：

根據第2節得到的二級指標權重為：

W={0.4505，0.2556，0.2195，0.0744}

采用“積-和”模糊算子，將權重集合W與模糊評價矩陣R合成，得到評價結果Y：

Y={0.0423，0.0455，0.0556，0.1415}

根據所得到的結果，按照最大隸屬度的原則，染色機風險隸屬4級的程度為4.23%，染色機風險隸屬3級的程度為4.55%，染色機風險隸屬2級的程度為5.56%，染色機風險隸屬1級的程度為14.15%，所以整體100臺染色機的風險等級為1級，屬于安全狀態。說明在用的100臺染色機在監管機構和使用單位的管理下，安全運行平穩。

3.4 風險對策及建議

根據模糊綜合評價結果可以看出，整體100臺染色機的風險等級均在安全狀態，通過走訪調研和使用單位問卷結果，可以看出，在部分指標中仍然存在風險，有：“操作人員配置”“安全教育培訓”“設備使用時間”“設備及安全附件情況”“定期檢驗情況”“設備資料”。在指標權重中，“安全教育培訓”“人員應急能力”“違規操作與指揮”“介質氯濃度”“水源中氯濃度”等指標權重較大。針對以上指標，提出相應的對策及建議：

a. 加大安全培訓力度，嚴格安全規范檢查。提高員工的安全素質，定期組織員工安全培訓，未通過考核者應加大培訓力度，考核通過后上崗。部門應定期進行安全檢查，著重檢查壓力容器有高風險的位置和容易出現的失效，書寫安全檢查報告，分析設備的安全趨勢，保證設備的安全運行。

b. 增加操作人員配置，規范人員安全操作行為。部分企業機械化程度較高，存在著一人管理多臺染色機的情況。企業應增加操作人員配置，實行合理的輪班制度，避免多臺染色機同時故障時缺少操作人員而出現事故。操作人員操作染色機出現不規范行為，例如染色機運行時用手扯布、私自裝卸螺絲等。企業應規范員工行為，廠內應在顯眼處張貼染色機設備操作規程，各部門應組織人員巡查記錄員工行為，加大懲罰力度，杜絕不規范行為的發生。

c. 染色機應按期檢驗。使用單位和檢驗部門應對染色機按期檢驗，使用單位應妥善保管設備的相關資料。針對染色機快開門式結構應著重檢查其安全附件，避免出現因安全附件失效導致事故。

d. 加強設備的日常防護和保養。日常操作和使用設備時，應按照規章和程序。定期對染色機進行防護和保養，若發現設備出現滴漏或故障，應立即停車檢修，找制造單位或有資質的單位進行維修，不得讓設備帶病運行或私自維修。使用單位應重點關注使用時間較長的設備，有關部門應對染色機制定合理的退役時間，避免因設備使用時間過長，產生過高的維修成本，或導致事故。

e. 嚴格控制染色機的氯離子濃度。染色機使用單位應嚴格控制染色機使用介質中氯濃度和外接水源中的氯濃度，不得因為經濟效益而選用含氯離子多的促染劑和帶有氯離子的外接水源。建議設計制造單位未來在對染色機進行設計時可注意優化結構避免染液積聚，選用防腐蝕性能好的材料，還可以考慮增加防腐蝕內襯，比如鋁、鈦、非金屬材料。促染劑廠商也可多開發無氯促染劑。

f. 建立小微企業壓力容器數據平臺。建立小微企業壓力容器數據平臺，通過檢驗單位將檢驗完成的壓力容器數據導入，使用單位可隨時登錄平臺查看本單位的設備的安全情況、使用時間和下次檢驗日期，可有效督促使用單位對設備按期檢驗。平臺可提示設備的事故預防措施和事故發生后的應急事項，可防止事故發生及事故發生后的損失擴大。

4 結束語

以杭州地區印染企業在用的100臺染色機為例，運用構建的染色機風險等級評價指標體系進行風險評價。基于使用單位的視角，結合杭州地區實際情況構建了三級指標的評價等級;運用了層次分析法求得染色機風險評價指標體系各級指標權重，基于模糊綜合評價法構建了模糊評價矩陣，采用“積-和”模糊算子將染色機各級指標權重和評價矩陣結合，得到了人員、設備、環境、管理4個因素的二級指標和三級指標的風險程度，綜合評定在用100臺染色機的整體風險水平。選用層次分析法和模糊綜合評價法，對于指標體系的關鍵的風險點，小微企業的操作人員可以辨識本單位的安全狀況，直觀地參與評分，應用評分結果找出相對風險比較高的設備，進行改進和安全管理。

評價結果顯示在用染色機風險等級均為安全狀態，根據綜合結果顯示，仍有部分指標存在風險。使用單位應關注設備潛在風險，做好事故預防和應急管理工作。

參 考 文 獻

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