基于風險評價的城市燃氣管網(wǎng)線路設(shè)計與開發(fā)

(中石油昆侖燃氣有限公司吉林分公司，吉林吉林132013)

1 城市燃氣管網(wǎng)現(xiàn)存的問題

燃氣行業(yè)作為城市發(fā)展的公用事業(yè)，發(fā)揮著能源供應(yīng)的載體功能.近年來，我國燃氣公司發(fā)展速度較快，一個省級公司區(qū)域內(nèi)所轄燃氣公司可達百家.然而，各公司因企業(yè)性質(zhì)不同，管道運營管理模式千差萬別.各公司所轄管道建設(shè)年限不同，管道同期建設(shè)材質(zhì)、管徑不同，管道變徑次數(shù)也不相同步.

城市燃氣給人們生產(chǎn)、生活帶來了便利，同時又引發(fā)了一些突出的問題.①燃氣用戶結(jié)構(gòu)復雜，嚴重缺乏管道安全培訓;②管道管理缺乏完善的信息化管理系統(tǒng)，自控水平差;③專業(yè)技術(shù)人員匱乏，建設(shè)與運維資源配備不充分;④缺乏完備的應(yīng)急救援預案.

城市管道運行管理經(jīng)歷了從簡單認知、經(jīng)驗管理到體系管理的發(fā)展過程.這一過程適應(yīng)和滿足了管道行業(yè)不同階段快速發(fā)展的需要.現(xiàn)如今，燃氣管網(wǎng)多數(shù)僅采取外防腐層防腐，雜散電流干擾普遍嚴重［7］.城市道路、電力電網(wǎng)、供水建設(shè)、供暖改造、通訊電纜等工程增加了管網(wǎng)第三方破壞風險.管道安全運營流程過于繁瑣，人員配備不合理.城市燃氣管道多敷設(shè)于經(jīng)濟繁榮、人員集中地區(qū).一旦事故發(fā)生，后果影響嚴重.

隨著管道業(yè)務(wù)的不斷深入，管道不僅面臨著老管道缺陷多、新管道地質(zhì)施工難度大、第三方施工損害嚴重等不斷頻發(fā)的問題，還面臨著高強鋼在役焊接與修復技術(shù)問題、凍土管道的運維管理問題、焊縫缺陷的檢測與評價等一系列新的問題［8］，給管道線路有效運營管理帶來了挑戰(zhàn).

目前，燃氣公司運維需求的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備、設(shè)計和施工標準以及管道技術(shù)人員的職業(yè)素質(zhì)尚不能滿足管道企業(yè)日益發(fā)展的需求，并逐漸成為制約燃氣管道企業(yè)安全運行和整體發(fā)展的瓶頸.因此，解析當前存在的問題，提出未來發(fā)展策略，建立基于燃氣管網(wǎng)風險評價的完整性線路設(shè)計方案，顯得尤為重要.

2 建立城市燃氣管網(wǎng)風險評價指標

2.1 完整性管理概念

目前，國外各知名的管道公司普遍采用管道完整性管理(PIM)管理模式，一種以可靠性為核心的風險預控管理模式［4］.由美國燃氣管道完整性管理標準 ASMEB31.8SManagement Integrity System of Gas Pipeline可知，燃氣管道的完整性管理(Pipeline Integrity Management)，是指為確保燃氣管道系統(tǒng)時刻處于安全可靠的服役狀態(tài)所采取的所有管理措施［5］.

我國城市燃氣公司管網(wǎng)完整性管理，以建立健全相關(guān)制度、標準、規(guī)范和程序為基礎(chǔ)，運用現(xiàn)代化技術(shù)手段，積累與完善基礎(chǔ)資料及數(shù)據(jù)，建立先進的燃氣管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)，進行城市燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)風險評價模型和應(yīng)用軟件的合理開發(fā).建立管道信息數(shù)據(jù)庫、實現(xiàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)動態(tài)管理、識別高后果區(qū)域［7］是開展城市燃氣管道完整性評價的關(guān)鍵點.

2.2 風險評價是城市燃氣管網(wǎng)完整性管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

為了提高管道安全，城市燃氣企業(yè)全面推進管道完整性管理模式，堅持事后控制與事前預防管控相結(jié)合，不斷豐富完善信息軟件管理，努力把風險控制在萌芽狀態(tài)，降低事故發(fā)生的概率，提高管道的安全管理水平.

圖1 昆侖燃氣公司管網(wǎng)系統(tǒng)完整性管理流程

城市燃氣管網(wǎng)風險評價是完整性管理的核心內(nèi)容［5］.如圖1(昆侖燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)完整性管理流程)所示，燃氣管網(wǎng)的風險評價是昆侖燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)閉環(huán)管理的核心，是完整性管理的前提與保障，是公司各職能崗位發(fā)揮作用的監(jiān)督中心，更是確定及驗證風險評價指標運行合規(guī)性操作的依據(jù).由圖不難看出，城市燃氣管網(wǎng)風險評價是管網(wǎng)完整性線路設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié).

2.3 運用KENT評分法，辨識管網(wǎng)風險評價因素

結(jié)合燃氣管網(wǎng)的實際情況，運用KENT評分法，根據(jù)管道泄漏的歷史記錄、腐蝕、環(huán)境風險、設(shè)計原因、第三方破壞的損失點、人為誤差操作及員工承載負荷壓力等建立的風險評價的“KENT打分”指標因素，進行城市燃氣管網(wǎng)的風險因素的辨識.

由技術(shù)專家、管理及操作人員組成的評分組，把每項風險評價因素的最高分限定為100分，將昆侖燃氣管道按街區(qū)路段劃分成各單元，分別對每一單元引起失效的主要因素逐項參評打分.評分值與其風險權(quán)重系數(shù)相乘的指數(shù)值之和為對應(yīng)單元的失效總分［6］.各單元都對應(yīng)著管道泄漏影響系數(shù)(用來衡量管輸介質(zhì)的反應(yīng)性、管道事故及泄漏對沿線生態(tài)環(huán)境的影響作用)，失效總分與泄漏影響系數(shù)相除得到相對風險數(shù).相對風險數(shù)越大，單元的風險越小，管道越安全.譬如，南京街管道相對風險評價數(shù)高于其他管道的評價數(shù)，表明南京街的管道安全性高于其它街區(qū)，而風險卻低于其它街區(qū).

通過評分組意見得出燃氣管網(wǎng)風險等級，篩選出高風險管段，為管網(wǎng)完整性檢測和評價提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù).同時有助于我們更好地根據(jù)企業(yè)當今所處的環(huán)境因素，正確辨識影響管網(wǎng)風險評價的因素;有助于企業(yè)根據(jù)評價結(jié)果制訂管網(wǎng)風險防范響應(yīng)措施;還可以根據(jù)關(guān)鍵風險點，建立管道風險防范應(yīng)急預案，明確相關(guān)人員的職責，做好應(yīng)急預案的日常演練，提高應(yīng)急反應(yīng)能力，確保城市燃氣管網(wǎng)安全運行.

3 基于完整性的城市燃氣管網(wǎng)線路設(shè)計

巴西學者提出了基于效能理論的城市燃氣管網(wǎng)的綜合風險評價模型［5］.通過實施燃氣管網(wǎng)的風險評價，將城市管網(wǎng)線路根據(jù)效能劃分風險級別，以此作為城市燃氣管網(wǎng)風險管理進行管網(wǎng)線路規(guī)劃的理論基點.

基于風險評價的管網(wǎng)完整性管理系統(tǒng)不僅能夠適時檢測與評估管道風險因素，監(jiān)控影響管道安全的重大事故隱患和危險源，還能夠根據(jù)監(jiān)控到的管道風險級別，及時為管網(wǎng)線路進行事后救援提供決策分析數(shù)據(jù)，而且還可以為管道設(shè)計與規(guī)劃提供虛擬平臺.因此具備一個強有力的軟件支持環(huán)境，建立一個管網(wǎng)線路管理信息軟件系統(tǒng)，收集、整理和儲備城市燃氣管網(wǎng)線路的資料信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)化管理，是管道系統(tǒng)安全可靠的重要保障.

管道完整性技術(shù)與管理理念超前、方法準確，為管道公司保證管網(wǎng)安全的首選.昆侖燃氣公司建立和運行管網(wǎng)完整性信息管理系統(tǒng)［7］，實施運行城市燃氣管網(wǎng)線路設(shè)計，如圖2所示:(1)完善管網(wǎng)完整性設(shè)計與開發(fā)的計劃、流程等規(guī)范性文件;(2)員工培訓;(3)城市管網(wǎng)線路例行專業(yè)化安全維護與檢查;(4)管網(wǎng)線路采集數(shù)據(jù);(5)建立管網(wǎng)風險評價機制;(6)識別評價管網(wǎng)線路高后果區(qū)，提出管網(wǎng)線路風險的應(yīng)對方案;(7)歸檔.

圖2 城市管道完整性管理運行流程圖

昆侖燃氣公司探討并建立基于風險評價的管道完整性管理系統(tǒng)平臺，可以為公司管道運行、管道剩余強度評價、管道剩余壽命估計等提供數(shù)據(jù)分析，有助于公司進行管網(wǎng)線路設(shè)計與開發(fā)進行風險評價、信息反饋與績效測評.誠然，在管道設(shè)計中，管道輸送量的不確定性影響，可能使管網(wǎng)線路設(shè)計的最優(yōu)方案成為偏離現(xiàn)場實際的參考方案，容易導致管道設(shè)計方案存在一定的風險性.

3.1 昆侖燃氣公司管網(wǎng)線路設(shè)計與開發(fā)原則

(1)確定最優(yōu)線路.線路選擇應(yīng)符合城市燃氣管網(wǎng)“建維運轉(zhuǎn)”的要求，采取優(yōu)中選優(yōu)原則(2)確定最佳施工點.挑選工程量小、技術(shù)安全、施工方便的地點，力求避免穿越大型工程［3］;(3)勘探管道施工地質(zhì)環(huán)境.規(guī)避不良地質(zhì)地段及可能開采區(qū)域;(4)統(tǒng)籌兼顧，合理布局.重視管道通過地區(qū)的規(guī)劃開發(fā)與相關(guān)后續(xù)工程影響;(5)規(guī)避腐蝕管道的地質(zhì);(6)遵守環(huán)境標準，維護生態(tài)平衡.

3.2 建立公司管網(wǎng)線路設(shè)計與開發(fā)方案

運用管網(wǎng)完整性評價系統(tǒng)進行線路設(shè)計，采用先進成熟的設(shè)計技術(shù)和材料，能夠有助于昆侖燃氣公司優(yōu)化管道設(shè)計，提高管線輸送的效率和管道運行的彈性，降低管輸能耗，有助于延長管道使用壽命，降低生產(chǎn)成本.

以此為基礎(chǔ)建立公司管網(wǎng)線路最優(yōu)化設(shè)計開發(fā)方案［1］，設(shè)立管網(wǎng)線路測評系統(tǒng)，見圖3.將管道地質(zhì)施工、運維、敷設(shè)結(jié)構(gòu)方案，道路交通、水電、供暖改造、通訊網(wǎng)絡(luò)、水文氣象情況及城市未來20年發(fā)展規(guī)劃等因素，列為最優(yōu)化準則作為考慮管線選線的依據(jù).

同時，重視培訓管網(wǎng)專業(yè)技術(shù)人員，重視敷設(shè)管線的熱補償和管線應(yīng)力強度問題，安排組織專業(yè)施工人員按照管網(wǎng)線路設(shè)計方案，進行城市燃氣管線埋地敷設(shè)、架空敷設(shè)和沿地表面敷設(shè)，規(guī)避管道的外防腐層防腐等人為操作風險.

圖3 昆侖燃氣管網(wǎng)線路測評系統(tǒng)安裝界面

為了確保公司燃氣管網(wǎng)安全運行，系統(tǒng)推進事后控制管理與事前預防管理相結(jié)合的完整性管理，從管網(wǎng)線路與站場的選線原則、控制管網(wǎng)與周圍建筑物間距［2］、及管網(wǎng)線路截斷閥與管道防腐層的選用等方面，不斷從生產(chǎn)現(xiàn)場獲取數(shù)據(jù)信息，完善管網(wǎng)線路檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源，進一步充實管網(wǎng)線路設(shè)計意見和建議，努力降低風險的發(fā)生頻率，提高管網(wǎng)的安全管理水平.

4 結(jié) 論

城市燃氣給予人們生產(chǎn)、生活帶來了便利.燃氣管網(wǎng)風險防范便成為燃氣企業(yè)面臨的主要課題.燃氣管網(wǎng)如果管控失當，將會引起風險事故.基于完整性理論，運用KENT評分法，根據(jù)管道泄漏、環(huán)境風險及第三方破壞等風險評價指標［6］，提出城市燃氣管網(wǎng)完整性運行的線路設(shè)計與開發(fā)方案，預防潛在的風險隱患，提高企業(yè)的經(jīng)濟與社會效益.

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