模糊分析法在海洋平臺吊機安全評估中的應用

邳 帥

[太重(天津)濱海重型機械有限公司技術中心，天津 300000]

模糊分析法在海洋平臺吊機安全評估中的應用

邳 帥

[太重(天津)濱海重型機械有限公司技術中心，天津 300000]

針對海洋平臺吊機的特點，分析了影響吊機安全的結構、機構、環境等因素，提出了一套完整的平臺吊機安全評估體系，并建立了模糊識別的平臺吊機安全評估模型，將模糊分析法運用到平臺吊機的綜合安全評估中。結果表明，模糊分析方法應用到海洋平臺吊機安全評估合理可行。

平臺吊機；安全評估；模糊評價

海洋平臺吊機是安裝在海洋平臺上的一種特殊起重機，通常由回轉體、起升機構、回轉機構、變幅機構、電氣控制系統等組成，主要用于平臺設備在甲板上的就位、平臺大型設備維修的協助、直升飛機運來物品的起吊等工作，還擔負著在平臺應急時人員撤離平臺的任務。

特殊的海洋環境給海洋吊機帶來了很大挑戰，且隨著海上作業水深的增加，海洋設備重量的增大，使得吊機的起升高度更高、起升重量更大、作業幅度更廣，因此吊機作業的安全性成為不容忽視的問題。若能對吊機的安全性進行全面的分析和評估，及時發現安全隱患，采取相應的措施，將是預防事故發生的重要手段[1]。

目前最常用的評估方法有模糊分析法和層次分析法。模糊分析法存在很大的隨機性和不確定性；層次分析法是一種定性和定量相結合的分析方法，所以實踐中通常用層次分析法來進行評估因素的權重分析，用模糊理論來進行對象模型的安全評估，結果準確合理。

與陸地吊機不同，平臺吊機還受到海洋環境的影響，本文針對海洋平臺吊機的特點，建立了一套完整的海洋平臺吊機安全評估體系，采用模糊分析法和層次分析法對海洋平臺吊機進行了安全評估。

2 海洋平臺吊機安全評估體系的建立

影響海洋平臺吊機的安全因素很多，通過以往的經驗統計，主要分為鋼結構、起升機構、回轉機構、人員和環境因素這四個方面，由此建立安全評估體系如圖1。

3 海洋平臺吊機綜合評價方法

本文采用層次分析法來確定各因素權重，應用l～9級標度法取值來得到兩兩判斷矩A=(aij)n×n陣，并采用方根法對判斷矩陣計算，計算其特征向量W=(w1,w2,…wn)T和進行一致性檢驗，判斷矩陣的含義如表1。

表1 標度定義

圖1 平臺吊機安全評估因素

設任一個安全因素含有m個指標，每個因素均有n個樣本，按c個級別的已知指標標準特征值進行識別，則其特征向量矩陣、標準特征矩陣為：

對各因素的相對隸屬度Cij及因素等級特征值的相對隸屬度Dih做歸一化處理：

(1)

建立基于權廣義距離平方和最小的模糊識別模型為：

(2)

amax、amin為樣本j的最小級別值與最大級別值。

由此得到最優相對隸屬度矩陣R=(rij)，評價項目權重向量為W=(w1,w2,…，wn)，評價等級分值向量為D=(1,2,3,4,5)，則綜合評價結果M=W·R·D，最終

(3)

4 實際算例

本文以某海洋平臺吊機為例對已建立的綜合評價模型進行檢驗，該類型平臺吊機廣泛應用于海上各種鉆井平臺、采油平臺、生活平臺、海上鋪管鋪纜船、起重船以及其他工程船舶，是平臺與外界及平臺內部貨物搬運的主要工具。主要參數：主臂長度：36.57m;回轉范圍：360°；主鉤起升負荷：50t×7.2m；主鉤工作半徑 ：7.2m～36.5m；副鉤起吊能力：10t×39m；副鉤工作半徑：8.5m～39m。

為了對平臺吊機進行安全評估，組織5名評價人員根據其詳細資料，分別對建立的評價因素體系進行打分，打分統計結果如表2、表3所示。以鋼結構因素為例進行計算，各因素的相對權重如表4至表7所示。

表2 安全等級劃分

表3 專家打分統計結果

表4 平臺吊機安全評估各因素判斷矩陣

表5 鋼結構各因素判斷矩陣

表6 結構連接各因素判斷矩陣

表7 強度破壞各因素判斷矩陣

根據表3的統計結果，建立綜合風險評價模型，結構連接、強度破壞的向量矩陣為：

它們所對應的級別標準特征矩陣為：

根據公式(1)可以求得相對隸屬度矩陣為：

根據(2)式可得到最優相對隸屬度矩陣為：

根據(3)式可求出結構連接、強度破壞兩個因素綜合得分為：

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，起升機構、回轉機構、人員及環境因素的綜合得分分別為：

由此看出，該海洋平臺吊機安全等級較好，在實際使用過程中，該吊機也未發生過安全事故，安全狀況良好，評價結果與實際相符。

5 結 論

(1)將層次分析法用于評估體系的權重分析中，建立了海洋平臺吊機安全評價模型,并利用相對最優隸屬度矩陣來進行模糊識別,使得模糊評價中的評價結果更加準確合理。

(2)本文建立的評估體系和安全評估方法是合理的，它能客觀地反映吊機各個方面安全的真實情況，給出綜合評價結果，對其他類型吊機也具有一定適用性，為海洋平臺吊機安全評估打下了良好基礎。

1 徐格寧，江凡. 基于模糊層次綜合法的起重機安全性評價[J].安全與環境學報，2010，10(2)：196-197.

2 俞中建，李振林，李波. 基于模糊綜合評判的橋式起重機金屬結構風險評估[J].起重運輸機械，2010，6：1-2.

3 胡靜波，倪大進，李泉. 安全評價方法在起重機中的應用[J].安全技術，2011，27(8)：6-8.

4 徐格寧，左榮榮，楊恒，李銀德. 基于模糊層次分析的門座起重機回轉機構狀態綜合評價[J]. 安全與環境學報，2012，12(1)：235-236.

5 林少芬，李槐賢，陳映秋等. 散貨船模糊綜合安全性評價的實現方法(四)[J].船舶工程，2000，4：55.

6 馬炎. 船舶機艙火災風險評估[D].天津大學，2007.

7 張小琴. 基于層次分析法的塔式起重機安全評價研究[J].福建工程學院學報，2012，10(3)：304-305.

8 許開立，陳寶智. 人-機系統安全評價的模糊數學模型及應用[J].中南工學院學報，1999，12(6)：49-53.

(責任編輯：譚銀元)

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 帥，女，工程師，主要從事船舶海洋工程專業結構設計工作。

U653

A

1671-8100(2016)04-0012-04