現(xiàn)場通風環(huán)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(shè)備系統(tǒng)，由于其包含的設(shè)備臺套數(shù)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(xiàn)場的空氣質(zhì)量管控工作一直是建造單位安全監(jiān)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(jié)構(gòu)的密閉式空間，艙內(nèi)電焊、打磨、氣焊、礦物棉包敷、涂裝等施工內(nèi)容都是典型有害氣體污染源。據(jù)安全生產(chǎn)管理領(lǐng)域已有的測算成果,在作業(yè)的高峰期，現(xiàn)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(yè)現(xiàn)場都配置有通風系統(tǒng)，為作業(yè)點設(shè)置了大量的風機、濾網(wǎng)等設(shè)施，各施工單位也在風道設(shè)計優(yōu)化和通風效能控制上投入了大量的資源，但是在當前工業(yè)技術(shù)水平下，氣體相關(guān)的安全事故仍未徹底杜絕。

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

1 施工現(xiàn)場通風系統(tǒng)

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

一般情況下系統(tǒng)與大氣的通風點設(shè)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(nèi)均設(shè)置多個風機接力通風，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖

2 安全評價指標體系建立

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

參照通風系統(tǒng)領(lǐng)域已有的研究成果，依據(jù)通風系統(tǒng)的設(shè)備組成和安全生產(chǎn)環(huán)境影響要素，建立大型裝備系統(tǒng)裝船施工現(xiàn)場通風環(huán)境安全指標評價體系如下頁圖3 所示。

圖3 指標體系結(jié)構(gòu)圖

3 評價指標因子權(quán)重確定

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

3.1 建立遞階層次結(jié)構(gòu)

層次分析法（AHP）在實際問題的應(yīng)用中，從目標問題出發(fā)，根據(jù)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(guān)系結(jié)構(gòu)；大型裝備系統(tǒng)裝船施工現(xiàn)場通風系統(tǒng)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(jié)構(gòu)如圖3 所示。

3.2 構(gòu)造對比判斷矩陣并賦值

對比判斷矩陣用以體現(xiàn)當前人們對因素重要程度的認知，采用自然數(shù)1～9 及其倒數(shù)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(jù)層次結(jié)構(gòu)和專家意見賦值計算，構(gòu)造各維度指標判斷矩陣，根據(jù)本領(lǐng)域已有的研究成果，將標度設(shè)置為1～9 級及其倒數(shù)，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(shè)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(jiān)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(shù)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(quán)值，即完成層次單排序。考慮到判斷矩陣的形成基礎(chǔ)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(wěn)定的第三方參照基點，存在結(jié)果出現(xiàn)邏輯性錯誤的可能，因此需要通過一致性檢驗環(huán)節(jié)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(yīng)階數(shù)的RI 值。λmax為該矩陣最大特征根，n 為矩陣階數(shù)，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(jù)層次分析領(lǐng)域內(nèi)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(quán)重賦值

按照層次結(jié)構(gòu)，分別確定措施及準則各層因素指標的權(quán)重，數(shù)值如表9 所示。

表9 權(quán)重值

4 現(xiàn)場通風環(huán)境綜合安全評價

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

5 結(jié)語

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

最后可將現(xiàn)場通風環(huán)境運行狀態(tài)根據(jù)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(xiàn)場運行正常，施工現(xiàn)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(xiàn)場能夠繼續(xù)運行，施工現(xiàn)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(yīng)用層次分析法，從通風動力、風道結(jié)構(gòu)、換氣效果、設(shè)施配置、歷史安全和現(xiàn)場管理6 個維度提出25 項量化評價因子，形成了現(xiàn)場通風環(huán)境的安全評價指標體系，結(jié)合專家打分和矩陣解算實現(xiàn)指標的權(quán)重賦值，實現(xiàn)了對大型裝備系統(tǒng)裝船施工現(xiàn)場通風環(huán)境安全的量化評價，并對評價結(jié)果提出了分級應(yīng)對措施，可供安裝施工現(xiàn)場的安全管控工作參考。