帕累托分析在垃圾焚烧锅炉安装监检中的应用
时间：2023-05-28 09:15:32 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
边 缘，王 博
（西安特种设备检验检测院，西安 710065）
我国城市化水平不断提高，城市人口不断增长的同时带来了城市垃圾总量不断增多的现状，随着人们对生活环境的要求越来越高，对于垃圾处理也有了更高的要求。相对于传统的垃圾填埋等技术，垃圾焚烧不仅可以大幅降低垃圾体积[1]，从中获得电能和热能，避免填埋等处理方式对地下水和土壤可能产生的二次污染，更能解决我国各级城市人均土地面积和耕地面积紧张的难题，所以解决我国现阶段垃圾问题的主要出路还要靠大力发展焚烧发电。锅炉属于特种设备，近年来，垃圾焚烧锅炉的安装在各大城市有序进行，垃圾焚烧锅炉事故是目前生活垃圾无害化处理安全生产的最大威胁，不仅给人们日常生活造成诸多不便，也给企业本身带来极大的经济损失和意外的人员伤亡。
垃圾焚烧的主体是垃圾焚烧锅炉，垃圾焚烧锅炉的运行效果直接影响着垃圾处理效率，不仅如此，垃圾焚烧锅炉的运行效果还影响着烟气排放。严格控制项目运营期的大气污染排放是防范和化解垃圾焚烧发电“邻避”问题的重要措施。决定垃圾焚烧锅炉燃烧效果的源头是锅炉的安装质量。垃圾焚烧锅炉项目具有投资大、建设周期长、参与方多、使用的新技术多、要求指标水平高等特点[2]，监督检验中需要全过程、全方位的质量控制以提高检验质量、保障垃圾焚烧锅炉的安全运行。因此，目前迫切需要基于垃圾焚烧锅炉项目的特点进行锅炉安装监督检验项目质量管理的研究，在源头上保障垃圾焚烧锅炉的安全运行。
帕累托分析法是由意大利经济学家帕累托提出的一种分析方法，用来反映“关键少数与次要多数”的关系[3]。其基本原理是将需要管理的对象按事物属性或频数，划分为A、B、C三等级，分别对应重要、次要、一般3种程度，并采取不同管理方式，达到最有效目的。将累计占比在0～80%区间的因素称为A类因素也就是重要因素，它们的数量不多，但是影响质量的关键因素。将累计占比在80%～90%区间的因素称为B类因素也就是次要因素，一般情况下，B类质量因素数量较A类因素数量多，但对质量的影响较A类因素小。将累计占比在90%～100%区间的因素称为C类因素也就是一般因素，通常它们的数量较多，但对质量的影响极小[4]。
帕累托提出：在任何特定群体中，关键因素通常只占少数，不关键的因素则占多数，因此只要能控制具有关键性的少数因素即能控制全局[5]。帕累托分析法已经在工程管理领域得到了广泛的应用。本文使用帕累托分析法进行垃圾焚烧锅炉质量管理研究。
2.1 项目简介
锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。《特种设备安全法》定义为利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并通过对外输出介质的形式提供热能的设备。垃圾焚烧锅炉属于电站锅炉，是指向汽轮机提供规定数量和质量的蒸汽中大型锅炉。常与一定容量的汽轮发电机组相配套，主要用于发电，但在某些特殊场合下也可兼作对外供热之用。蒸发量较大，汽温和汽压很高，结构较复杂，效率较高，对运行管理水平、机械化程度以及自动控制技术则有相当高的要求。锅炉安装监督检验，是在安装施工单位自检合格的基础上，对锅炉的安装过程进行的过程监督和满足安全要求的符合性验证活动。
垃圾焚烧锅炉的安装质量非常重要，关乎着国计民生，越来越受到人们的关注和重视。随着生活垃圾无害化处理工程数量的不断增多，工程建设中的问题越来越突出，其中垃圾焚烧锅炉安装的质量问题最为明显，垃圾焚烧锅炉安装监检的质量直接影响着锅炉安装的竣工质量[6]，锅炉安装监督检验中需要全过程、全方位的质量控制以提高检验质量，保障垃圾焚烧锅炉的安全运行[7]。基于垃圾焚烧锅炉项目的特点进行锅炉安装监督检验项目质量控制的研究。
2.2 数据统计
垃圾焚烧锅炉安装监督检验具体内容可细分为：资源条件；
出厂资料；
工艺文件；
锅炉基础、钢结构；
受压部件通用要求；
受压部件专项要求锅筒、集箱类部件、减温器、分汽缸受热面及其附件、水冷壁、对流管束、过热器、省煤器、锅炉范围内管道和主要连接管道；
安全附件和仪表；
蒸汽吹灰系统；
锅炉本体其他装置；
水（耐）压试验；
安全保护装置；
炉墙、保温及防腐；
调试、试运行及验收；
竣工资料；
设计变更以及发现问题的处理等。每类检验项目都有针对锅炉不同部件相应的检验检测方法。
监督检验一般分为3种检验方法，上文中提到的资源条件与资料、工艺文件的审查就属于资料审查；
水压实验及安装调试等属于现场监督；
管材、板材以及焊材等的确认属于实物检查。监督检验人员通过对资料进行审查，在现场对安装活动进行监督，抽查受检单位自检合格的产品或者部件并确认其与相关安全技术规范的相符性。如果仅仅通过检验方法将监督检验质量管理问题分为3类，在数据分析上并不全面与精细，很难找到准确的关键性问题。
本文参考TSG 11—2020《锅炉安全技术规程》，将质量管理问题分为5大类：资料审查、外观检查与材料确认、无损探伤、水压试验、调试与试运行。对每个质量管理问题进行细分，共产生16个质量控制点。在资料审查部分细分为6个质量控制点，不仅包含了锅炉出厂资料，还包含了锅炉房的设计图纸，安装单位的安装资质及安装单位的施工工艺文件，从制造到安装在资料审查部分做到了精准控制。将监督检验的3种方法之中的现场监督与实物检查进行进一步细化。在监督检验过程中，需要进行现场确认的质量控制点可以合并成外观检查与材料确认，包括出厂后锅炉的外观检查以及安装尺寸的现场监督，锅炉就位后锅炉的安装位置，锅炉范围内的管道及外购材料确认3个质量控制点。焊接接头的无损探伤和水压试验的现场监督一直是锅炉安装监督检验的重点工作，故将二者作为单独的质量控制点。水压试验后锅炉的调试与试运行是竣工前的关键步骤，由于调试与试运行中的工作类型众多，很多工作在以往的监督检验中不属于质量管理问题，故将其忽略，将此大类分为筑炉，烘炉、煮炉记录审查、试运行记录审查，安全附件资料和实物检查，水处理设备资料审查和调试报告，辅助机械记录审查，燃烧设备调试记录和报告审查6个质量控制点。
通过邀请锅炉监督检验经验丰富的5名专家对过去5年中垃圾焚烧锅炉安装监督检验项目中出现的质量管理问题次数做统计。通过专家评分法，总结出锅炉安装监督检验质量管理问题频次汇总表，见表1。
由表1可以看出，问题出现次数最多的质量控制点为管道及外购材料确认，其次是底片审查与水压试验现场监检。被视为锅炉安装监检中最重要的水压试验部分，问题出现次数仅排名第三，打破了传统检验的固有认知。在日常监督检验中，锅炉房设计资料审查、质保体系运转情况审查仅仅是资料审查的一部分，不会单独拿出来作为一个特殊重点项目监检。由本次数据统计可得出，资料审查作为不影响施工进度的监检项目应该得到更多的重视。通过数据分析，按问题出现频率高低对质量控制点进行排序，合并问题出现次数极少的11项质量控制点，为帕累托分析做数据准备。
表1 垃圾焚烧锅炉安装监督检验质量管理问题出现频次汇总表
2.3 帕累托分析
通过对表1数据的分析排序与汇总，并进行出现频率的占比与累计占比计算，用每种质量管理问题出现的次数除以总出现次数，得出垃圾焚烧锅炉安装监督检验质量各个管理问题出现频次占比汇总表，见表2。可以看到管道及外购材料确认这一质量管理问题的出现占比达到了37%，与底片审查、水压试验现场监检3项累计占比达到了80%。
表2 垃圾焚烧锅炉安装监督检验质量管理问题出现频次占比汇总表
由表2的分类序号作为横坐标，质量管理问题出现次数作为纵坐标，累计占比作为右侧纵坐标来制作帕累托分析图，得到垃圾焚烧锅炉安装监督检验质量管理问题出现频次占比帕累托分析图，如图1所示。
图1 垃圾焚烧锅炉安装监督检验质量管理问题出现频次占比帕累托分析图
通过对影响垃圾焚烧锅炉安装监督检验质量的关键环节中具体监检项目进行专家评分法与帕累托分析，找出累计占比在0～80%区间的质量控制点即A类重要因素为：管道及外购材料确认、底片审查、水压试验现场监检。质保体系运转情况审查、锅炉房设计资料审查为B类次要因素，其他11项质量控制点为C类一般因素。
利用帕累托分析的结论，我们将A类重要因素中的3个质量控制点进行加强管理。对管道及外购材料，严格把关现场材料确认环节，在加强对材料质量证明书与现场管材对应检查的同时，增加对管材光谱检测的抽查比例，杜绝材质不明、生产批号无法确认的管材使用，避免材质以低代高的情况发生；
对外购焊接材料进行抽查，重点审查其与相应材料焊接工艺的相符性。底片审查环节，我们派遣RTⅢ级人员负责本次垃圾焚烧锅炉的射线底片抽查工作，对返修部位进行重点抽查，此外在拍片现场对无损公司的资质、拍片人员的资质进行现场核对，严格监督持证上岗。水压试验的现场监检在锅炉安装监督检验中一直是检验机构与检验人员非常重视的环节，在本次的帕累托分析中它依旧处于重要因素的范围内，这一点充分证明了帕累托分析作为锅炉监督检验质量管理工具的有效性。对于B类次要因素，我们对锅炉房设计资料审查进行了及时的现场确认，对于与设计不符，或需要设计变更的问题及时与施工单位沟通提出，避免竣工后更改图纸的问题发生。我们将质保体系运转情况审查带入到每一次现场监检的工作中去，随着监检工作的不断进行，对每个环节施工单位与质保体系的相符性进行确认，一旦发现问题，及时与施工单位沟通提出可快速整改。对3个重要因素增加人力物力的投入，派遣资历更深的监检人员进行质量把关，在提高监检质量的同时大幅提高检验效率。
本文利用专家评分法与帕累托分析法找到了垃圾焚烧锅炉项目安装监督检验质量管理中的A类重要质量控制点，即管道及外购材料确认、底片审查、水压试验现场监检，针对重要因素进行加强管理，提高了检验质量和检验效率。找到B类次要因素，即质保体系运转情况审查、锅炉房设计资料审查，针对次要因素采取与每一次现场监检相结合的措施，在不需要增加额外检验人员的同时达到不漏检的效果。不足之处是没有对重要因素进行进一步深度分析。在接下来的研究中可针对影响质量控制的重要因素采用鱼骨图法进行影响因素分析，找到末端影响因素，提出质量控制措施。结合层次分析法、故障树分析法更加准确地找到质量影响因素，实施更加具有针对性的改进措施后，效果评估是否达到预期质量控制目标。
用质量管理的思路与方法管理特种设备检验项目是一种新的检验思路，代替经验化检验，科学的项目管理工具可以准确地找到质量管理问题的重要因素，针对重要影响因素进行质量控制措施，可以有效地从根源上减少质量问题的发生。
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