煤机厂机械加工设备风险控制技术研究及应用_郭燕艳.pdf

煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 1工程概况 山西霍州煤电集团鑫钜煤机位于霍州市辛置镇， 经营液压支架、 激光加工、 带式输送机等零部件的生 产加工制造， 公司经营时所使用的设备， 在生产过程 中存在一定的不安全因素。 煤机厂的风险因素存在着 复杂性和多样性，为有效的防止生产过程中的风险， 需要有针对性的找出煤机厂生产过程中设备存在的 重大危险源， 在进行风险管理时， 为充分保障煤机厂 的安全生产作业， 需建立健全机械加工的风险评价系 统， 制定合理的风险控制技术。 2机械加工设备的风险评价 2.1风险因素变量确定与评价流程 针对鑫钜煤机厂机械加工设备的特点， 在进行风 险评价时采用的评价变量主要为 发生率、 影响度评 价和不可预知度； 其中发生率即为出现某种危险因素 致使出现故障的概率； 影响度评价即为根据机械加工 设备的特点， 有针对性的对机械设备进行评价； 不可 预知度即为出现危险因素时致使设备故障是否能够 被人们预测到的程度[1-2]。 现根据机械加工设备的特点， 采用上述三种风险 评价变量， 并利用灰色关联理论和模糊数学理论对煤 机厂的机械设备进行有效的风险评价， 在风险评价完 成后对各个危险因素的危害的大小进行确定， 具体风 险评价的流程如图 1 所示。 图 1煤机厂机械加工设备风险评价流程图 煤机厂机械加工设备风险控制技术研究及应用 郭 燕 艳 （霍州煤电集团鑫钜煤机装备制造有限责任公司 ， 山西 霍州 031400 ） 摘要 为有效保证鑫钜煤机厂机械加工过程中的安全， 通过对机械加工设备风险评价的具体分析， 以横梁生产线手焊系统为例， 采用灰色关联理论与模糊理论对各项风险进行有效分析， 根据分析结果 确定各项风险因素的等级， 并对其进行排序和分级， 针对风险等级的排序与分级结果， 具体制定针对 重大危险源、 一般危险源与轻微危险源的风险控制方案， 以此保障机械加工过程中的安全。 关键词 煤机厂 ； 机械加工设备 ； 风险评价 ； 风险控制 中图分类号 TH16 文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 02- 0040- 04 Research and application of risk control technology for machining equipment of coal mining plant GUO Yanyan （Huozhou Coal and ElectricityGroup Xinyu Coal MachineryEquipment ManufacturingCo., Ltd. ，Huozhou 031400 , China ） Abstract In order to effectively ensure the safety in the machining process of Xinju Coal Machinery Factory, through the specific analysis of the risk uation ofmechanical processingequipment, takingthe beamweldingline hand weldingsystemas an example, usinggraycorrela- tion theory and fuzzy theory to effectively analyze various risks, According to the analysis results, the grades of various risk factors are deter- mined, and they are sorted and graded. According to the ranking and classification results of risk grades, the risk control schemes for major hazards, general hazards and minor hazards are specificallyulated toprotect Safetyduringmachining. Key words Coal machine factory; machiningequipment ; risk assessment ; risk control 40 ChaoXing 2.2模糊理论确定风险因素 1 ） 模糊语言含义。 本次模糊理论采用的模糊变量即为发生率、 影响 度评价和不可预知度， 该三种模糊变量分别对应着 5 种评价术语， 具体每种评价术语的对应情况见表 1。 表 1模糊理论语言释义表 2 ） 建立对应的模糊数。 本次采用三角模糊数学的方法对数据进行定量 化的处理， 公式为 α （a， b， c ） ,图形如图 2。 图 2三角模糊数学曲线图 三角模糊数 α 的隶属函数其具体表达形式如 下 μαX 0,x≤a x-a b-a ,a≤x≤b c-x c-a ,b＜x≤c 0,x＞ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ c （1 ） 现设模糊数 F1a1， b1， c1， 对于任意的模糊数 a1、 a2， 有如下的运算规则 a1- a2a1- a2,b1- b2,c1- c2 a1 a 2a1 a 2,b1 b 2,c1 c 2 a1 a 2a1 a2 ,b1 b2 ,c1 c2 λa2λa2,λb2,λc2 [λ∈R、 λ＞0 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ] （2 ） 3 ）确定风险等级变量。 本次确定风险等级采用专家调查法， 通过问卷调 查的方式对风险评价变量进行打分评价， 随后对收集 到的数据进行分析，进而建立处模糊语言对应的数 集。 另 n 表示专家的个数， β 表示第 i 个专家的能力， xiai， bi， ci表示三角模糊数， 三角模糊数通过如下公 式计算确定[3-4] a∑ n i1aiβi b∑ n i1βici c∑ n i1βici ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ （3 ） 式中 ∑ n i1βi1， 其中 βi∈ （0,1 ） 4 ） 进行模糊数的非模糊化。 本次根据鑫钜煤矿机械加设备的具体情况， 针对 机械设备的模糊数采用均值化的方法进行非模糊化， 具体公式如下 mva abc 3 （4 ） 2.3风险因素排序与分级 针对风险因素的排序采用灰色关联决策理论， 计 算各个风险因素的评价向量采用灰色关联决策理论， 随后将评价向量与计算向量之间进行对比， 得出关联 度的大小进而有效的进行排序与分级作业。 采用灰色 关联决策理论多风险因素进行排序与分级作业时具 体作业步骤如下 1 ） 建立排序基准矩阵。 在进行排序时采用风险各 变量间的最差值作为基准， 公式如下 A0{x0t} VHVHVH VHVHV ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ H 101010 10101 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 0 （5 ） 2 ） 建立计算与评价比较矩阵。 当存在 n 个风险因 素时， 此时比较矩阵的表达形式如下 A0{xjt} x1 x2 xn ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ x11x11x11 x21x21x21 xn1xn1xn1 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ （6 ） 式中 xj{xj1， xj2， xj3}， xjtt1,2,3为专家对 3 个评价变量模糊数打分。 j 为风险序号， n 为风险因素 个数。 3 ） 计算对应元素绝对差值的最值。 针对对应元素 绝对差值的最值， 采用 x0t- xjt t1,2,3,其中 j1, 2,3n。在对每个评价变量进行有效估计时， 能够分 术语不可预知度 （P ）发生率 （O ）影响度 （E ） 非常高 VH 风险因素非常 不容易预知 风险发生设备报废无法运行 较高H 风险因素不容 易预知 风险经常发生 设备无负荷运行，但性能几乎丧 失 中等M 风险因素能够 预知 风险有时会发 生 机械设备能运行，结构不完整或 功能不全 较低L 风险因素比较 容易预知 风险很少发生机械设备能运行， 但性能下降 非常低 VL 风险因素非常 容易预知 风险可能性非 常小 设备基本符合要求， 缺陷也很少 煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 41 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 别得出每个评价变量的最小值域最大值， 即 maxjmaxt x0t- xjt 与 minjmintx0t- xjt 。 4 ） 计算出灰色关联的系数。 在对灰色关联系数进 行计算时采用下式 ζ[x 0t,Xjt] minjmantx0t- xjt ζmaxjmaxtx0t- xjt x0t- xjt ζmaxjmaxtx0t- xjt （7 ） 式中 ζ 为分辨系数， ζ∈ （0,1 ） 5 ） 灰色关联度计算并进行排序。 针对第 j 个风险 因素的关联度， 其确定采用下述公式 γx 0， xj∑ 3 t1lt{ζ[x0t,Xjt]} （8 ） 式中 ∑ 3 t1lt1， 其中 lt为权重系数； γx0， xj为计 算式进行选择的最差矩阵。 6 ） 采用关联度理论对风险因素分类。 根据关联度理论对设备的风险因素进行分级， 具 体分级见表 2。 表 2机械加工设备风险因素分级表 3机械加工设备的风险控制 3.1横梁生产线设备风险评价 鑫钜煤机横梁生产线机械加工设备的风险评价 由机械协会的相关专家组成，分别包括机械制造、 电 气工程及焊接工程等专业，根据 20 个专家的打分进 行得出模糊变量的模糊数,再将模糊数带入式 （4 ） 中， 即能够得到模糊语言的清晰数见表 3。 表 3模糊语言术语的清晰数 根据机械加工设备的风险识别结果知在进行横 梁生产线手焊系统作业时，一共存在着 13 个风险因 素， 高级工程师及技工已对焊接系统的各个单元进行 了风险评价， 具体评价结果见表 4。 基于表 3 和表 4 得出的数据， 代入到式 （4 ） -（8 ） 中， 能够得出基准矩阵、 比较矩阵、 灰色关联度系数及 绝对差值最大值为 8.633、 最小值为 0.238。对于风险 一斤苏评价变量的权重系数，通过专家打分确定， 根 据打分结果得出， 发生率、 不可预知度、 影响度的权重 系数分别为 0.4、 0.2 和 0.4。 表 4横梁生产线机械手焊系统的风险评价表 基于计算得出的灰色联系数并结合式 （8 ） 能够 对各类风险因素进行排序，得出其风险因素的分级 见表 5。 表 5风险因素评价分级表 3.2横梁生产线设备风险控制 3.2.1 重大危险源控制 根据机械设备风险控制的原则， 并基于重大危险 源必须消除风险因素的原则， 确定在横梁生产线中焊 接时释放有毒气体 FN3、 控制器内部元件失灵 FN8为 重大危险源， 根据这两项重大危险源的具体特点制定 控制方案如下 控制器内部元件失灵 FN8对策为 技术方面在投 入使用前进行多层次的检测， 使用过程中进行定期检 修， 管理方面规范操作流程， 当发生故障时立即停车、 检修， 无故障时进行检测与保养。 焊接时释放有毒气体 FN3的控制对策为 技术方 关联度风险因素 γ （x0 ， x j） ≤0.48 轻微危险源 （C 类风险 ） 0.48≤γ （x0 ， x j） ＜0.77 一般危险源 （B 类风险 ） γ （x0 ， x j） ≥0.77 重大危险源 （A 类风险 ） 术语较高 （VH ）高 （H ）中等 （M ）低 （L ）较低 （VL ） 清晰数9.7678.2675.5673.21.367 单元代号风险因素不可预知度发生率影响度 焊接单元 FN1焊丝不合格HMH FN2焊接参数不当LHM FN3焊接时释放有毒气体VLVHH FN4焊接时弧光伤眼LHH 机械本体 单元 FN5材料粗糙度与精度不合格VHLH FN6机械手臂移动空间不足LVLVH 控制器单 元 FN7焊接程序错误LMVH FN8控制器内部元件失灵HVLH 伺服驱动 单元 FN9电机烧坏HLH FN10电机功率选择错误LVLH FN11使用电压与驱动电压不符MLVL FN12驱动保养不全HMVH 检测传感 器单元 FN13检测设备失灵VLLVH 风险代号关联度风险等级排序 FN10.66B7 FN20.59B10 FN30.77A2 FN40.68B5 FN50.67B6 FN60.62B8 FN70.69B4 FN80.85A1 FN90.59B9 FN100.51B12 FN110.41C13 FN120.76B3 FN130.52B11 42 ChaoXing （上接第 39 页 ） 回采过程中支架适应性较好， 但应加强回采过程中支 架的管理作业。 4结论 通过建立近距离煤层采空区下液压支架的力学 模型，得出了支架工作阻力及合理初撑力的表达式， 结合 81220 工作面的具体情况， 计算得出支架的工作 阻力 P5012kN， 支架的初撑力 P 初 2822.4kN， 选择 采用 ZZ5200/25/47 型液压支架，根据矿压监测结果 知 ， 工 作 面 回 采 过 程 中 支 架 的 工 作 阻 力 在 1772.6kN～4726.9kN 之间， 支架后柱的压力均小于支 架前柱的压力， 回采过程中支架的适应性较好， 但同 时应加强回采过程中支架的管理作业。 参考文献 [1]黄庆享,贺雁鹏,罗利卜等.浅埋极近距离煤层采空区垮 落顶板活化结构及支架阻力研究[J].采矿与安全工程学 报,2018,35 （03） 561- 566. [2] 黄庆享,曹健,贺雁鹏.浅埋极近距采空区下工作面顶板结 构及支架载荷分析 [J]. 岩石力学与工程学报,2018,37 （S1） 3153- 3159. [3] 周坤友,张宏伟,李云鹏等.近距离采空区下工作面矿压显 现 分 区 特 征 研 究 [J]. 煤 炭 科 学 技 术 ,2018,46（03） 54- 60154. [4] 杨科,孔祥勇,陆伟等.近距离采空区下大倾角厚煤层开采 矿压显现规律研究 [J]. 岩石力学与工程学报,2015,34 （S2） 4278- 4285. 作者简介 顼建新 （1983-） ， 男， 山西朔州人， 工程师， 现从事煤矿生 产技术工作。（收稿日期 2019- 4- 23） 煤矿现代化2020 年第 2 期总第 155 期 面需采用高质量的焊丝，并在焊接车间配置焊接烟 尘、 排烟除尘系统， 提高电焊工人的焊接技术， 管理方 面焊接前确保周边防毒措施已达标准、 通风条件已经 满足， 并进行有效检测验证， 当发生中毒时， 立即停止 作业， 采取应急措施进行施救， 控制有毒气体扩散。 3.2.2一般危险源控制 对于一般危险源的划分及其控制对策见表 6 表 6一般危险源控制方案 3.2.3轻微危险源控制 对于横梁生产线机械手焊系统中的轻微危险源 为当地电压与驱动额定电压不符的情况， 风险代号为 FN11， 针对该项风险， 确定控制方案为在图纸上明确 当地电压， 设计资料必须经多方确定， 严格执行。 4结论 针对鑫钜煤业机械加工设备的具体特点， 以横梁 生产线手焊系统为例，通过对风险评价方法分析， 再 结合灰色关联理论与模糊理论， 通过发生率、 影响度 和不可预知度进行具体风险评价， 并结合评价结果具 体给出风险控制措施， 充分保障了生产线手焊系统在 使用过程中安全生产作业， 同时避免了生产过程中存 在的风险。 参考文献 [1] 马斌.炼化机械设备检维修的风险管理[J].设备管理与维 修,2019 （01） 10- 12. [2] 陈大千. CL 公司 A 项目特种设备风险管理研究[D].青岛 大学,2018. [3] 周高轩,邵高杰.设备安装工程项目风险管理方法研究[J]. 数字通信世界,2018 （03） 279- 280. [4] 金强国.圆梁山隧道进口揭煤防突施工技术研究[J].隧道 建设,2004 （05） 61- 65. 作者简介 郭燕艳 （1980.10.1-） ， 女， 汉族， ， 山西洪洞人， 本科， 2014 年 7 月毕业于山西省委党校， 从事工作安全及培训工作， 现 职称助理工程师。 （收稿日期 2019- 4- 26） 风险因素代号管理对策技术对策 （FN1） 焊丝购买时严格把关对焊丝各项参数进行明确说明 （FN2） 焊接时严格按照工艺焊接工艺中明确各项参数 （FN4） 焊接工人必须带防护面具制定焊接操作规程 （FN5） 加工必须按照工艺零件加工工艺严格执行 （FN6） 机械手设备必须经审核机械手设计时需进行试验 （FN7） 焊接程度保证编写步骤程序编写完成后进行模拟操作 （FN9） 电机选型经严格校核电机选型确保安全系数 （FN10） 保证尺寸一致保证连接件配合尺寸 （FN 12 ）按说明书定期保养 驱动结构保养位置明确说明 （FN13） 经常进行保养审定保证检测设备安全可靠 43 ChaoXing