長輸管道燃?xì)庑孤┦鹿蕵浞治鎏接?/h1>
2016-03-29 02:39:14宮霽暉宇湖南省天然氣有限公司
安全 2016年3期
宮霽暉 張 宇湖南省天然氣有限公司
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長輸管道燃?xì)庑孤┦鹿蕵浞治鎏接?/p>
宮霽暉 張 宇
湖南省天然氣有限公司
【摘 要】長輸管道輸送距離長、壓力高、地形復(fù)雜，一旦出現(xiàn)泄漏，影響極大。本文通過分析國內(nèi)外長輸管道典型泄漏事故，結(jié)合當(dāng)前油氣管道安全管理情況，分析得出長輸管道泄漏的主要原因。利用事故樹分析法，建立長輸管道泄漏失效事故樹，分析結(jié)果表明，管道泄漏多由第三方事件、腐蝕泄漏和存在缺陷所導(dǎo)致。提出了人防、技防的安全措施，增加長輸管道運(yùn)行的安全性和可靠性，對長輸管道企業(yè)安全管理工作或有一定借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】長輸管道；燃?xì)庑孤?；第三方施工；腐蝕；事故樹
1963年，我國建成第一條長輸管線——巴渝線，如今，天然氣管線幾乎遍布全國[1]。由于天然氣具有易燃易爆等特性，長距離輸送存在輸送壓力高、沿途地理環(huán)境復(fù)雜、氣候多變等特點(diǎn)，一旦管道本身或受到外力破壞等，發(fā)生泄漏或破裂，極易引起火災(zāi)或爆炸，后果極為嚴(yán)重。因此，通過科學(xué)的方法分析和防控泄漏風(fēng)險(xiǎn)，顯得極其重要。
1 長輸天然氣管道泄漏統(tǒng)計(jì)分析
1.1 典型壓力管道失效事件
隨著管道的大量鋪設(shè)和長期運(yùn)行，管道事故不斷發(fā)生。例如：1989年6月，前蘇聯(lián)烏拉爾山脈隧道附近由于對天然氣輸送管線維護(hù)不當(dāng)，造成天然氣爆炸，死亡800多人，燒毀兩列鐵路列車。美國從1985~1992年，共發(fā)生天然氣管道失效事故1906起，包括146起災(zāi)害事故和721起傷害事故。加拿大每年發(fā)生壓力管道事故30-40起。歐洲輸油管線在1971~1994年間，平均每年發(fā)生管道事故13.8起。
我國油氣輸送管道事故也曾多次發(fā)生。1974年，大鐵復(fù)線漱江穿越段，用氣體試壓時(shí)發(fā)生爆炸，爆炸長度達(dá)2km。四川石油管理局南干線在1971~1990年，共發(fā)生108起失效事故，每次事故停輸時(shí)間超過24小時(shí)，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1億人民幣。
1.2 管道泄漏原因分析
油氣儲運(yùn)行業(yè)對于管道泄漏事故原因分析，通常分為以下幾種：第三方破壞、腐蝕、構(gòu)造缺陷、自然災(zāi)害、誤操作和其他因素。其中，燃?xì)夤艿佬孤┦鹿识嘤赏饬ζ茐模吹谌狡茐模┖透g所致。根據(jù)美國與危險(xiǎn)材料安全管理局（PHMSA），在1992~2011年的數(shù)據(jù)顯示：在所有的管道系統(tǒng)事故中，有1726起，屬于第三方事故開挖導(dǎo)致，占所有管道事故的16.8%，143人死亡，468人受傷。受我國管道管理體制原因，我國管道事故統(tǒng)計(jì)不全面、不完整，缺少系統(tǒng)化。從20世紀(jì)90年代的局部統(tǒng)計(jì)來看，四川地區(qū)的輸氣管道事故發(fā)生率在4.3次/（103km·a），東北、華北輸油管道粗略統(tǒng)計(jì)的事故率為2.0次/（103km·a），均明顯高于發(fā)達(dá)國家。2007年3月~2012年1月，中國天然氣管道事故原因情況，如圖1[2-3]。
圖1 國內(nèi)天然氣管道事故原因情況
通過以上數(shù)據(jù)，可以看出，管道泄漏多由外力損壞、違章施工導(dǎo)致。所以有針對性的進(jìn)行預(yù)防控制，是有效降低管道泄漏的重要措施。
2 事故樹的建立與分析
2.1 事故樹分析原理
事故樹分析（FTA）又稱故障樹分析，是安全系統(tǒng)工程的重要分析方法。1962年，美國貝爾電話實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了事故樹分析方法，是從一個可能的事故開始，層層分析，逐步尋找引起事故的危害因素，并建立邏輯關(guān)系判斷，畫出邏輯框圖（即事故樹），將事故與各類觸發(fā)事件的邏輯關(guān)系表示出來，即從結(jié)果分析原因的方法。
FTA是一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關(guān)系圖，它用事件符號、邏輯門符號和轉(zhuǎn)移符號描述各種事件之間的因果關(guān)系。邏輯門的輸入事件是輸出事件的“因”，邏輯門的輸出事件是輸入事件的“果”。在FTA中，特定的事故或故障稱為頂上事件，系統(tǒng)或作業(yè)中可能出現(xiàn)的各種事故基本原因稱為底事件。
2.2 事故樹的建立與計(jì)算[4-6]
選取“長輸管道燃?xì)庑孤┦А睘轫斒录?jīng)過分析建立，如圖2，長輸管道泄漏失效事故樹，圖中標(biāo)識符號說明，見表1。
最小割集是指有任何一個事件不發(fā)生，則頂上事件就不會發(fā)生。我們首先轉(zhuǎn)化事故樹為結(jié)構(gòu)函數(shù)式，再運(yùn)用布爾代數(shù)化簡法，求出若干事件邏輯積的邏輯和，其中，每個邏輯積就是最小割集。
經(jīng)過計(jì)算，事故樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)式為：T=A1+A2+A3=B1+B2+X25+B3B4X17+B5B6X24=C1C2X5+C3X10+X25+ （X11+X12+X13）（X14+X15+X16）X17+（X18+X19+X20）（X21+X22+X23）X24
經(jīng)布爾代數(shù)化簡，得到：
圖2 長輸管道燃?xì)庑孤┦鹿蕵?/p>
表1 符號說明
T=X1X5+X2X5X6+X3X5X6+X4X5+X7X10+X8X10+X9X10+ X25+X11X14X17+X11X15X17+X11X16X17+X12X14X17+X12X15X17+ X12X16X17+X13X14X17+X13X15X17+X13X16X17+X18X21X24+X18X22X24+X18X23X24+X19X21X24+X19X22X24+X19X23X24+X20X21X24+X20X22X24+X20X23X24
通過上式計(jì)算，得到26個最小割集，即K1-K26，見表2。
表2 K1-K26的最小割集
通過最小割集法求出結(jié)構(gòu)重要度，經(jīng)分析計(jì)算，結(jié)構(gòu)重要度順序?yàn)椋?/p>
I17=I24＞I5＞I10=I11=I12=I13=I14=I15=I16=I18=I19=I20= I21=I22=I23＞I6＞I1=I2=I3=I4=I7=I8=I9=I25
由事故樹分析法可知，防腐檢查驗(yàn)收不合格、承包商管理失誤、巡線不到位、陰保失效、防腐失效、材料及施工缺陷等為長輸管道泄漏失效的主要影響事件。
3 安全防控措施
通過統(tǒng)計(jì)分析，及事故樹的基本事件結(jié)構(gòu)重要度順序可以得知，長輸管道泄漏失效，防控的主要問題是第三方事件，腐蝕泄漏和存在缺陷。為此，要加強(qiáng)承包商管理，確保施工質(zhì)量，在管道運(yùn)行過程中，做好安全告知，及時(shí)避免導(dǎo)致第三方傷管等情況發(fā)生。
可從“人防管理”和“技防措施”兩方面，做好防控治理。對人防管理方面：一加強(qiáng)項(xiàng)目承包商監(jiān)管，嚴(yán)格按圖施工，嚴(yán)把檢查驗(yàn)收關(guān)；二做好施工監(jiān)護(hù)，避免出現(xiàn)第三方事件；三做好管道安全保護(hù)宣傳告知工作；四建立健全各項(xiàng)管道安全生產(chǎn)規(guī)章制度，嚴(yán)格執(zhí)行。對技防措施方面：一設(shè)計(jì)、選材必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；二加強(qiáng)管材、管件質(zhì)量的檢查驗(yàn)收，確保材料質(zhì)量合格；三是設(shè)備設(shè)施定期維護(hù)保養(yǎng)，防止腐蝕、老化、磨損等情況，確保處于良好狀態(tài)；四是定期檢查，發(fā)現(xiàn)影響管道安全運(yùn)行的不安全因素，及時(shí)消除隱患。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉紅芳,劉成敏,王海寧.我國天然氣風(fēng)險(xiǎn)及評價(jià)方法分析[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2014, 10(2):86-92
[2] 葉沖,蔣宏業(yè),姚安林,等.油氣管道第三方施工損傷風(fēng)險(xiǎn)控制方法研究[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2013,9(8):140-145 [3] 朱漢生.燃?xì)夤艿赖谌绞┕ぐ踩芾眢w系的研究[D].廣東:華南理工大學(xué),2013
[4] 魏春榮,李艷霞,孫建華,等.事故樹結(jié)構(gòu)重要度的求解方法[J].黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào),2012,22(1):84-88
[5] 孫安娜,安躍紅,段常貴,等.地下燃?xì)夤艿赖谌接绊懯鹿蕵淠Ｐ蚚J].煤氣與熱力,2005,25(1):2-5
[6] 尤秋菊,朱偉,白永強(qiáng),等.北京市燃?xì)夤芫W(wǎng)危險(xiǎn)因素的事故樹分析[J].油氣儲運(yùn),2009,28(9):27-30
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宮霽暉 張 宇湖南省天然氣有限公司
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長輸管道燃?xì)庑孤┦鹿蕵浞治鎏接?/p>
宮霽暉 張 宇
湖南省天然氣有限公司
【摘 要】長輸管道輸送距離長、壓力高、地形復(fù)雜，一旦出現(xiàn)泄漏，影響極大。本文通過分析國內(nèi)外長輸管道典型泄漏事故，結(jié)合當(dāng)前油氣管道安全管理情況，分析得出長輸管道泄漏的主要原因。利用事故樹分析法，建立長輸管道泄漏失效事故樹，分析結(jié)果表明，管道泄漏多由第三方事件、腐蝕泄漏和存在缺陷所導(dǎo)致。提出了人防、技防的安全措施，增加長輸管道運(yùn)行的安全性和可靠性，對長輸管道企業(yè)安全管理工作或有一定借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】長輸管道；燃?xì)庑孤?；第三方施工；腐蝕；事故樹
1963年，我國建成第一條長輸管線——巴渝線，如今，天然氣管線幾乎遍布全國[1]。由于天然氣具有易燃易爆等特性，長距離輸送存在輸送壓力高、沿途地理環(huán)境復(fù)雜、氣候多變等特點(diǎn)，一旦管道本身或受到外力破壞等，發(fā)生泄漏或破裂，極易引起火災(zāi)或爆炸，后果極為嚴(yán)重。因此，通過科學(xué)的方法分析和防控泄漏風(fēng)險(xiǎn)，顯得極其重要。
1 長輸天然氣管道泄漏統(tǒng)計(jì)分析
1.1 典型壓力管道失效事件
隨著管道的大量鋪設(shè)和長期運(yùn)行，管道事故不斷發(fā)生。例如：1989年6月，前蘇聯(lián)烏拉爾山脈隧道附近由于對天然氣輸送管線維護(hù)不當(dāng)，造成天然氣爆炸，死亡800多人，燒毀兩列鐵路列車。美國從1985~1992年，共發(fā)生天然氣管道失效事故1906起，包括146起災(zāi)害事故和721起傷害事故。加拿大每年發(fā)生壓力管道事故30-40起。歐洲輸油管線在1971~1994年間，平均每年發(fā)生管道事故13.8起。
我國油氣輸送管道事故也曾多次發(fā)生。1974年，大鐵復(fù)線漱江穿越段，用氣體試壓時(shí)發(fā)生爆炸，爆炸長度達(dá)2km。四川石油管理局南干線在1971~1990年，共發(fā)生108起失效事故，每次事故停輸時(shí)間超過24小時(shí)，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1億人民幣。
1.2 管道泄漏原因分析
油氣儲運(yùn)行業(yè)對于管道泄漏事故原因分析，通常分為以下幾種：第三方破壞、腐蝕、構(gòu)造缺陷、自然災(zāi)害、誤操作和其他因素。其中，燃?xì)夤艿佬孤┦鹿识嘤赏饬ζ茐模吹谌狡茐模┖透g所致。根據(jù)美國與危險(xiǎn)材料安全管理局（PHMSA），在1992~2011年的數(shù)據(jù)顯示：在所有的管道系統(tǒng)事故中，有1726起，屬于第三方事故開挖導(dǎo)致，占所有管道事故的16.8%，143人死亡，468人受傷。受我國管道管理體制原因，我國管道事故統(tǒng)計(jì)不全面、不完整，缺少系統(tǒng)化。從20世紀(jì)90年代的局部統(tǒng)計(jì)來看，四川地區(qū)的輸氣管道事故發(fā)生率在4.3次/（103km·a），東北、華北輸油管道粗略統(tǒng)計(jì)的事故率為2.0次/（103km·a），均明顯高于發(fā)達(dá)國家。2007年3月~2012年1月，中國天然氣管道事故原因情況，如圖1[2-3]。
圖1 國內(nèi)天然氣管道事故原因情況
通過以上數(shù)據(jù)，可以看出，管道泄漏多由外力損壞、違章施工導(dǎo)致。所以有針對性的進(jìn)行預(yù)防控制，是有效降低管道泄漏的重要措施。
2 事故樹的建立與分析
2.1 事故樹分析原理
事故樹分析（FTA）又稱故障樹分析，是安全系統(tǒng)工程的重要分析方法。1962年，美國貝爾電話實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了事故樹分析方法，是從一個可能的事故開始，層層分析，逐步尋找引起事故的危害因素，并建立邏輯關(guān)系判斷，畫出邏輯框圖（即事故樹），將事故與各類觸發(fā)事件的邏輯關(guān)系表示出來，即從結(jié)果分析原因的方法。
FTA是一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關(guān)系圖，它用事件符號、邏輯門符號和轉(zhuǎn)移符號描述各種事件之間的因果關(guān)系。邏輯門的輸入事件是輸出事件的“因”，邏輯門的輸出事件是輸入事件的“果”。在FTA中，特定的事故或故障稱為頂上事件，系統(tǒng)或作業(yè)中可能出現(xiàn)的各種事故基本原因稱為底事件。
2.2 事故樹的建立與計(jì)算[4-6]
選取“長輸管道燃?xì)庑孤┦А睘轫斒录?jīng)過分析建立，如圖2，長輸管道泄漏失效事故樹，圖中標(biāo)識符號說明，見表1。
最小割集是指有任何一個事件不發(fā)生，則頂上事件就不會發(fā)生。我們首先轉(zhuǎn)化事故樹為結(jié)構(gòu)函數(shù)式，再運(yùn)用布爾代數(shù)化簡法，求出若干事件邏輯積的邏輯和，其中，每個邏輯積就是最小割集。
經(jīng)過計(jì)算，事故樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)式為：T=A1+A2+A3=B1+B2+X25+B3B4X17+B5B6X24=C1C2X5+C3X10+X25+ （X11+X12+X13）（X14+X15+X16）X17+（X18+X19+X20）（X21+X22+X23）X24
經(jīng)布爾代數(shù)化簡，得到：
圖2 長輸管道燃?xì)庑孤┦鹿蕵?/p>
表1 符號說明
T=X1X5+X2X5X6+X3X5X6+X4X5+X7X10+X8X10+X9X10+ X25+X11X14X17+X11X15X17+X11X16X17+X12X14X17+X12X15X17+ X12X16X17+X13X14X17+X13X15X17+X13X16X17+X18X21X24+X18X22X24+X18X23X24+X19X21X24+X19X22X24+X19X23X24+X20X21X24+X20X22X24+X20X23X24
通過上式計(jì)算，得到26個最小割集，即K1-K26，見表2。
表2 K1-K26的最小割集
通過最小割集法求出結(jié)構(gòu)重要度，經(jīng)分析計(jì)算，結(jié)構(gòu)重要度順序?yàn)椋?/p>
I17=I24＞I5＞I10=I11=I12=I13=I14=I15=I16=I18=I19=I20= I21=I22=I23＞I6＞I1=I2=I3=I4=I7=I8=I9=I25
由事故樹分析法可知，防腐檢查驗(yàn)收不合格、承包商管理失誤、巡線不到位、陰保失效、防腐失效、材料及施工缺陷等為長輸管道泄漏失效的主要影響事件。
3 安全防控措施
通過統(tǒng)計(jì)分析，及事故樹的基本事件結(jié)構(gòu)重要度順序可以得知，長輸管道泄漏失效，防控的主要問題是第三方事件，腐蝕泄漏和存在缺陷。為此，要加強(qiáng)承包商管理，確保施工質(zhì)量，在管道運(yùn)行過程中，做好安全告知，及時(shí)避免導(dǎo)致第三方傷管等情況發(fā)生。
可從“人防管理”和“技防措施”兩方面，做好防控治理。對人防管理方面：一加強(qiáng)項(xiàng)目承包商監(jiān)管，嚴(yán)格按圖施工，嚴(yán)把檢查驗(yàn)收關(guān)；二做好施工監(jiān)護(hù)，避免出現(xiàn)第三方事件；三做好管道安全保護(hù)宣傳告知工作；四建立健全各項(xiàng)管道安全生產(chǎn)規(guī)章制度，嚴(yán)格執(zhí)行。對技防措施方面：一設(shè)計(jì)、選材必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；二加強(qiáng)管材、管件質(zhì)量的檢查驗(yàn)收，確保材料質(zhì)量合格；三是設(shè)備設(shè)施定期維護(hù)保養(yǎng)，防止腐蝕、老化、磨損等情況，確保處于良好狀態(tài)；四是定期檢查，發(fā)現(xiàn)影響管道安全運(yùn)行的不安全因素，及時(shí)消除隱患。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉紅芳,劉成敏,王海寧.我國天然氣風(fēng)險(xiǎn)及評價(jià)方法分析[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2014, 10(2):86-92
[2] 葉沖,蔣宏業(yè),姚安林,等.油氣管道第三方施工損傷風(fēng)險(xiǎn)控制方法研究[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2013,9(8):140-145 [3] 朱漢生.燃?xì)夤艿赖谌绞┕ぐ踩芾眢w系的研究[D].廣東:華南理工大學(xué),2013
[4] 魏春榮,李艷霞,孫建華,等.事故樹結(jié)構(gòu)重要度的求解方法[J].黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào),2012,22(1):84-88
[5] 孫安娜,安躍紅,段常貴,等.地下燃?xì)夤艿赖谌接绊懯鹿蕵淠Ｐ蚚J].煤氣與熱力,2005,25(1):2-5
[6] 尤秋菊,朱偉,白永強(qiáng),等.北京市燃?xì)夤芫W(wǎng)危險(xiǎn)因素的事故樹分析[J].油氣儲運(yùn),2009,28(9):27-30
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