CN111985819B - 一种工业粉尘涉爆风险评价方法 - Google Patents
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Abstract
一种工业粉尘涉爆风险评价方法，属于安全生产领域。现有的图形评价安全风险方法量化手段尚没有系统地应用于安全风险评价领域；同时，这些方法在某些方面尚不能与传统安全风险评价的目的和要求相适应，需要进一步完善。一种工业粉尘涉爆风险评价方法。选择评价指标；确定指标权重；制定评价量表，完成构建评价体系的步骤；绘制粉尘涉爆风险雷达图；工业粉尘涉爆风险综合评价。本发明方法可以理清监督对象，理顺监督层次，明确监督强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业粉尘涉爆风险评价方法。
背景技术
粉尘爆炸作为一种常见的事故类型，其危害程度和造成后果的严重性十分巨大，常常带来大量的人身伤亡和财产损失。粉尘爆炸常见于粉体相关的工贸等行业，许多行业的原料或中间产品都采用粉体，有些最终产品也是粉体。且随着科学技术和现代工业的迅猛发展，涉粉工业的规模和机械化程度大幅度增加，从而导致粉尘的种类和用量也在大幅度增加。因此，尽管工业设备不断更新，防护措施也在不断完善，粉尘爆炸事故依然越来越多。
目前，常用的安全风险评价方法有十几种，可分为定性、定量、半定量三类。其中，半定量评价方法作业条件危险性分析法(LEC法)和风险矩阵法(LS法)应用最为广泛。由于每种评价方法的适用范围均不相同，因此LEC法多用于作业活动的风险评价，LS法多用于现场设备设施及环境的风险评价。然而，LEC法和LS法均是面向事故结果的安全风险评价方法，考量事故发生的可能性和事故后果的严重性。应用LEC法或LS法对粉尘涉爆风险进行评价，仅能计算出其风险等级，难以在评价结果的基础上，针对其风险管控过程进行改善，降低事故发生概率。因此，有必要研究一种针对工业粉尘涉爆风险的安全风险综合评价方法，以通过评价结果对其风险管控过程进行改善。
雷达图分析法是一种典型的多维图形评价方法，可以很好地对多种指标进行分析与评价，找出其中的薄弱环节。传统雷达图法将各评价对象量化并映射在指标轴的点上，然后将各点依次相连形成一个不规则的多边形，再利用图形进行分析与评价。近几年，我国有些学者尝试将雷达图这种直观的图形评价方法量化，通过引入雷达图的特征向量，进一步对评价对象进行定量综合评价，并取得了很多有益的成果。然而，目前这些方法尚没有系统地应用于安全风险评价领域。同时，这些方法在某些方面尚不能与传统安全风险评价的目的和要求相适应，需要进一步完善。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的图形评价安全风险方法量化手段尚没有系统地应用于安全风险评价领域；同时，这些方法在某些方面尚不能与传统安全风险评价的目的和要求相适应，需要进一步完善的问题，而提出一种工业粉尘涉爆风险评价方法。
一种工业粉尘涉爆风险评价方法，所述方法通过以下步骤实现：
步骤一、选择评价指标；
步骤二、确定指标权重；
步骤三、制定评价量表，至此，完成构建评价体系的步骤；
步骤四、绘制粉尘涉爆风险雷达图；
步骤五、工业粉尘涉爆风险综合评价。
本发明的有益效果为：
工贸行业中的涉粉企业数量大，涉粉种类多，粉尘涉爆风险情况复杂。本发明在雷达图法的基础上进行改进，并结合安全检查表法、预先危险分析法等方法，使其与安全风险评价相适应，更适合对工业粉尘涉爆风险进行综合评价。具体地，是在满足双重预防机制对风险分级评价要求的基础上改进雷达图法，然后提取特征量并构造评价函数，再引入短板效应系数进行修正，对工业粉尘涉爆风险的各项风险管控内容进行半定量的安全风险综合评价与风险等级划分。
本发明方法可以理清监督对象，理顺监督层次，明确监督强度。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明涉及的粉尘涉爆风险雷达图；
图3为本发明涉及的风险雷达图对比示例。
具体实施方式
具体实施方式一：
本实施方式的一种工业粉尘涉爆风险评价方法，如图1所示，所述方法通过以下步骤实现：
步骤一、选择评价指标；
步骤二、确定指标权重；
步骤三、制定评价量表，至此，完成构建评价体系的步骤；
步骤四、绘制粉尘涉爆风险雷达图；
步骤五、工业粉尘涉爆风险综合评价；
具体实施方式二：
与具体实施方式一不同的是，本实施方式的一种工业粉尘涉爆风险评价方法，所述的步骤一中，选择评价指标的步骤，具体为：
工业粉尘涉爆风险综合评价方法是一种面向风险管控过程的多维图形评价方法，因此在全面分析粉尘爆炸特性及影响因素的基础上，基于风险管控过程，选择评价指标为{涉粉作业人员情况，涉粉情况，粉尘爆炸危险场所建筑物情况，除尘系统情况，防火防爆情况，粉尘清扫情况，基础工作情况，个体防护情况}；
评价指标的选取涵盖了人(涉粉作业人员情况、个体防护情况)、机(除尘系统情况、防火防爆情况)、环(涉粉情况、粉尘爆炸危险场所建(构)筑物情况)、管(粉尘清扫情况、基础工作情况)四个方面，从风险管控过程入手，按照事故预防关口前移的原则评价企业粉尘涉爆风险。
具体实施方式三：
与具体实施方式一或二不同的是，本实施方式的一种工业粉尘涉爆风险评价方法，所述的步骤二中确定指标权重的步骤，具体为：
合理分配权重是定量评价的关键，由于各项风险管控内容对安全风险等级的影响程度不同，因此应确定各评价指标的权重，以获得更准确的评价结果。采用专家评议法、层次分析法等方法确定各评价指标权重，并建立评价指标权重集{0.04,0.15,0.08,0.18,0.21,0.16, 0.12,0.06}。
具体实施方式四：
与具体实施方式三不同的是，本实施方式的一种工业粉尘涉爆风险评价方法，所述的步骤三中制定评价量表的步骤，具体为：
如表3-表11所示，基于建立的评价指标集，通过SCL法制定各个评价指标的评价量表，采取满分一百分制，计算出每一个评价指标的权重后，确定各评价指标的分值，以将每个评价指标的取值进行量化；其中，由于原则上我们认为，完全不存在风险是不可能的，因此人为地将评价量表的满分调整成99分；
(1)涉粉作业人员情况：
根据企业涉粉作业人员的数量、单班涉粉作业连续工作时长、涉粉作业体力劳动强度，确定企业本项得分，之后制表，如表3所示。
表3涉粉作业人员情况评价量表
| 涉粉作业人数 | 0～10人 | 10～30人 | 30人及以上 |
| 得分 | 0 | 1 | 2 |
| 连续工作时长 | 0～4小时 | 4～8小时 | 8小时及以上 |
| 得分 | 0 | 0.5 | 1 |
| 体力劳动强度 | 低/较低 | 一般 | 较高/高 |
| 得分 | 0 | 0.5 | 1 |
(2)涉粉情况：
《工贸行业重点可燃性粉尘目录》(2015版)中综合考虑可燃性粉尘的引燃容易程度和爆炸严重程度，确定的粉尘爆炸危险性级别，之后制表，如表4所示。
表4粉尘爆炸危险性级别对照表
则基于涉粉种类爆炸危险性级别及涉粉设备的种类(产尘量)、数量及使用频率，确定企业本项得分，之后制表，如表5所示；其中，涉及多种粉尘或设备的企业打分时依据得分最高的项进行打分；
表5涉粉情况评价量表
| 爆炸危险性级别 | 高 | 较高 | 一般 |
| 得分 | 1 | 0.5 | 0 |
| 产尘量 | 较高/高 | 一般 | 低/较低 |
| 得分 | 1 | 0.5 | 0 |
| 数量 | 30及以上 | 10～30 | 0～10 |
| 得分 | 1 | 0.5 | 0 |
| 使用频率 | 较高/高 | 一般 | 低/较低 |
| 得分 | 1 | 0.5 | 0 |
(3)粉尘爆炸危险场所建筑物情况：
基于粉尘爆炸危险场所是否设置在非框架结构的多层建构筑物内，与居民区、员工宿舍、会议室等人员密集场所安全距离是否不小于25米，确定企业本项得分，之后制表，如表6所示。
表6粉尘爆炸危险场所建(构)筑物情况评价量表
(4)除尘系统情况：
若企业无防除尘措施，则企业本项得分为4分；若企业采用了除尘系统，则按照除尘系统的如下情况进行打分：可燃性粉尘与可燃气体等易加剧爆炸危险的介质共用一套除尘系统；不同防火分区的除尘系统互联互通；干式除尘系统未规范采用泄爆、隔爆、惰化、抑爆等任一种控爆措施；除尘系统采用正压吹送粉尘，且未采取可靠的防范点燃源的措施；除尘系统采用粉尘沉降室除尘，或者采用干式巷道式构筑物作为除尘风道；铝镁等金属粉尘及木质粉尘的干式除尘系统未规范设置锁气卸灰装置；收集管道过长管道未设置泄爆装置；确定企业本项得分，之后制表，如表7所示；
表7除尘系统情况评价量表
(5)防火防爆情况：
按照如下操作进行打分：未对粉尘爆炸危险场所进行粉尘防爆危险区域划分；粉尘爆炸危险场所的20区未使用防爆电气设备设施；在粉碎、研磨、造粒等易于产生机械点火源的工艺设备前，未按规范设置去除铁、石等异物的装置；粉尘爆炸危险场所未杜绝各种非生产性明火存在；企业未根据粉尘的物理化学性质，正确选用灭火剂；企业未制定和执行动火作业审批制度；粉尘爆炸危险场所未按相关标准规范落实防雷、防静电等措施；之后制表，企业本项得分如表8所示。
表8防火防爆情况评价量表
(6)粉尘清扫情况
按照如下操作项目进行打分：是否制定粉尘清扫制度，及时规范清理作业现场积尘；产尘量大小；现场积尘厚度；之后制表；企业本项得分如表9所示。
表9粉尘清扫情况评价量表
(7)基础工作情况：
按照如下操作项目进行打分：是否按规定开展安全标准化工作；是否按照规定开展较大危险因素辨识管控和标本兼治遏制重特大事故工作；是否按规定开展双重预防机制建设工作；是否制定并落实风险告知制度；是否编制含有粉尘爆炸的应急预案并组织进行演练；是否进行安全生产和粉尘防爆培训教育；是否对粉尘爆炸危险场所进行危险辨识，制定并落实消除、控制粉尘爆炸风险的措施；之后制表，企业本项得分如表10所示。
表10基础工作情况评价量表
(8)个体防护情况
按照如下操作项目进行打分：是否配备个体防护装备；涉粉作业人员是否按照规定正确佩戴个体防护装备，之后制表，企业本项得分如表11所示。
表11个体防护情况评价量表
| 个体防护情况 | 是 | 否 |
| 是否配备个体防护装备 | 0 | 1 |
| 涉粉作业人员是否按照规定正确佩戴个体防护装备 | 0 | 1 |
根据各评价量表的最终得分，将其划分为四级：重大风险、较大风险、一般风险、低风险，之后制表，如表12所示。
表12评价量表等级划分表
| 等级 | 重大风险 | 较大风险 | 一般风险 | 低风险 |
| 分数范围 | 0≤xi＜40 | 40≤xi＜65 | 65≤xi＜85 | 85≤xi≤99＜100 |
至此，完成构建评价体系的步骤；
具体实施方式五：
与具体实施方式一或二或四不同的是，本实施方式的一种工业粉尘涉爆风险评价方法，所述的步骤四中绘制粉尘涉爆风险雷达图的步骤，具体为：
1)评价指标取值计算：
依据在风险雷达图中评价指标的取值会映射在指标轴的点上的原理，定义各评价指标的取值为P＝{p1,p2,p3,...,pi}(i≥3)，且pi∈(0,4]，评价指标的取值越大，在指标轴上的线段越长，代表该项风险越高；而在评价量表中，得分越高，代表该评价指标风险越低，对评价量表的得分按照式(1)进行标准化处理，使其规范到区间(0,4]，以计算评价指标的取值；且评价量表得分越高，评价指标取值越低；
之后按照低风险、一般风险、较大风险、重大风险的等级类别划分评价指标的等级，并制表，如表13所示；
表13评价指标等级划分表
| 等级 | 低风险 | 一般风险 | 较大风险 | 重大风险 |
| 取值范围 | 0＜pi≤0.6 | 0.6＜pi≤1.4 | 1.4＜pi≤2.4 | 2.4＜pi≤4 |
2)指标轴夹角换算
传统雷达图法的指标轴均匀分布，未考虑指标权重对评价结果的影响。显然，不同的风险管控内容缺失或不完善对风险等级的影响程度是不同的。因此，本发明将指标权重集转换为各指标轴的夹角，指标权重越大，对应指标轴夹角越大，则对评价结果的影响程度越高；
首先，利用公式(2)将指标权重用弧度进行表示：
θi＝2πωi(i≥3) (2)
然后，利用公式(3)计算相邻指标的指标轴夹角：
由于指标轴两两相邻，通过式(4)可知，各相邻指标轴的夹角之和为一个圆周，即可以通过指标轴夹角的大小反映各评价指标对风险等级的影响：
3)绘制图形
利用确定的评价指标的数量、权重、取值以及各指标轴的夹角，绘制粉尘涉爆风险雷达图，具体步骤如下：
a.从圆心点O出发，画出各评价指标的指标轴，各指标轴的长度为4，相邻指标轴夹角为θij；
b.根据除尘系统情况绘制的表格的取值范围，分别以0.6、1.4、2.4、4为半径画圆，形成4个同心圆组成的范围界线；
c.将各评价指标的取值标记在对应指标轴上，并依次连接相邻指标轴上的标记点，形成一个不规则的多边形，即粉尘涉爆风险雷达图，如图2所示。
具体实施方式六：
与具体实施方式五不同的是，本实施方式的一种工业粉尘涉爆风险评价方法，所述的步骤五中工业粉尘涉爆风险综合评价的步骤，具体为：
(1)风险等级评价
对于单指标等级评价，计算指标的取值后，按照根据除尘系统情况绘制的表格(表7) 进行等级划分，即在粉尘涉爆风险雷达图中，四个同心圆组成了四个等级范围界限，指标取值映射的点映射在哪个区域内，即划分为几级。如C1指标在第三个圆和第四个圆之间的区域内，则C1指标为四级，重大风险。
对于多指标综合评价，需要计算雷达图中不规则多边形的平均面积作为评价特征量，见公式(5)；
同时，依据木桶原理中的短板效应，在风险管控过程中，任何一个管控内容没有管控好，都可能引发危险，会降低整体风险管控效果；依据周长一定圆的面积最大原理，可知，面积一定时，圆的周长最小，雷达图中不规则多边形的周长越小，则多边形越接近于圆，表明其各项风险管控内容的管控水平越均衡；由此，通过不规则多边形的平均周长和同面积的圆周长的比值计算短板效应系数对雷达图进行修正，不规则多边形的平均周长计算，见公式(6)，短板效应系数计算公式为式(7)；
因此，多指标综合评价的特征量S*计算见式(8)
则多指标综合评价的取值范围见表14，为：
风险等级分为：低风险、一般风险、较大风险、重大风险；对应的风险等级取值范围分别为：0＜S*≤1.13、1.13＜S*≤6.16、6.16＜S*≤18.1、S*＞18.1；
表14评价指标等级划分表
| 等级 | 低风险 | 一般风险 | 较大风险 | 重大风险 |
| 取值范围 | 0＜S*≤1.13 | 1.13＜S*≤6.16 | 6.16＜S*≤18.1 | S*＞18.1 |
(2)风险雷达图分析方法
风险雷达图形状能够直观显示其风险管控薄弱环节，如图2所示。同时，为多张不同的风险雷达图赋予不同颜色以叠加显示或进行对比分析；如图3所示。
在图3中，我们可以进行同一家企业不同时间纵向对比变化趋势，不同企业同一时间横向对比各项优劣。如深色部分为某企业上个月度的风险雷达图，浅色部分为某企业本月度的风险雷达图，则通过对比可以看出C1、C6、C8指标风险增大，其余指标风险降低。如深色部分为甲企业本月度的风险雷达图，浅色部分为乙企业本月度的风险雷达图，则通过对比可以看出乙企业C1、C6、C8指标风险管控比甲企业差，其余风险管控比甲企业好。
Claims (2)
1.一种工业粉尘涉爆风险评价方法，其特征在于：所述方法通过以下步骤实现：
步骤一、选择评价指标；
步骤二、确定指标权重；
步骤三、制定评价量表，至此，完成构建评价体系的步骤；
步骤四、绘制粉尘涉爆风险雷达图；
步骤五、工业粉尘涉爆风险综合评价；
所述的选择评价指标的步骤中，所述的选择评价指标集为：涉粉作业人员情况，涉粉情况，粉尘爆炸危险场所建筑物情况，除尘系统情况，防火防爆情况，粉尘清扫情况，基础工作情况，个体防护情况；
所述的确定指标权重的步骤中，确定各评价指标权重，并建立评价指标权重集为：0.04,0.15,0.08,0.18,0.21,0.16,0.12,0.06；
所述的步骤三中，制定评价量表的步骤，具体为：
基于建立的评价指标集，通过SCL法制定各个评价指标的评价量表，采取满分一百分制，计算出每一个评价指标的权重后，确定各评价指标的分值，以将每个评价指标的取值进行量化；其中，将评价量表的满分调整成99分；
(1)涉粉作业人员情况：
根据企业涉粉作业人员的数量、单班涉粉作业连续工作时长、涉粉作业体力劳动强度，确定企业本项得分，之后制表，
(2)涉粉情况：
综合可燃性粉尘的引燃容易程度和爆炸严重程度，确定的粉尘爆炸危险性级别，之后制表，
则基于涉粉种类爆炸危险性级别及涉粉设备的种类、数量及使用频率，确定企业本项得分，之后制表；其中，涉及多种粉尘或设备的企业打分时依据得分最高的项进行打分；
(3)粉尘爆炸危险场所建筑物情况：
基于粉尘爆炸危险场所是否设置在非框架结构的多层建构筑物内，与居民区、员工宿舍、会议室人员密集场所安全距离是否不小于25米，确定企业本项得分，之后制表；
(4)除尘系统情况：
若企业无防除尘措施，则企业本项得分为4分；若企业采用了除尘系统，则按照除尘系统的如下情况进行打分：可燃性粉尘与可燃气体易加剧爆炸危险的介质共用一套除尘系统；不同防火分区的除尘系统互联互通；干式除尘系统未规范采用泄爆、隔爆、惰化、抑爆任一种控爆措施；除尘系统采用正压吹送粉尘，且未采取可靠的防范点燃源的措施；除尘系统采用粉尘沉降室除尘，或者采用干式巷道式构筑物作为除尘风道；铝镁金属粉尘及木质粉尘的干式除尘系统未规范设置锁气卸灰装置；收集管道过长管道未设置泄爆装置；确定企业本项得分，之后制表；
(5)防火防爆情况：
按照如下操作进行打分：未对粉尘爆炸危险场所进行粉尘防爆危险区域划分；粉尘爆炸危险场所的20区未使用防爆电气设备设施；在粉碎、研磨、造粒易于产生机械点火源的工艺设备前，未按规范设置去除铁、石异物的装置；粉尘爆炸危险场所未杜绝各种非生产性明火存在；企业未根据粉尘的物理化学性质，正确选用灭火剂；企业未制定和执行动火作业审批制度；粉尘爆炸危险场所未按相关标准规范落实防雷、防静电措施；之后制表；
(6)粉尘清扫情况
按照如下操作项目进行打分：是否制定粉尘清扫制度，及时规范清理作业现场积尘；产尘量大小；现场积尘厚度；之后制表；
(7)基础工作情况：
按照如下操作项目进行打分：是否按规定开展安全标准化工作；是否按照规定开展较大危险因素辨识管控和标本兼治遏制重特大事故工作；是否按规定开展双重预防机制建设工作；是否制定并落实风险告知制度；是否编制含有粉尘爆炸的应急预案并组织进行演练；是否进行安全生产和粉尘防爆培训教育；是否对粉尘爆炸危险场所进行危险辨识，制定并落实消除、控制粉尘爆炸风险的措施；之后制表；
(8)个体防护情况
按照如下操作项目进行打分：是否配备个体防护装备；涉粉作业人员是否按照规定正确佩戴个体防护装备，之后制表；
根据各评价量表的最终得分，将其划分为四级：重大风险、较大风险、一般风险、低风险，之后制表；
至此，完成构建评价体系的步骤；
所述的步骤五中工业粉尘涉爆风险综合评价的步骤，具体为：
(1)风险等级评价
对于单指标等级评价，计算指标的取值后，按照根据除尘系统情况绘制的表格，进行等级划分，即在粉尘涉爆风险雷达图中，四个同心圆组成了四个等级范围界限，指标取值映射的点映射在哪个区域内，即划分为几级；
对于多指标综合评价，需要计算雷达图中不规则多边形的平均面积作为评价特征量，见公式(5)；
同时，依据木桶原理中的短板效应，在风险管控过程中，任何一个管控内容没有管控好，都可能引发危险，会降低整体风险管控效果；依据周长一定圆的面积最大原理，可知，面积一定时，圆的周长最小，雷达图中不规则多边形的周长越小，则多边形越接近于圆，表明其各项风险管控内容的管控水平越均衡；由此，通过不规则多边形的平均周长和同面积的圆周长的比值计算短板效应系数对雷达图进行修正，不规则多边形的平均周长计算，见公式(6)，短板效应系数计算公式为式(7)；
因此，多指标综合评价的特征量S*计算见式(8)
则多指标综合评价的取值范围，为：
风险等级分为：低风险、一般风险、较大风险、重大风险；对应的风险等级取值范围分别为：0＜S*≤1.13、1.13＜S*≤6.16、6.16＜S*≤18.1、S*＞18.1；
(2)风险雷达图分析方法
风险雷达图形状能够直观显示其风险管控薄弱环节，同时，为多张不同的风险雷达图赋予不同颜色以叠加显示或进行对比分析。
2.根据权利要求1所述的一种工业粉尘涉爆风险评价方法，其特征在于：所述的步骤四中绘制粉尘涉爆风险雷达图的步骤，具体为：
1)评价指标取值计算：
依据在风险雷达图中评价指标的取值会映射在指标轴的点上的原理，定义各评价指标的取值为P＝{p1,p2,p3,...,pi}(i≥3)，且pi∈(0,4]，评价指标的取值越大，在指标轴上的线段越长，代表该项风险越高；而在评价量表中，得分越高，代表该评价指标风险越低，对评价量表的得分按照式(1)进行标准化处理，使其规范到区间(0,4]，以计算评价指标的取值；且评价量表得分越高，评价指标取值越低；
之后按照低风险、一般风险、较大风险、重大风险的等级类别划分评价指标的等级，并制表；
2)指标轴夹角换算
将指标权重集转换为各指标轴的夹角，指标权重越大，对应指标轴夹角越大，则对评价结果的影响程度越高；
首先，利用公式(2)将指标权重用弧度进行表示：
θi＝2πωi(i≥3) (2)
然后，利用公式(3)计算相邻指标的指标轴夹角：
由于指标轴两两相邻，通过式(4)可知，各相邻指标轴的夹角之和为一个圆周，即可以通过指标轴夹角的大小反映各评价指标对风险等级的影响：
3)绘制图形
利用确定的评价指标的数量、权重、取值以及各指标轴的夹角，绘制粉尘涉爆风险雷达图，具体步骤如下：
a.从圆心点O出发，画出各评价指标的指标轴，各指标轴的长度为4，相邻指标轴夹角为θij；
b.根据除尘系统情况绘制的表格的取值范围，分别以0.6、1.4、2.4、4为半径画圆，形成4个同心圆组成的范围界线；
c.将各评价指标的取值标记在对应指标轴上，并依次连接相邻指标轴上的标记点，形成一个不规则的多边形，即粉尘涉爆风险雷达图。
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