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離心壓縮機組事故樹模糊綜合評價分析研究

文檔作者：陳蘭英郝點錢小平文檔來源：中國石油大學(華東)機電工程學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月17日
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廣場
離心壓縮機組一般南大型離
心式壓縮機、驅動蒸汽輪機(或燃
氣輪機、煙氣輪機)及輔機組成，
在化肥、乙烯、煉油、化工等石化
行業(yè)屬于關鍵動力設備。這些設
備轉速高、流量大、功率大，一旦
因故障或事故停車，就會影響整
個裝置的正常生產(chǎn)，造成重大經(jīng)
濟損失。因此，深入開展離心壓縮
機組安全運行研究，對保證設備
安全、穩(wěn)定、優(yōu)質運行是非常必要
的。
事故樹分析方法(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，建立樹形圖，通過
定性定量分析，去尋找事故發(fā)生
的主要原因；模糊綜合評價是利用
模糊數(shù)學方法將模糊的安全信息
定量化，從而對多因素進行定量
評價與決策。
在離心壓縮機組實際運行過
程中，往往存在局部正常、局部故
障的狀態(tài)，且機組可能出現(xiàn)的不
確定因素很多。單一采用FTA時，
僅僅重在分析某一特殊故障對整
個系統(tǒng)的影響，且只考慮(0，1)狀
態(tài)的事件。因此，有必要結合模糊
評價方法彌補fTrA的單一性，建立
一套更為完善和實用的分析與評
估體系。
本文應用事故樹一模糊綜合
評價分析方法對離心壓縮機組安
全運行水平進行評價，合理簡化
模糊評價復雜計算的同時，又可
以彌補FFA評價方法的不足，最后
得到的整體性評價結論，對現(xiàn)場
設備的管理具有實際參考價值。
離心壓縮機組事故樹
模糊綜合評價分析研究
陳蘭英郝點錢小平
(中國石油大學(華東)機電工程學院山東東營257061)
【摘要】離心壓縮機組整體安全運行水平具有很強的模糊性，單一的
評價方法又有自身的局限。本文采用事故樹一模糊綜合評價分析方
法，根據(jù)事故樹分析結果，建立評價指標層次結構體系，確定評價集
及各級指標權重，基于此建立模糊綜合評價模型，得到離心壓縮機組
整體安全運行水平的定量評價結果。
【關鍵詞】離心壓縮機組事故樹模糊評價
1 事故樹一模糊綜合評價分
析步驟
事故樹一模糊綜合評價分析
方法的步驟是：首先進行FTA分
析，基于FTA評價結果，建立模糊
綜合評價模型，通過多級模糊綜
合評判，得出離心壓縮機組安全
運行水平的評價結論。
1．1事故樹分析[1】
離心壓縮機組因設備故障出
陳蘭英(1 985一) 女，碩士研究生，研究方向石油化工安全技術、
安全管理。
4 I石油和化工設備 20o9 。
現(xiàn)的運行不良情況主要有：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、
軸承過熱、轉子振動、轉子軸位移
大等【21。在離心壓縮機組FTA分析
中，頂事件選為機組運行不良，十
種常見故障形式為中間事件，再
往下細分，直到不能再分或不必
再分為止。
由于該事故樹比較復雜，本
文采用合成法編制事故樹，見圖1：
分別將十種常見故障形式選為頂
事件編制子事故樹，最后再合成。
根據(jù)事故樹的定性、定量分析方
法，求得每個子事故樹的最小割
集和頂事件發(fā)生概率。
獨立近似法計算頂事件發(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個最小割集
的第i個基本事件；
q．一第i個基本事件的發(fā)生概
率。
由式(1)可計算出各個子事
故樹頂事件的發(fā)生概率。
1．2模糊綜合評價[3]
模糊綜合評價的基本原理為：
把評價對象的多種因素按屬性分
類，然后對每一類因素進行初級綜
合評價，最后對初級評價的結果進
行高級評價，具體評價步驟如下：
(1)建立因素集u={u ，u，，? ，
11 }和評判集V={v ，v，，? ，v }；
(2)建立單因素評判矩陣{R．，
R，，? ，R：}和總的評價矩陣R；
(3)采用層次分析法求得一
級、二級評價指標的權重{w，，
W2， ? ，Wk}和W；
(4)一級模糊綜合評判；
(5)二級模糊綜合評判。
2 綜合分析應用實例
2．1建立因素集【4】
因素集是評價對象的各種因
素所組成的集合。根據(jù)事故樹分析
結果，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、轉子振動、密封失效、排氣
量不足作為離心壓縮機組安全運
行水平的一級評價指標，選取各自
對應的關鍵重要度最大的幾個基
本事件作為二級評價指標。
在現(xiàn)場應用中，可由統(tǒng)計的
基本事件發(fā)生概率，根據(jù)式(1)計
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評
價指標，根據(jù)實際情況調(diào)整因素
集，建立評價指標體系，以此使評
價結果更為精確。
基于以上分析，本文選取喘
振、轉子振動、密封失效、排氣量
不足建立因素集，即：
U={ul，u2，u3，u4}
= {喘振，轉子振動，密封失
效，排氣量不足}
其中，
H1-~{c1，e2，c3，c4}
= {防喘振系統(tǒng)故障，實際流
量小于喘振流量，出口壓力低于管
網(wǎng)壓力，運行參數(shù)不穩(wěn)定}；
1 }
112 {05’ c6’ c7， 08}
= {轉子不平衡，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}
= {進氣濾清器故障，壓縮機
轉速降低，泄漏量增大}。
最終建立離心壓縮機組安全
運行水平評價指標體系如圖2。
2．2建立評判集
評判集是等級的集合，因此應
根據(jù)需要確定評判結論，評判集中
每一個因素代表某一故障形式的
狀態(tài)所在的安全級別。
V={Vl，V2，V3，V4， V5}
= {危險，較危險，臨界，較
安全，安全}
= {I， Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ ，V }
= {5，4，3，2，1}
2．3計算各級評價指標權重
采取專家訪問調(diào)查方法，利用
層次分析法構造評價指標體系的各
級比較矩陣，進而計算各子因素集
的權重，并檢驗和修正判斷矩陣的
一致性問題，計算方法見文獻l3． ，
計算結果如表1。
2．4一級模糊綜合評判
根據(jù)離心壓縮機組實際運行
狀況，組織專家組，采取調(diào)查評分
的方法，由不同的專家從不同的著
眼點進行打分。在實例驗證模型
中，這些參數(shù)是可以模擬的，現(xiàn)假
設得到四個子因素集的評判矩陣
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． 。．石油和化工設備f 5
廣場
一級指標 權重 二級指標 權重
防喘振系統(tǒng)故障 n3098
喘振 n5152 實際流量小于喘振流量 2O97
出口壓力低于管網(wǎng)壓力 4117
運行參數(shù)不穩(wěn)定 0668
轉子不平衡 3994
轉子振動 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
進氣濾清器故障 n1047
排氣量不足 n0663 壓縮機轉速降低 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，四個子因素集的
權重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)
采用加權平均算子 (，①)，
可得四個子因素集的一級模糊綜
合評判向量：
6 l石油和化工設備． 。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。5二級模糊綜合評判
根據(jù)一級模糊綜合評判結果，
建立二級模糊綜合評判矩陣R：
J石I
B
B
Ba
由表1可知，因素集u的權重：
W=(0．5152，0．2892，0．1293，
0．0663)
則可得二級模糊綜合評判向
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)
因為atL-．級模糊綜合評判向
量己進行了歸一化，采用加權平均
法即可以得到離心壓縮機組安全
運行水平綜合分析的最終結果：
v = Σb，
= (0．2343×5)+(0．3378×4)
+(0．3020×3)+(0．0871×2)+
(0．0554×1)
= 3．6583
因為v=3．6583，所以可以得出
結論：該離心壓縮機組的整體安全
運行水平評價結果居于評判集中
“臨界狀態(tài)”偏向“較危險”。
3 結論
(1)構建評價指標體系是模糊
綜合評價中的首要任務，本文提出
基于事故樹分析結果建立離心壓縮
機組安全運行水平指標體系，通過
多級模糊綜合評判，得出離心壓縮
機組整體安全運行水平的定量評價
結果。提出的事故樹一模糊綜合評
價分析方法具有科學合理、簡潔可
行的特點，有利于現(xiàn)場推廣應用。
(2)在實際應用過程中，可根
據(jù)具體情況編制事故樹，建立相應
的因素集和評判集。采用層次分析
法確定各級權重和評判矩陣，需要
運用到專家評分，因此應重視專家
組的選擇，以保證評價結果的準確
性。四日(參考文獻下轉19頁)

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