燃气管道安全风险评价分析

作者：严荣松高文学李建勋　　评论：　更新日期：2012年04月15日

摘要：概述了国内外燃气管道安全风险评价技术研究现状，分析了我国城镇燃气管道安全风险评价技术路线的思路，提出了城镇燃气管道安全风险评价体系的研究方向。

关键词：城镇燃气管道；安全风险评价；故障树；事件树

随着城镇燃气业迅速发展，燃气事故也越来越多，造成了人员伤亡和财产损失，给社会带来不良影响。安全风险评价技术正是为降低事故风险而引入的一种新型管理技术。在近30年的开发研究与应用实践中，管道的风险评价技术在许多国家取得了明显的经济效益和社会效益，但目前我国尚未形成系统、完整的城市燃气管道风险评价技术。

1 燃气管道安全风险评价技术研究现状

1.1 国外研究现状

1985年。美国的Battelle Columbus研究院发表了《风险调查指南》，首先在管道风险分析方面运用了评分法。W.K.Muhlbauer在此基础上总结了美国近20年开展油气管道风险评价技术研究工作的成果，编写了《管道风险管理手册》，介绍了管道风险评价的专家评分模型，成为世界各国普遍接受且作为开展管道风险评价的重要参考文献。在该书的第2版中增加了大量篇幅介绍不同场合的管道风险评价的修正模型，增加了对环境敏感区域、工作场所压力及潜在人为差错的评价，并且详细介绍了如何利用风险和成本的关系建立资源分配模型^[1]。

随着人们对油气输送管道危险性认识日渐深刻，国外逐渐发展起了新兴的管道完整性管理体系，对所有影响管道完整性的因素进行综合、一体化管理^[2]。包括拟定工作计划、流程和文件以及进行管道风险分析、了解事故发生的可能性和事故后果、制定预防和应急措施、定期进行管道完整性检测和评价等，涵盖管道设计、施工、运行、监控、维修、质量控制和通信等全过程，并贯穿管道整个运行期^[3]。

在工程应用上，20世纪60年代末期，国外就开始在管道工程中考虑对在役管道的检测和剩余强度评价，如：美国石油学会颁布的《基于风险的检验规范》API 581、《燃气管道系统完整性·补充文件》ASME B31.8S。20世纪90年代初，美国的许多油气管道都已应用了风险管理技术来指导管道的维护工作，随后加拿大、欧洲的发达国家也先后加入了管道风险管理技术的开发和应用行列。英国通过统计分析大量管道资料及进行灾害模拟试验，在对天然气管道的危害因素进行概率分析和事故后果量化的基础上，建立了输气管道定量风险评价技术，其分析软件已经应用于英国及世界多个国家的高压天然气管道。加拿大也成功开发了管道维护和检测的风险分析软件包，用于管道的失效概率分析、失效后果和总风险计算。

随着科技的发展，新方法、新技术也应用于管道风险分析研究中。GIS技术目前已经成为设施管理、寿命周期检测、风险分析、协调管理、提高运营效率的有效手段，管道GIS技术目前广泛应用于美国、挪威等国家。

1.2 国内研究现状

20世纪90年代中期，我国已开展了有关油气管道安全风险评价的系列研究及应用试验工作，国内油气长输管道的风险评价技术发展最快。研究人员在借鉴国外研究成果的基础上，综合运用专家评分法、故障树法和模糊数学等多种分析方法，提出了一系列切实可行的评价方法。

城市燃气管道系统方面，采用油气管道安全风险评价的研究方法，对管道的风险可接受程度进行探讨，考虑了天然气管道失效可能性和失效后果严重度的影响因素，克服了只依靠失效概率进行评价带来的片面性和局限性。但由于城市燃气管道风险影响因素多，从设计、施工、操作到第三方破坏、腐蚀破坏、后果研究等方面多达几百个相关因素^[1]，加之我国城市燃气管道建设初期并没有建立相应的历史数据和原始设计资料库，管道投入使用后的运行情况完全依靠人工记录，大量资料缺失，这些客观情况增加了建立城市燃气管道风险评价模型的难度，削弱了城市燃气管道原始数据的真实性和可靠性。目前国内尚未形成系统、完整的风险评价技术体系用以评价城市燃气管道的安全性。

2 燃气管道安全风险评价体系分析

风险评价属于安全科学的范畴，安全科学的研究目的是将应用现代技术所产生的任何损害后果控制在绝对的最低限度内，或者至少使其保持在可允许的限度内。安全问题是一个社会问题，各国均十分重视。

随着城市燃气发展，供气范围不断扩大，用户数量增加，安全问题也日益突出，事故屡有发生。各国不断有燃气爆炸、中毒等伤亡事故的报道，但事故严重程度上有很大差异，这与安全体系是否完善有关。因此，我们必须重视燃气行业的安全问题^[2]。

2.1 安全风险评价技术

城市燃气系统是城市公用基础设施的重要组成部分，现代化的城市燃气系统是一个可维修的、复杂的、网络化的综合设施，包括低压、中压以及高压不同压力等级的燃气管道、各种类型的调压站或调压装置、各种类型的储配站、监控与调度中心、维护管理中心、用户燃具及其他设施^[3、4]。考虑到上述因素，对我国城市燃气管道进行风险评价技术路线可按以下思路进行。

① 将燃气(天然气)管道系统分为储配站系统、输配管道系统和用户系统，利用不同方法对各系统进行风险辨识^[5]。

② 对各系统采用不同的分类原则，管道分段的基本原则是在管道重要参数有重大变化时插入分段点，用模糊聚类方法将风险状态相似的管段归类，然后将模糊综合评价方法引入到管道的风险分析^[5]。根据管道设计参数及环境的参数选择权重集，综合评价得到管道的风险状态的定性描述。储配站的评价从厂站位置及环境、阀门、承压容器、工艺流程、仪器仪表、泄漏及安全设施等方面进行评价^[6～14]。用户系统评价采用故障树分析法和专家调查法。

③ 将故障树定性分析或者定量分析方法引入到城市燃气系统风险评价中，先对故障树进行模块化分解，求出每个模块的最小割集，做出定性评价，提出相应的减小风险的对策。引入针对故障树基本事件概率的专家调查法和历史事故统计方法，对管道某些特定的系统部件进行使用寿命的统计推断。

④ 分别建立事故后果事件树，例如，对燃气泄漏后果进行统计分析。对某些重要的事故后果给出后果事件的概率计算公式，分析这些事件的危害程度，提出相应的减小事故发生概率的对策^[15]。

⑤ 开展管道腐蚀(大气、土壤及其管道内部)参数试验研究，重点分析埋地燃气管道腐蚀影响因素，探讨管道及其防腐层受土壤腐蚀的影响程度和腐蚀规律，研究埋地燃气管道的腐蚀机理，建立土壤腐蚀速率预测模型，开发地下燃气管道腐蚀数据库管理系统。

2.2 安全风险评价体系

① 建立适当、通用的安全风险评价法规和制度。燃气管道安全涉及内容十分广泛，需要在安全基础理论的指导下，针对不同类型的事故研究不同的对策，仅仅提出一些注意事项是不够的，还应有相应的各种软、硬件来配合和保证。软件包括各种规章制度、法规、标准规范和评价方法，硬件包括各种检测仪表、设备、通信设施和防护设施等。通过培训提高工作人员的操作技能和人文素质也是十分重要的环节。

② 建立适应不同地区情况的安全法规和规章制度。随着供气规模日益扩大，各城市燃气工程的建设规模也在迅速增加。由于各个城市的特点和定位不同，管理和技术水平也有很大差距，事故发生的频率与后果也不完全相同，因此各个城市还必须针对本地情况制定相应的安全法规和规章制度。

③ 建立新的管理体系，完善管理水平。随着驾驭安全问题的能力不断增加，世界燃气业的发展已到了一个新的阶段，笔者认为在不久的将来，市场需求的增长要求更新法规和标准规范，并逐步过渡到以成本、效益和用户的满意度为标准^[16]。

3 结语

目前我国城市燃气管道安全状况十分严峻，部分燃气管道运行已达20年之久，存在大量安全隐患。十一五国家科技支撑计划把城市燃气管道的风险评价作为重点研究内容，目的就是要探索切实可行的措施和方法，使城市燃气管道的建设达到一个新的阶段，从广泛的层次上考虑和处理安全、效益等诸多发展中的问题，建立科学的风险评价体系来消除隐患，实现安全技术与安全管理的科学化和规范化。

参考文献：

[1] Muhlbauer W K(著)，杨嘉瑜，张德彦，李钦华，等(译).管道风险管理手册[M].北京：中国石化出版社，2005.

[2] 隋鹏程，陈宝智，隋旭.安全原理[M].北京：化学工业出版社，2005.

[3] 刘铁民，张兴凯，刘功智.安全评价方法应用指南[M].北京：化学工业出版社，2005.

[4] 万礼锋，尹贻林，张丽君，等.城市燃气管网安全分析体系[J].煤气与热力，2007，27(11)：50-53.

[5] 周卫.城市燃气管网安全评估系统的研发与应用[J].城市燃气，2006，(10)：15-21.

[6] 毕彦勋，卢桂菊.燃气输配系统用户供气可靠性失效树分析法评价[J].煤气与热力，1987，7(5)：27-35.

[7] 王剑友.燃气输配系统事故统计分析及对策[J].煤气与热力，2001，21(2)：178-179.

[8] 贾雁群，李连星，叶茂，等.燃气管网泄漏事故原因分析与预防措施[J].煤气与热力，2005，25(7)：59-61.

[9] 曾静，许俊城，陈国华，等.城市埋地燃气管道风险评估方法的适用性[J].煤气与热力，2007，27(5)：55-61.

[10] 何淑静，周伟国，严铭卿，等.燃气输配管网可靠性的故障树分析[J].煤气与热力，2003，23(8)：459-461.

[11] 付士根，许开立.城市燃气输配系统安全性模糊综合评价[J].煤气与热力，2006，26(11)：20-22.