城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)的安全性綜合評估探討

李小錯

北京市懷柔區(qū)市政市容管理委員會

城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)的安全性綜合評估探討

李小錯

北京市懷柔區(qū)市政市容管理委員會

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)的安全性引起人們的高度重視，在實際的運行過程中會受到很多方面因素的影響，城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)會出現(xiàn)多方面的安全性問題，造成重大的經(jīng)濟損失。本文通過對城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的安全性進行綜合的評估，找出城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，從而防患于未然。

燃氣供應系統(tǒng)；安全性；綜合評估

城鎮(zhèn)燃氣是城鎮(zhèn)能源供應的重要組成部分，是城鎮(zhèn)基礎建設的主要設施之一。然而城鎮(zhèn)燃氣給人們的生活帶來便利、舒適的同時，也給人們自身帶來了一定的危險，在燃氣的生產(chǎn)和使用過程中潛藏著很大的危險性。據(jù)調(diào)查由燃氣在輸送、應用過程中引發(fā)的各種事故導致的人員傷亡、財產(chǎn)損失等僅次于我國煤炭、交通事故引起的傷亡等損失，這不僅給管線周圍的人們帶來了嚴重的安全威脅，而且也給燃氣生產(chǎn)、經(jīng)營企業(yè)造成了數(shù)目可觀的經(jīng)濟損失。因此對城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)的安全性綜合評估顯得十分必要。

1　城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)的概況

城鎮(zhèn)燃氣輸配系統(tǒng)是從氣源到用戶間一系列輸送、分配、儲存設施和管網(wǎng)的總稱。在這個系統(tǒng)中，輸配設施主要有儲配站、調(diào)壓站和液化石油氣瓶裝供應站等。城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)主要包含著五大模塊：門站、調(diào)壓站、燃氣管網(wǎng)、儲配站、用戶。門站是城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)的起點總樞紐，其主要任務是按照需要對輸送來的燃氣進行質(zhì)量等方面的檢測，合格后直接輸送給用戶或者是經(jīng)過城鎮(zhèn)燃氣網(wǎng)管。調(diào)壓站在不同壓力級制的城市燃氣管道中設置，主要是對燃氣的管道壓力起著調(diào)節(jié)的作用［1］。燃氣管網(wǎng)作為供應系統(tǒng)的主要組成組成部分，其主要作用是將燃氣安全的輸送到用戶中。儲氣站的任務是貯存和分配天然氣，并能夠調(diào)節(jié)居民用氣在白天和夜間的差距。其站內(nèi)的主要設備是各種不同類型的儲氣罐及壓送氣設備。當儲氣站既具有儲存燃氣功能又能控制供氣壓力時，稱為儲配站。城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)的管網(wǎng)存在很大的差異，根據(jù)不同的地理條件以及城鎮(zhèn)化情況具有不同的形狀和大小。

2　城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)的安全評估

管道安全評估技術(shù)是最近30多年來發(fā)展起來的管道安全評估技術(shù)，是指應用各種風險分析技術(shù)，用定性、定量或二者相結(jié)合的方式綜合度量風險對項目實現(xiàn)既定目標的影響程度，考慮所有風險綜合起來的整體風險以及項目對風險的承受能力。管道風險評估的目的是：綜合管道上各種失效風險發(fā)生的概率，對可能的風險進行評價，根據(jù)得到的風險值，綜合考慮各種風險的后果，取得經(jīng)濟投入與可能的失效后果的損失之間的平衡，做出存在的風險是否可以接受，為投入的控制和緩解風險方案的決策提供依據(jù)。城市燃氣輸配系統(tǒng)的安全評估指標體系應該能夠反映影響燃氣輸配過程安全性的因素，評價指標的數(shù)量應該越少越好，而且每一評價指標應該具有可測量性，或者通過定量法獲得，或者可以用定性分級比較的方法獲得。評價指標應該具有科學性、現(xiàn)實性、可比性和可測性。

3　城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)的安全性評估體系

目前對燃氣輸配系統(tǒng)評估較多采用定性的方法如故障樹分析、事件樹分析，這些方法不能進行精確的量化評價，所以尋求一種更為科學的評價方法特別重要。

本文依據(jù)城市燃氣輸配系統(tǒng)的自身特點，建立其安全性評估的指標體系，利用模糊數(shù)學原理，建立城市燃氣輸配系統(tǒng)安全性的綜合評價模型，并利用它對某城市現(xiàn)有燃氣輸配系統(tǒng)進行綜合評價。

模糊綜合評價就是以模糊數(shù)學原理及應用為基礎，應用模糊變換原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化來進行綜合評價的一種方法。模糊綜合評價是通過構(gòu)造等級模糊子集把反映被評價對象的模糊指標進行量化（即確定隸屬度），然后利用模糊變換原理對各指標綜合。一般按以下程序進行：

首先，建立因素集U。

因素集U是普通集合，U=｛u1，u2，u3，…｝，這些因素ui（i=1，2，…，p）都具有模糊性。

其次，確定評價集V。

評價集V是評價者對被評價對象可能作出的各種評價結(jié)果口Vi（i=1，2，…，m）所組成的集合。V=｛v1，v2，v3，…｝，即等級集合。

再次，建立模糊關(guān)系矩陣R。

矩陣R中第i（i=1，2，…，p）行、第j（j=1，2，..m）列元素表示被評價對象從因素ui來看對Vi等級模糊子集的隸屬度。確定模糊權(quán)重在模糊綜合評價中，確定模糊權(quán)重向量A=｛a1，a2，a3....ai｝（其中i表示第i個因素的權(quán)重）是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。實際上確定權(quán)重常用的方法有專家評分法和層次分析法，考慮到評價的科學性、現(xiàn)實性、可比性等原則，本文采用專家評分法確定權(quán)重，并且在合成之前歸一化，即：

利用合適的算子將A與各被評因素的R進行合成，得到各被評因素的模糊綜合評價結(jié)果向量B，即：

式中：

°—為合運算符號，采用M（。，⊕）復合運算模型；

B—評價結(jié)果向量。

（1）門站的安全評價。

首先可以對門站設計施工以及運行的數(shù)據(jù)資料進行搜集，使用故障樹的方式對其風險因素進行識別和分析，進而建立門站安全性評估指標體系，主要指標包括門站內(nèi)的布局、安全保障體系、環(huán)境、人為因素、規(guī)章制度和控制系統(tǒng)七大部分。站內(nèi)的工藝布局安全評價體系主要包括站內(nèi)管道的安全運行、管道的不停氣整改以及站內(nèi)管道的升級改造。安全保障體系指標主要包括站內(nèi)管線的伴熱系統(tǒng)、供電應急發(fā)電系統(tǒng)等。然后按照模糊綜合評判法建立模型，找到對門站安全因素影響較大的因素集合，得到影響因素的權(quán)重，采用專家打分等方法對每個因素進行評價，進而利用模糊數(shù)學原理展開一級、二級的評判［2］。

（2）調(diào)壓站的安全評價。

首先對調(diào)壓站的安全性進行定性的分析，得到影響調(diào)壓站安全的影響因素，從而建立調(diào)壓站安全評價體系指標，通過對指標的分析得到不同的解決策略。城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)調(diào)壓站安全評價指標主要分為三大指標：設備自身的特征、施工質(zhì)量因素以及運行管理因素。每個因素下分別設置具體的評價指標。如施工質(zhì)量因素指標中可以設置施工現(xiàn)場管道焊接的情況以及設備在安裝的過程中是否出現(xiàn)缺損的現(xiàn)象。運行管理因素中的如人員的操作失誤、外界的干擾以及設備自身的超壓等具體的指標。找出影響門站安全的因素集和相應的評語集，通過一定的方法得出所有影響指標的權(quán)重，用專家打分等方法得到每個因素集的評判矩陣，采用模糊數(shù)學原理對門站展開一級評判，采用模糊數(shù)學原理對門站展開二級評判。

（3）儲配站的安全評價。

在儲配站的安全管理中需要對周邊環(huán)境進行風險評估，從而根據(jù)評估的結(jié)果指定有效的針對性的解決策略。影響城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)儲配站安全運行的因素主要分為五個方面：站場內(nèi)的環(huán)境、站場的工藝、安全系統(tǒng)、站內(nèi)設備以及氣體泄漏檢查。在安全系統(tǒng)中的主要評估消防設備是否齊全，電氣是否安全以及安全管理是否到位等。氣體泄漏檢測主要包括是否對配氣區(qū)泄漏的檢測，是否對儲氣罐期泄漏的檢測以及壓縮機房泄漏的檢測等。在對儲配站進行安全評估時可以首選建立影響儲配站安全的因素集U｛u1，u2，u3，u4...｝。其次建立儲配站安全評價集V｛v1，v2，v3，v4，v5｝分別著不同的安全級別，從優(yōu)到差。利用模糊數(shù)學原理進行逐級的評價，得到評判矩陣Ri，將U中所有的一級因素建立權(quán)重W｛w1，w2，w3...｝然后進行單級模糊綜合評價。接下來利用模糊數(shù)學原理進行二級的評判，最終得到二級綜合評價模型，針對模型針對性的制定解決的措施和方案。

（4）用戶的安全評價。

隨著城鎮(zhèn)化建設進程的不斷加快，燃氣在城鎮(zhèn)居民中的使用范圍越來越廣泛，這也導致了城鎮(zhèn)燃氣中用戶出現(xiàn)較大的差異，因此通過對用戶方面對影響城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)的安全因素進行評價創(chuàng)建全面的評分體系。城鎮(zhèn)燃氣安全評價體系主要包括8個方面：管道系統(tǒng)供氣年限、樓宇戶型結(jié)構(gòu)、房屋出租率、安檢成功率、嚴重隱患集中度、戶內(nèi)漏氣搶修集中度以及爐前金屬軟管安裝率。管道系統(tǒng)供應年限：一級為2014年以及以后的供氣樓宇，二級為2003年到2013年期間的供氣樓宇；三級為2003年以前的供氣樓宇。嚴重隱患集中度：一級為1%以下；二級為1%～5%之間，三級為5%以及以上。針對管道系統(tǒng)供氣年限、樓宇戶型和房屋的出租率進行三級管理措施，加強對居民的宣傳力度；加強安檢門鎖戶跟蹤檢查頻率，加強隱患跟蹤頻率，加強搶修監(jiān)控，針對發(fā)生的事故進行針對性的宣傳。

（5）燃氣管網(wǎng)的安全評價。

在評價城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)中的燃氣管網(wǎng)時需要根據(jù)我國燃氣網(wǎng)管的特點進行針對性的安全性評價。管道運行的安全性是導致事故發(fā)生和造成嚴重后果的主要二元函數(shù)?？梢园凑展芏蔚娘L險等級確定管道維修資金的投入風險確定情況。燃氣事故主要表現(xiàn)為燃氣泄漏引起的爆炸或者人員窒息。其中爆燃的發(fā)生主要分為外力破損、管網(wǎng)腐蝕、設計因素以及誤操作。四類因素引起的爆燃危險不同，因此在評價時具有不同的權(quán)重［3］。首先確定管網(wǎng)因素集U｛u1，u2，u3，u4｝數(shù)字越大表明泄漏的可能性就越大。燃氣管網(wǎng)的運行，最大的風險為泄漏引起的爆炸，其中泄漏爆炸是可能發(fā)生的因素，而泄漏爆炸造成的損失程度為后果嚴重程度。因此可以建立燃氣管網(wǎng)安全評價模型。目前許多的燃氣企業(yè)將燃氣供應系統(tǒng)的安全評價局限在事故可能性的控制上，而忽略了整個管網(wǎng)運行的風險，因此在對燃氣管網(wǎng)進行安全評價時，需要將兩者因素結(jié)合起來進行綜合的評價，這樣才能最大程度的降低燃氣管網(wǎng)的事故的發(fā)生率。

4　結(jié)束語

通過對城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)的概況以及安全評估模型進行分析，針對城鎮(zhèn)供應系統(tǒng)中的五大主要模塊進行安全性綜合評估，根據(jù)五大模塊的具體運行情況建立安全評估指標，從而確保城鎮(zhèn)燃氣供應系統(tǒng)的安全可靠運行，最大程度降低安全事故的發(fā)生率和經(jīng)濟損失發(fā)生率。

［1］ 郭巖寶，傅曉娟，孟濤，劉珂，王德國.基于變權(quán)-灰色理論的城鎮(zhèn)燃氣PE管道風險評價［J］.壓力容器，2015，32（3）：59-65

［2］ 王智文，張杰，陳薔.城鎮(zhèn)燃氣企業(yè)應急效能評估指標體系構(gòu)建［J］.安全，2015，（1）：54-57

［3］ 楊建紅，孫洪磊，江波.我國大力發(fā)展天然氣的風險因素評估和對策建議［J］.國際石油經(jīng)濟，2014，22（6）：13-21