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離心壓縮機(jī)組事故樹(shù)模糊綜合評(píng)價(jià)分析研究

文檔作者：陳蘭英郝點(diǎn) 錢(qián)小平文檔來(lái)源：中國(guó)石油大學(xué)(華東)機(jī)電工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月17日
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廣場(chǎng)
離心壓縮機(jī)組一般南大型離
心式壓縮機(jī)、驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)(或燃
氣輪機(jī)、煙氣輪機(jī))及輔機(jī)組成，
在化肥、乙烯、煉油、化工等石化
行業(yè)屬于關(guān)鍵動(dòng)力設(shè)備。這些設(shè)
備轉(zhuǎn)速高、流量大、功率大，一旦
因故障或事故停車(chē)，就會(huì)影響整
個(gè)裝置的正常生產(chǎn)，造成重大經(jīng)
濟(jì)損失。因此，深入開(kāi)展離心壓縮
機(jī)組安全運(yùn)行研究，對(duì)保證設(shè)備
安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行是非常必要
的。
事故樹(shù)分析方法(FTA)根據(jù)
系統(tǒng)可能發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的事故
所提供的信息，建立樹(shù)形圖，通過(guò)
定性定量分析，去尋找事故發(fā)生
的主要原因；模糊綜合評(píng)價(jià)是利用
模糊數(shù)學(xué)方法將模糊的安全信息
定量化，從而對(duì)多因素進(jìn)行定量
評(píng)價(jià)與決策。
在離心壓縮機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過(guò)
程中，往往存在局部正常、局部故
障的狀態(tài)，且機(jī)組可能出現(xiàn)的不
確定因素很多。單一采用FTA時(shí)，
僅僅重在分析某一特殊故障對(duì)整
個(gè)系統(tǒng)的影響，且只考慮(0，1)狀
態(tài)的事件。因此，有必要結(jié)合模糊
評(píng)價(jià)方法彌補(bǔ)fTrA的單一性，建立
一套更為完善和實(shí)用的分析與評(píng)
估體系。
本文應(yīng)用事故樹(shù)一模糊綜合
評(píng)價(jià)分析方法對(duì)離心壓縮機(jī)組安
全運(yùn)行水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，合理簡(jiǎn)化
模糊評(píng)價(jià)復(fù)雜計(jì)算的同時(shí)，又可
以彌補(bǔ)FFA評(píng)價(jià)方法的不足，最后
得到的整體性評(píng)價(jià)結(jié)論，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)
設(shè)備的管理具有實(shí)際參考價(jià)值。
離心壓縮機(jī)組事故樹(shù)
模糊綜合評(píng)價(jià)分析研究
陳蘭英郝點(diǎn)錢(qián)小平
(中國(guó)石油大學(xué)(華東)機(jī)電工程學(xué)院山東東營(yíng)257061)
【摘要】離心壓縮機(jī)組整體安全運(yùn)行水平具有很強(qiáng)的模糊性，單一的
評(píng)價(jià)方法又有自身的局限。本文采用事故樹(shù)一模糊綜合評(píng)價(jià)分析方
法，根據(jù)事故樹(shù)分析結(jié)果，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)體系，確定評(píng)價(jià)集
及各級(jí)指標(biāo)權(quán)重，基于此建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型，得到離心壓縮機(jī)組
整體安全運(yùn)行水平的定量評(píng)價(jià)結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】離心壓縮機(jī)組事故樹(shù)模糊評(píng)價(jià)
1 事故樹(shù)一模糊綜合評(píng)價(jià)分
析步驟
事故樹(shù)一模糊綜合評(píng)價(jià)分析
方法的步驟是：首先進(jìn)行FTA分
析，基于FTA評(píng)價(jià)結(jié)果，建立模糊
綜合評(píng)價(jià)模型，通過(guò)多級(jí)模糊綜
合評(píng)判，得出離心壓縮機(jī)組安全
運(yùn)行水平的評(píng)價(jià)結(jié)論。
1．1事故樹(shù)分析[1】
離心壓縮機(jī)組因設(shè)備故障出
陳蘭英(1 985一) 女，碩士研究生，研究方向石油化工安全技術(shù)、
安全管理。
4 I石油和化工設(shè)備 20o9 。
現(xiàn)的運(yùn)行不良情況主要有：喘振、
密封失效、排氣量不足、排氣溫度
不正常、油溫高、油壓低、噪聲大、
軸承過(guò)熱、轉(zhuǎn)子振動(dòng)、轉(zhuǎn)子軸位移
大等【21。在離心壓縮機(jī)組FTA分析
中，頂事件選為機(jī)組運(yùn)行不良，十
種常見(jiàn)故障形式為中間事件，再
往下細(xì)分，直到不能再分或不必
再分為止。
由于該事故樹(shù)比較復(fù)雜，本
文采用合成法編制事故樹(shù)，見(jiàn)圖1：
分別將十種常見(jiàn)故障形式選為頂
事件編制子事故樹(shù)，最后再合成。
根據(jù)事故樹(shù)的定性、定量分析方
法，求得每個(gè)子事故樹(shù)的最小割
集和頂事件發(fā)生概率。
獨(dú)立近似法計(jì)算頂事件發(fā)生
概率：
P( )=l_兀(1
，
q (1)
式中：
P(T)一頂事件發(fā)生概率；
r一最小割集的序數(shù)；
k一最小割集數(shù)；
X∈E一屬于第r個(gè)最小割集
的第i個(gè)基本事件；
q．一第i個(gè)基本事件的發(fā)生概
率。
由式(1)可計(jì)算出各個(gè)子事
故樹(shù)頂事件的發(fā)生概率。
1．2模糊綜合評(píng)價(jià)[3]
模糊綜合評(píng)價(jià)的基本原理為：
把評(píng)價(jià)對(duì)象的多種因素按屬性分
類(lèi)，然后對(duì)每一類(lèi)因素進(jìn)行初級(jí)綜
合評(píng)價(jià)，最后對(duì)初級(jí)評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)
行高級(jí)評(píng)價(jià)，具體評(píng)價(jià)步驟如下：
(1)建立因素集u={u ，u，，? ，
11 }和評(píng)判集V={v ，v，，? ，v }；
(2)建立單因素評(píng)判矩陣{R．，
R，，? ，R：}和總的評(píng)價(jià)矩陣R；
(3)采用層次分析法求得一
級(jí)、二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重{w，，
W2， ? ，Wk}和W；
(4)一級(jí)模糊綜合評(píng)判；
(5)二級(jí)模糊綜合評(píng)判。
2 綜合分析應(yīng)用實(shí)例
2．1建立因素集【4】
因素集是評(píng)價(jià)對(duì)象的各種因
素所組成的集合。根據(jù)事故樹(shù)分析
結(jié)果，選取最小割集數(shù)最多(也即
誘發(fā)因素最多)的四種故障形式：
喘振、轉(zhuǎn)子振動(dòng)、密封失效、排氣
量不足作為離心壓縮機(jī)組安全運(yùn)
行水平的一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，選取各自
對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵重要度最大的幾個(gè)基
本事件作為二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。
在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，可由統(tǒng)計(jì)的
基本事件發(fā)生概率，根據(jù)式(1)計(jì)
算頂事件發(fā)生概率，選取發(fā)生概率
最大的幾種故障形式作為一級(jí)評(píng)
價(jià)指標(biāo)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整因素
集，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以此使評(píng)
價(jià)結(jié)果更為精確。
基于以上分析，本文選取喘
振、轉(zhuǎn)子振動(dòng)、密封失效、排氣量
不足建立因素集，即：
U={ul，u2，u3，u4}
= {喘振，轉(zhuǎn)子振動(dòng)，密封失
效，排氣量不足}
其中，
H1-~{c1，e2，c3，c4}
= {防喘振系統(tǒng)故障，實(shí)際流
量小于喘振流量，出口壓力低于管
網(wǎng)壓力，運(yùn)行參數(shù)不穩(wěn)定}；
1 }
112 {05’ c6’ c7， 08}
= {轉(zhuǎn)子不平衡，油膜振蕩，共
振，摩擦}；
I13 1 c9’ c10’ 131l i
= {密封端面破壞，輔助密封
失效，密封附件失效}；
／1 l }
4 {(3l2’ cl3’ cl4}
= {進(jìn)氣濾清器故障，壓縮機(jī)
轉(zhuǎn)速降低，泄漏量增大}。
最終建立離心壓縮機(jī)組安全
運(yùn)行水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖2。
2．2建立評(píng)判集
評(píng)判集是等級(jí)的集合，因此應(yīng)
根據(jù)需要確定評(píng)判結(jié)論，評(píng)判集中
每一個(gè)因素代表某一故障形式的
狀態(tài)所在的安全級(jí)別。
V={Vl，V2，V3，V4， V5}
= {危險(xiǎn)，較危險(xiǎn)，臨界，較
安全，安全}
= {I， Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ ，V }
= {5，4，3，2，1}
2．3計(jì)算各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重
采取專(zhuān)家訪問(wèn)調(diào)查方法，利用
層次分析法構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的各
級(jí)比較矩陣，進(jìn)而計(jì)算各子因素集
的權(quán)重，并檢驗(yàn)和修正判斷矩陣的
一致性問(wèn)題，計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)l3． ，
計(jì)算結(jié)果如表1。
2．4一級(jí)模糊綜合評(píng)判
根據(jù)離心壓縮機(jī)組實(shí)際運(yùn)行
狀況，組織專(zhuān)家組，采取調(diào)查評(píng)分
的方法，由不同的專(zhuān)家從不同的著
眼點(diǎn)進(jìn)行打分。在實(shí)例驗(yàn)證模型
中，這些參數(shù)是可以模擬的，現(xiàn)假
設(shè)得到四個(gè)子因素集的評(píng)判矩陣
R ，R，，R ，R 如下：
f0．1600 0．4070 0．4230 0．1000 0 、
1 0．1740 n5300 0．2780 0．0120 0 ．0060 1
尺l I n425o Q3350 0．2400 o o I
o 0250o 0 750o o 0 l
2oo9． 。．石油和化工設(shè)備f 5
廣場(chǎng)
一級(jí)指標(biāo) 權(quán)重 二級(jí)指標(biāo) 權(quán)重
防喘振系統(tǒng)故障 n3098
喘振 n5152 實(shí)際流量小于喘振流量 2O97
出口壓力低于管網(wǎng)壓力 4117
運(yùn)行參數(shù)不穩(wěn)定 0668
轉(zhuǎn)子不平衡 3994
轉(zhuǎn)子振動(dòng) 2892 油膜振蕩 Q3599
共振 Q1595
摩擦 Q0812
密封端面破壞 n6
密封失效 n1293 輔助密封失效 n2
密封附件失效 2
進(jìn)氣濾清器故障 n1047
排氣量不足 n0663 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低 2583
泄漏量增大 0．637
fn1000 n1903
尼=1 0．2100 0．3 100
1 0A200 0．3100
0．2300 0．3300 0．1SOO'~
0．1700 0．1600 0．5500 l
n 1400 0．1000 0．0300 J
f0．18O0 0．2400 Q2400 0．19O0 n15。0 1
兄 l 0．280o 0．3400 0．2100 0．I20o 0．0500 l
1 0．180o O2780 Q53∞ 0．0l加 0 J
由表1可知，四個(gè)子因素集的
權(quán)重w。，W2，W3，W4：
W．=(0．3098，0．2097，0．4117，
0．0688)
W =(0．3994，0．3599，0．1595，
0．0812)
W =(0．6000，0．2000，0．2000)
W =(0．1047，0．2583，0．6370)
采用加權(quán)平均算子 (，①)，
可得四個(gè)子因素集的一級(jí)模糊綜
合評(píng)判向量：
6 l石油和化工設(shè)備． 。o9 。
B ：W ·R =(0．2611，0．3923，
0．3397，0．0056，0．0013)
B =W ·R =(0．2150，0．2965，
0．2540．0．1659，0．0687)
B，：W ·R，=(0．1860，0．2380，
0．2000．0．2500，0．2060)
B =W ‘R =(0．2058，0．2900，
0．4169．0．0585．0．0286)
2。5二級(jí)模糊綜合評(píng)判
根據(jù)一級(jí)模糊綜合評(píng)判結(jié)果，
建立二級(jí)模糊綜合評(píng)判矩陣R：
J石I
B
B
Ba
由表1可知，因素集u的權(quán)重：
W=(0．5152，0．2892，0．1293，
0．0663)
則可得二級(jí)模糊綜合評(píng)判向
量：
B=W ·R
= (0．5152，0．2892，0．1293，0．0663)·
0．2611 0．3923 0．3397 0．O056 0．0ol3
0．2150 2965 0-2540 0．1659 0．0687
0．1860 0．2380 0-200o 0．25oo O． o(
0．2058 0．2900 0．4169 0．0585 0．0286
= (0．2343，0．3378，0．3020，0．087l，
0．0554)
因?yàn)閍tL-．級(jí)模糊綜合評(píng)判向
量己進(jìn)行了歸一化，采用加權(quán)平均
法即可以得到離心壓縮機(jī)組安全
運(yùn)行水平綜合分析的最終結(jié)果：
v = Σb，
= (0．2343×5)+(0．3378×4)
+(0．3020×3)+(0．0871×2)+
(0．0554×1)
= 3．6583
因?yàn)関=3．6583，所以可以得出
結(jié)論：該離心壓縮機(jī)組的整體安全
運(yùn)行水平評(píng)價(jià)結(jié)果居于評(píng)判集中
“臨界狀態(tài)”偏向“較危險(xiǎn)”。
3 結(jié)論
(1)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是模糊
綜合評(píng)價(jià)中的首要任務(wù)，本文提出
基于事故樹(shù)分析結(jié)果建立離心壓縮
機(jī)組安全運(yùn)行水平指標(biāo)體系，通過(guò)
多級(jí)模糊綜合評(píng)判，得出離心壓縮
機(jī)組整體安全運(yùn)行水平的定量評(píng)價(jià)
結(jié)果。提出的事故樹(shù)一模糊綜合評(píng)
價(jià)分析方法具有科學(xué)合理、簡(jiǎn)潔可
行的特點(diǎn)，有利于現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。
(2)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可根
據(jù)具體情況編制事故樹(shù)，建立相應(yīng)
的因素集和評(píng)判集。采用層次分析
法確定各級(jí)權(quán)重和評(píng)判矩陣，需要
運(yùn)用到專(zhuān)家評(píng)分，因此應(yīng)重視專(zhuān)家
組的選擇，以保證評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確
性。四日(參考文獻(xiàn)下轉(zhuǎn)19頁(yè))

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