有机热载体炉专家权重评价方法解析

（1）依托工程概况

有机热载体炉运行风险实例以长沙市市政维护油料场的一台有机热载体炉为例。有机热载体炉炉型为YY（Q）W-600YQ，主要用于生产沥青，制造日期为2005年5月1日，投用日期为2007年8月1日，额定工作压力为0.8MPa，实际使用压力为0.4MPa，整个有机热载体炉系统布置图如图2-6所示。采用注入式开式系统。

（2）专家权重的确定

有些安全评价，专家评分时，通常假定专家的权重一样，但实际上，通常由于职称学历、工作背景和从事行业时间长短不一，评价专家的权重和经验值也不尽相同。专家自身的权重应当按照其职称、担任有机热载体炉检测工作时间、掌握有机热载体炉运行风险相关理论的程度及了解本台有机热载体炉运行的程度而综合确定^[46，48]，有机热载体炉专家权重体系见表5-2。

对于表格中的职称栏是根据评职称的难易以及一般需要的工作时间，分别用数字1、3、6、8和10的分值进行表示，然后归一化处理得到相应的权重；对于有机热载体炉检测工作时间、有机热载体炉运行风险了解程度和对本台有机热载体炉运行风险了解程度的这几项指标分值也是根据以上道理推出。经调查，学历职称、从事有机热载体炉运行工作时间等几个指标的重要程度基本相近，因此，在这里认为各指标权重一样，把各位评价专家相应分指标权重相加，再统一进行归一化处理，这样就可以得到各位评价专家的权重。

表5-2 有机热载体炉专家权重体系

在本次评价中，我们邀请职称、学历、工作经历不同的5位有机热载体炉检测专家，根据每位评价专家背景情况求和得出专家权重，然后再进行归一化处理，实际权重见表5-3。

表5-3 有机热载体炉专家实际权重

注：括号中数据为权重。

（3）底层指标风险评估

对于人子系统指标层中各评价指标的风险评估值由5位专家进行打分确定，其中，V_1ij表示第j个专家对第i个指标所确定的风险值。

所以，人子系统中各指标层的评价指标风险值为

同理，机子系统中各指标层的评价指标风险值由专家打分法可得

环境子系统中各指标层的评价指标风险值如下为

对于操作子环境：

对于辅机系统环境：

对于有机热载体炉运行介质子环境：

对于锅炉房及系统空间布置子环境：

对于管理子环境：

（4）熵度法确定底层指标的权重

在安全评价过程中，权重表示对被评价对象不同侧面不同层次重要程度的定量分配，对各安全评价因子在总体评价中的作用进行区别对待。确定权重系数的方法有很多种^[47，48]，如德尔菲法、层次分析法、模糊聚类法、熵值法、灰色关联度法和路径分析法等。为了提高安全评价结果的精度和可信度，采用熵权来反映各底层指标的权重。熵和极大熵原理正在被应用于各种安全信息和安全评价等问题之中^[48]。

对于人这个子系统，计算各底指标熵得

求得底层指标熵权：

从上述计算结果对比可知：指标熵与指标的熵权变化相反，指标熵越小指标的熵权反而越大，意味着评价专家对该指标的把握性越大，不确定性越小。由此可见，熵权值只代表专家对各评价指标提供信息多寡的程度，其与专家对指标的了解程度有极大的关系。

同样，根据熵权法计算机子系统中的各评价指标层的权重为

环境子系统中指标层的指标权重为

对于操作环境：

对于辅机系统环境：(www.xing528.com)

对于有机热载体炉介质运行环境：

对于管理环境：

（5）AHP确定其余层指标的权重

1）构造判断矩阵。层次分析法确定权重的关键是进行评价指标的两两比较评分。比较评分可用Satty提出的1～9标度法，其认为人们在估计成对事物的差别时，可用五种判断等级进行描述，指标比较的分值见表5-4。判断矩阵中的数值可以根据资料、专家评价及其对本问题的了解状况等加以综合平衡后给出。

2）求解指标权重。按照表5-4对指标进行比较，可得到判断矩阵，求解该矩阵的最大特征值并把其对应的特征向量进行归一化处理得到各因素的权重^[48]，这里采用直接求解指标权重。

表5-4 指标比较的分值（1～9比例标度法）

3）判断矩阵的一致性检验。有机热载体炉运行人-机-环境系统的复杂性以及认识的局限性，在各影响因素重要性的判断上及相应所构造的判断矩阵不一定很妥当。因此对判断矩阵要进行一致性检验[48]，如下所示：其中，。

当C.R.≤0.10，判断矩阵具有一致性。其结果是可以接受的。

考虑到n的影响，引进随机性一致性比值指标，其中的R.I.为平均随机一致性指标。给出了500样本判断矩阵计算的平均随机一致性指标检验值见表5-5。

表5-5 500样本判断矩阵的平均随机一致性比率指标R.I.

4）AHP计算权重实例。第2层次的人-机-环境系统的判断矩阵见表5-6。

表5-6 有机热载体炉人-机-环境系统的判断矩阵

计算出，，，R.I.=，，满足一致性要求。

同理，可得第3层次的环境系统的权重为，满足一致性要求。

（6）人-机-环境系统的综合评估

对于人子系统：

同理，机子系统：

对于操作环境：

对于辅机系统环境：

对于有机热载体炉运行介质环境：

对于管理环境：

对于环境子系统：

对人机环境系统：R=1.722

（7）评估结果分析

从上述司炉工、有机热载体炉及其系统环境的安全评价结果可以得出：

1）有机热载体炉人-机-环境整个系统安全评价综合值是1.722，其值为1级风险和2级风险之间，也就是介于中低度风险之间，而且更偏向中度风险，所以，要对整个有机热载体炉系统进行综合监测。

2）有机热载体炉人-机-环境各子系统的风险值分别为1.830、1.293、1.749，其值为1级风险和2级风险之间，也就是位于中低度风险之间，其风险值从大到小排序为司炉工子系统风险、环境子系统和有机热载体炉机子系统，这进一步表明有机热载体炉安全运行系统中司炉工的影响因素占的比重很大。

3）在环境子系统中，锅炉房及系统空间布置综合风险为2.794，其值为2级风险和3级风险之间，介于中度风险和高度风险之间。对此要重点监控三方面：第一方面，要严格按照《锅炉安全技术监察规程»进行有机热载体炉及其辅助系统的布置，特别是高低位槽的布置，保证其在有有机热载体泄漏的情况下也不易发生火灾，或者引发的事故影响较小；第二方面，自动控制系统空间布置与司炉工生理特性的匹配和易操作性；第三方面，安全阀、液面计、爆破片等与司炉工视角位置观察的便捷性和清晰性。其次较大的是有机热载体炉运行的介质环境，属于中度风险。在运行中，一方面要加强对在用有机热载体介质的检测，另一方面要保证启炉和停炉严格按有机热载体炉操作规程，如司炉工启炉时必须对有机热载体进行脱水操作后方可升温等。

4）指标层各评价指标的风险评估如下：人子系统中人员的技术素质风险度最大，为2.423，且介于中度风险和高度风险之间，其次风险度较高的是人员的敬业精神，为2.402，而司炉工资质和心理素质的风险为低度风险。这表明人员爱岗敬业和操作有机热载体炉的实际经验有待加强提高，特别是对有机热载体炉操作实践经验的考虑要加强；只有技术素质过硬且敬业精神极强，才可以防范风险；机子系统的底层评价指标中系统密封情况的风险最大，由于有机热载体介质具有易燃、易渗透的特性，一旦泄漏极易引发火灾，这就决定了系统密封的重要性；作业环境中自动控制系统的人-机界面风险最大，为中度风险，要采取适当措施进行改善，尽可能采用人性化的操作界面；在辅机系统环境中，循环泵匹配程度的风险为中度风险，但位于中度和高度风险之间，循环泵影响实际运行中受热面的有机热载体流速，而流速过慢极易形成层流而过热积炭，因此应密切关注运行循环泵的扬程和流量；有机热载体炉运行介质环境中的底层评价指标中的酸值、运动黏度和残炭值检测风险较大，为中度风险和高度风险之间。这是因为有机热载体炉运行中介质的高温过热、氧化和污染情况都与介质的这三项指标密切相关，可以通过介质反映其变质及积炭情况；管理环境中的规章制度与人员管理风险最大，为低度和中度风险之间，表明应着重加强各项司炉工管理和制度工作的落实。

（8）评价结论

1）在分析人子系统、机子系统和环境子系统的基础上，结合相关规范、提出了有机热载体炉运行风险的人-机-环境系统评价模型，并进行了模型的一致性检验。

2）将此评价模型应用到某台有机热载体炉运行安全评价体系中，得到人-机-环境系统的综合评估结果是介于低度和中度风险之间，应对整个系统进行综合监测。

3）人-机-环境的风险也是介于中低风险之间，由大到小依次为人子系统、环境子系统和机子系统，表明有机热载体炉运行中人和环境管理的影响因素很大。而人-机-环境系统的各指标层风险各不一样，人主要是人员操作有机热载体炉的技术素质和敬业精神，机偏重于考虑法兰、阀门等系统的密封情况，环境方面重点是做好有机热载体介质检测、锅炉房系统布置和自动化控制界面的人性化设计。

此次对有机热载体炉人-机-环境系统的评估与一般的有机热载体定期检验相比，它可以根据有机热载体炉制造水平、检验水平的提高通过专家评分的方法把风险由机向人和环境这两个子系统转移，同时对人-机-环境及其指标层风险值进行定量化，使得一线检验人员、司炉工关注到在当前制造检验水平下哪些指标层的风险值较大。但这毕竟只是初探，尽管经过了矩阵一致性检验仍不能排除样本的主观性，及指标层的不完善性，这都需要在以后的研究中逐步完善。

基于以上人-机-环境系统综合评价分析可知：有机热载体炉在使用中发生事故时，其中有机热载体存在积炭导致泄漏（即系统的密封性）的危险性较大，且系统本身具有较高的温度，容易发生燃烧事故，因此，应用鱼刺图法将有机热载体炉安全进行因果逻辑定性评价。