油氣長輸管道工程安全評價及其確定方法

【摘 要】油氣長輸管道相對于其他工程建設(shè)項目有其自身的特點，在對其進行安全評價時，評價的內(nèi)容、評價的重點及評價方法的選擇都有其特殊性。在評價階段，由于管線走向設(shè)計、工藝裝置及設(shè)備、工藝流程等還處在方案階段，缺少工程具體參數(shù)，加上項目可行性研究報告中給出的安全衛(wèi)生措施有限，這就給安全評價帶來了一定的困難。因此，有必要在前人研究的基礎(chǔ)上對油氣長輸管道工程的安全評價技術(shù)方法進行深入研究。

【關(guān)鍵詞】油氣；長輸管道工程；安全評價；確定方法

前言：

油氣管道是用來輸送易燃易爆石油產(chǎn)品和天然氣等介質(zhì)的長輸管線，它一旦發(fā)生泄漏或火災(zāi)爆炸事故，必將造成巨大的經(jīng)濟損失，嚴重影響人民的生活和社會的穩(wěn)定，破壞周圍環(huán)境。我國國內(nèi)已建成的油氣管線，大多運行時間較長，有的已接近設(shè)計使用壽命，其設(shè)備設(shè)施的技術(shù)水平落后，操作自動化程度較低，安全事故呈不斷上升趨勢。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)油氣管道安全事故發(fā)生的幾率大約是國外經(jīng)濟發(fā)達國家的5～l0倍，國內(nèi)油氣管道安全運營形勢不容樂觀，而且隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，油氣管道的開工建設(shè)即將迎來一個新的高潮。

因此，為保證油氣管道的安全運行，降低或消除油氣管道事故發(fā)生的概率，必須采取科學(xué)的手段加強油氣管道的安全運營管理，積極開展油氣管道的安全評價工作，對有關(guān)長輸管道設(shè)計、施工、運行過程中的各種危險因素進行綜合分析與評判，進而為制定切實有效的防范措施和科學(xué)嚴謹?shù)墓芾碇贫忍峁﹫詫嵉幕A(chǔ)，以期達到降低風(fēng)險危害、減少事故損失，優(yōu)化投資效益之目的。

一、常用評價方法

油氣長輸管道工程安全評價主要針對長輸管道部分和站場部分。評價中采用定性與定量評價相結(jié)合的方法，對工程潛在的風(fēng)險進行綜合評價。

1、類比分析

類比分析法通過搜集國內(nèi)外油氣長輸管道在建設(shè)、運行中發(fā)生的事故，對其事故原因進行統(tǒng)計分析，并結(jié)合所評價管道工程的輸送介質(zhì)、工藝特點以及管道所經(jīng)地區(qū)的自然環(huán)境、社會環(huán)境條件，有針對性地進行相關(guān)事故統(tǒng)計與原因分析。類比分析的結(jié)果不僅可以防范類似事故的發(fā)生，也可為管道工程管理人員制定相關(guān)安全技術(shù)規(guī)程提供依據(jù)。

2、事故樹分析

油氣長輸管道工程事故樹分析一般是對長輸管道失效事故和站場火災(zāi)、爆炸事故進行分析。采用該方法，可以把可能發(fā)生的事故與可能導(dǎo)致事故發(fā)生的邏輯關(guān)系用樹形圖直觀地表示出來，再通過對樹形圖進行定性和定量分析，找出導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因和計算事故發(fā)生的概率。

3、管道風(fēng)險評價法

1992年，由海灣出版公司出版的《管道風(fēng)險管理手冊》一書中詳細論述了管道風(fēng)險評估模型和各種評估方法。在4年后該書第2版中，作者增加大量篇幅來論述基本風(fēng)險評估模型在不同使用環(huán)境下的修正方法，并在風(fēng)險管理部分補充了成本與風(fēng)險的關(guān)系等內(nèi)容。目前，該書所介紹的風(fēng)險評估模型仍是世界普遍采用的管道風(fēng)險評估模型。油氣長輸管道風(fēng)險評價是在總結(jié)國外管道多年的事故案例資料和管道風(fēng)險管理經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出的，對評價管段的各種危害安全的因素及可能的后果逐項評分，得到管段危險程度和相對風(fēng)險。由于該方法的指標值和評分依據(jù)是根據(jù)國外管道事故數(shù)據(jù)分析及多年實踐經(jīng)驗總結(jié)出來的，因此，在評分時，對第3方破壞、腐蝕、設(shè)計和操作等因素的取值中，注意結(jié)合我國國情，并參照了國內(nèi)已建成管道的設(shè)計、施工、運營及管理經(jīng)驗。運用該評分方法繪制的管道沿線圖、危險程度分布圖和相對風(fēng)險分布圖，可以直觀地表示出管道全線的風(fēng)險情況。

4、道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法

道化學(xué)公司（DOW）火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法是依據(jù)以往的事故統(tǒng)計資料、物質(zhì)的潛在能量和現(xiàn)行的安全措施情況，利用系統(tǒng)工藝過程中的物質(zhì)、設(shè)備、物料量等數(shù)據(jù)，通過推算公式，對系統(tǒng)工藝裝置及所含物料的實際潛在火災(zāi)和爆炸危險進行客觀評價的一種方法。油氣長輸管道工程安全評價中，常采用該方法對站場中具有火災(zāi)、爆炸危險性的單元進行評價，定性確定其火災(zāi)、爆炸危險等級。

5、傷害（或破壞）范圍評價法

傷害（或破壞）范圍評價法是根據(jù)事故的數(shù)學(xué)模型，計算事故對人員傷害范圍的一種定量評價方法。事故的數(shù)學(xué)模型包括液體泄漏模型、氣體泄漏模型、池火火焰與輻射強度模型、火球爆炸傷害模型、爆炸沖擊波傷害模型、蒸汽云爆炸破壞模型等。油氣長輸管道工程安全評價中，常采用該方法計算長輸管道和工藝站場內(nèi)設(shè)備、管道事故對人員傷害范圍或建構(gòu)筑物、設(shè)施的破壞范圍。

由于數(shù)學(xué)模型中手工計算量大，借助計算機輔助往往事半功倍。例如：英國Advantic公司開發(fā)的PIPI～AFE模型，可以預(yù)測造成管道破壞的事故的發(fā)生頻率、破壞形式；預(yù)測管道破壞后氣體泄漏量隨時間的變化，預(yù)測泄漏天然氣點燃后的火災(zāi)特性；預(yù)測火災(zāi)對管道附近居民和建筑物的影響，包括熱輻射對人員傷亡和建筑物被引燃或自燃的距離和范圍等。

6、人一機一環(huán)系統(tǒng)分析

人是安全系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，要研究人的因素，就必然涉及到所操作的設(shè)備和環(huán)境，這就是人一機～環(huán)系統(tǒng)分析法，其中人是核心，人、機、環(huán)三者并重。人一機一環(huán)系統(tǒng)分析法的實質(zhì)，如圖1。在討論事故概念時可知，事故的發(fā)生具有現(xiàn)象的偶然性，本質(zhì)上的必然性，即直接隱患和問接隱患都能得到較好的解釋。事故的發(fā)生是由人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全條件直接引起的，這是現(xiàn)象，直接進行觀察；而引起現(xiàn)象必然有其本質(zhì)原因，即事故發(fā)生的必然性，深層的分析就是管理失誤（隱患）間接原因。該方法能找出引起事故所有隱患狀態(tài)及直接隱患與間接隱患間的關(guān)系，但不能說明事故直接隱患問的邏輯聯(lián)系。

圖1油氣長輸管道人一機一環(huán)事故分析

二、安全評價方法的應(yīng)用

上述評價方法都有其自身的適用條件和范圍，而油氣長輸管道工程安全評價系統(tǒng)復(fù)雜，同時存在多種危害因素及事故可能性，因此在評價的實際工作中，無論是針對長輸管道部分的評價，還是針對工藝站場部分的評價，應(yīng)將數(shù)種方法同時配合使用，互為補充。

1、管道評價方法適應(yīng)性分析

油氣長輸管道部分安全評價通常將整條管道作為一個評價單元。采用類比分析法，調(diào)查相似管道的事故案例，并繪制油氣長輸管道故障樹，定性分析管道工程的主要危險、有害因素。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)工程沿線人口密度、土壤條件、地質(zhì)情況等的差異，劃分管段，采用管道風(fēng)險評價法確定風(fēng)險沿管線的分布。對于識別出的高風(fēng)險管段，再進行管道油氣泄漏事故擴散定量計算。

采用的安全檢查表、類比分析、故障樹分析、管道風(fēng)險評價、危險指數(shù)評價法、傷害（或破壞）范圍定量計算、模糊綜合評價等方法，從定性分析到定量評價，逐層遞進，這些方法在目前油氣長輸管道評價中應(yīng)用廣泛。由于管道風(fēng)險評價方法采用了人為經(jīng)驗評分方式，主觀因素易影響評分結(jié)果的準確性。另外，雖然評分取值結(jié)合了我國國情，但該方法中原有的評分指標及權(quán)重分配與我國管道實際情況還是存在一定的差距。如，國內(nèi)近年來打孔偷盜油氣問題，在該評分系統(tǒng)中就沒有體現(xiàn)；第三方破壞指標所提到的“一次呼叫系統(tǒng)”，國內(nèi)目前尚未建立。

管道風(fēng)險評價方法應(yīng)組織管道行業(yè)的專家、工藝、自控等工程技術(shù)人員和有關(guān)管理人員參與打分，以減少評分時的主觀性。同時，評價過程應(yīng)不斷研究新情況，對管道風(fēng)險評價標準中的評分指標和權(quán)重分配進行適當調(diào)整，使其更符合我國油氣長輸管道的實際情況。建議盡快制訂國內(nèi)通用的推薦性標準、規(guī)范和規(guī)定，指導(dǎo)國內(nèi)的油氣長輸管道風(fēng)險評價法的應(yīng)用，提高安全評價的精度。

2、工藝站場評價方法適應(yīng)性分析

對工藝站場部分進行安全評價時，通常關(guān)注的是其火災(zāi)、爆炸的危險程度，以及火災(zāi)、爆炸事故后果的影響范圍。首先，根據(jù)各站場的功能特點，劃分評價單元。例如，可將輸油管道末站劃分為油罐、輸油泵區(qū)、加熱爐等評價單元，運用道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法計算各評價單元的火災(zāi)、爆炸危險等級，對評價出危險性較高的單元，再進行傷害（或破壞）范圍定量計算，并應(yīng)用故障樹分析法，找出引發(fā)事故的主要原因。工藝站場安全評價方法中采用的安全檢查表、故障樹分析與傷害（或破壞）范圍評價法，從事故原因分析和事故后果計算2方面考慮，符合安全評價的要求。而道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法，在應(yīng)用于輸油站場的大型油罐評價時顯得有所不足。如由于受方法中“易燃和不穩(wěn)定物質(zhì)的數(shù)量”取值的限制，對于容量大于3000m3。同一油品貯罐的評價結(jié)果是基本相同的，這與實際情況不相符。另外，由于該方法沒有考慮同樣功能、不同類型設(shè)施對火災(zāi)、爆炸危險程度的影響，對于拱頂罐與浮頂罐，容量相同、盛裝同種油品的貯罐的評價結(jié)果是相同的。但實際上拱頂油罐與浮頂油罐相比，前者的火災(zāi)危險性要大得多。因此，采用道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法進行站場工藝單元的安全評價時，要避免機械地套用結(jié)果。

三、結(jié)束語

總之，油氣長輸管道工程安全評價主要針對長輸管道部分和工藝站場部分。長輸管道部分常采用類比分析、事故樹分析、管道風(fēng)險評價及傷害（或破壞）范圍定量計算等方法相結(jié)合進行評價；工藝站場部分常采用事故樹分析、傷害（或破壞）范圍定量計算及道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法等方法相結(jié)合進行評價。但在個別方法的應(yīng)用上需注意與實際的結(jié)合。

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