摘要：概述了國(guó)內(nèi)外燃?xì)夤艿腊踩L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)研究現(xiàn)狀，分析了我國(guó)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿腊踩L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)路線的思路，提出了城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿腊踩L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系的研究方向。
關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿溃话踩L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；故障樹；事件樹
Safety Risk Assessment Analysis of Gas Pipeline
YAN Rong-song，GAO Wen-xue，LI Jian-xun
Abstract：The present research status of safety risk assessment technology of gas pipeline at home and abroad is summarized. The idea of safety risk assessment technical line of city gas pipeline in China is analyzed，and the research direction of safety risk assessment system of city gas pipeline is proposed。
Key words：city gas pipeline；safety risk assessment；fault tree；event tree
隨著城鎮(zhèn)燃?xì)鈽I(yè)迅速發(fā)展，燃?xì)馐鹿室苍絹?lái)越多，造成了人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，給社會(huì)帶來(lái)不良影響。安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)正是為降低事故風(fēng)險(xiǎn)而引入的一種新型管理技術(shù)。在近30年的開發(fā)研究與應(yīng)用實(shí)踐中，管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)在許多國(guó)家取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但目前我國(guó)尚未形成系統(tǒng)、完整的城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)。
1 燃?xì)夤艿腊踩L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
1985年。美國(guó)的Battelle Columbus研究院發(fā)表了《風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查指南》，首先在管道風(fēng)險(xiǎn)分析方面運(yùn)用了評(píng)分法。W.K.Muhlbauer在此基礎(chǔ)上總結(jié)了美國(guó)近20年開展油氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)研究工作的成果，編寫了《管道風(fēng)險(xiǎn)管理手冊(cè)》，介紹了管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的專家評(píng)分模型，成為世界各國(guó)普遍接受且作為開展管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的重要參考文獻(xiàn)。在該書的第2版中增加了大量篇幅介紹不同場(chǎng)合的管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的修正模型，增加了對(duì)環(huán)境敏感區(qū)域、工作場(chǎng)所壓力及潛在人為差錯(cuò)的評(píng)價(jià)，并且詳細(xì)介紹了如何利用風(fēng)險(xiǎn)和成本的關(guān)系建立資源分配模型[1]。
隨著人們對(duì)油氣輸送管道危險(xiǎn)性認(rèn)識(shí)日漸深刻，國(guó)外逐漸發(fā)展起了新興的管道完整性管理體系，對(duì)所有影響管道完整性的因素進(jìn)行綜合、一體化管理[2]。包括擬定工作計(jì)劃、流程和文件以及進(jìn)行管道風(fēng)險(xiǎn)分析、了解事故發(fā)生的可能性和事故后果、制定預(yù)防和應(yīng)急措施、定期進(jìn)行管道完整性檢測(cè)和評(píng)價(jià)等，涵蓋管道設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、監(jiān)控、維修、質(zhì)量控制和通信等全過(guò)程，并貫穿管道整個(gè)運(yùn)行期[3]。
在工程應(yīng)用上，20世紀(jì)60年代末期，國(guó)外就開始在管道工程中考慮對(duì)在役管道的檢測(cè)和剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)，如：美國(guó)石油學(xué)會(huì)頒布的《基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)規(guī)范》API 581、《燃?xì)夤艿老到y(tǒng)完整性·補(bǔ)充文件》ASME B31.8S。20世紀(jì)90年代初，美國(guó)的許多油氣管道都已應(yīng)用了風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)來(lái)指導(dǎo)管道的維護(hù)工作，隨后加拿大、歐洲的發(fā)達(dá)國(guó)家也先后加入了管道風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用行列。英國(guó)通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析大量管道資料及進(jìn)行災(zāi)害模擬試驗(yàn)，在對(duì)天然氣管道的危害因素進(jìn)行概率分析和事故后果量化的基礎(chǔ)上，建立了輸氣管道定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)，其分析軟件已經(jīng)應(yīng)用于英國(guó)及世界多個(gè)國(guó)家的高壓天然氣管道。加拿大也成功開發(fā)了管道維護(hù)和檢測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)分析軟件包，用于管道的失效概率分析、失效后果和總風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。
隨著科技的發(fā)展，新方法、新技術(shù)也應(yīng)用于管道風(fēng)險(xiǎn)分析研究中。GIS技術(shù)目前已經(jīng)成為設(shè)施管理、壽命周期檢測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)分析、協(xié)調(diào)管理、提高運(yùn)營(yíng)效率的有效手段，管道GIS技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于美國(guó)、挪威等國(guó)家。
1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
20世紀(jì)90年代中期，我國(guó)已開展了有關(guān)油氣管道安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的系列研究及應(yīng)用試驗(yàn)工作，國(guó)內(nèi)油氣長(zhǎng)輸管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展最快。研究人員在借鑒國(guó)外研究成果的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用專家評(píng)分法、故障樹法和模糊數(shù)學(xué)等多種分析方法，提出了一系列切實(shí)可行的評(píng)價(jià)方法。
城市燃?xì)夤艿老到y(tǒng)方面，采用油氣管道安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究方法，對(duì)管道的風(fēng)險(xiǎn)可接受程度進(jìn)行探討，考慮了天然氣管道失效可能性和失效后果嚴(yán)重度的影響因素，克服了只依靠失效概率進(jìn)行評(píng)價(jià)帶來(lái)的片面性和局限性。但由于城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)影響因素多，從設(shè)計(jì)、施工、操作到第三方破壞、腐蝕破壞、后果研究等方面多達(dá)幾百個(gè)相關(guān)因素[1]，加之我國(guó)城市燃?xì)夤艿澜ㄔO(shè)初期并沒(méi)有建立相應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)和原始設(shè)計(jì)資料庫(kù)，管道投入使用后的運(yùn)行情況完全依靠人工記錄，大量資料缺失，這些客觀情況增加了建立城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的難度，削弱了城市燃?xì)夤艿涝紨?shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。目前國(guó)內(nèi)尚未形成系統(tǒng)、完整的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)體系用以評(píng)價(jià)城市燃?xì)夤艿赖陌踩浴?/span>
2 燃?xì)夤艿腊踩L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系分析
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)屬于安全科學(xué)的范疇，安全科學(xué)的研究目的是將應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)所產(chǎn)生的任何損害后果控制在絕對(duì)的最低限度內(nèi)，或者至少使其保持在可允許的限度內(nèi)。安全問(wèn)題是一個(gè)社會(huì)問(wèn)題，各國(guó)均十分重視。
隨著城市燃?xì)獍l(fā)展，供氣范圍不斷擴(kuò)大，用戶數(shù)量增加，安全問(wèn)題也日益突出，事故屢有發(fā)生。各國(guó)不斷有燃?xì)獗?、中毒等傷亡事故的?bào)道，但事故嚴(yán)重程度上有很大差異，這與安全體系是否完善有關(guān)。因此，我們必須重視燃?xì)庑袠I(yè)的安全問(wèn)題[2]。
2.1 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)
城市燃?xì)庀到y(tǒng)是城市公用基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，現(xiàn)代化的城市燃?xì)庀到y(tǒng)是一個(gè)可維修的、復(fù)雜的、網(wǎng)絡(luò)化的綜合設(shè)施，包括低壓、中壓以及高壓不同壓力等級(jí)的燃?xì)夤艿?、各種類型的調(diào)壓站或調(diào)壓裝置、各種類型的儲(chǔ)配站、監(jiān)控與調(diào)度中心、維護(hù)管理中心、用戶燃具及其他設(shè)施[3、4]?？紤]到上述因素，對(duì)我國(guó)城市燃?xì)夤艿肋M(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)路線可按以下思路進(jìn)行。
① 將燃?xì)?天然氣)管道系統(tǒng)分為儲(chǔ)配站系統(tǒng)、輸配管道系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)，利用不同方法對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)[5]。
② 對(duì)各系統(tǒng)采用不同的分類原則，管道分段的基本原則是在管道重要參數(shù)有重大變化時(shí)插入分段點(diǎn)，用模糊聚類方法將風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)相似的管段歸類，然后將模糊綜合評(píng)價(jià)方法引入到管道的風(fēng)險(xiǎn)分析[5]。根據(jù)管道設(shè)計(jì)參數(shù)及環(huán)境的參數(shù)選擇權(quán)重集，綜合評(píng)價(jià)得到管道的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的定性描述。儲(chǔ)配站的評(píng)價(jià)從廠站位置及環(huán)境、閥門、承壓容器、工藝流程、儀器儀表、泄漏及安全設(shè)施等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)[6～14]。用戶系統(tǒng)評(píng)價(jià)采用故障樹分析法和專家調(diào)查法。
③ 將故障樹定性分析或者定量分析方法引入到城市燃?xì)庀到y(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，先對(duì)故障樹進(jìn)行模塊化分解，求出每個(gè)模塊的最小割集，做出定性評(píng)價(jià)，提出相應(yīng)的減小風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)策。引入針對(duì)故障樹基本事件概率的專家調(diào)查法和歷史事故統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)管道某些特定的系統(tǒng)部件進(jìn)行使用壽命的統(tǒng)計(jì)推斷。
④ 分別建立事故后果事件樹，例如，對(duì)燃?xì)庑孤┖蠊M(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)某些重要的事故后果給出后果事件的概率計(jì)算公式，分析這些事件的危害程度，提出相應(yīng)的減小事故發(fā)生概率的對(duì)策[15]。
⑤ 開展管道腐蝕(大氣、土壤及其管道內(nèi)部)參數(shù)試驗(yàn)研究，重點(diǎn)分析埋地燃?xì)夤艿栏g影響因素，探討管道及其防腐層受土壤腐蝕的影響程度和腐蝕規(guī)律，研究埋地燃?xì)夤艿赖母g機(jī)理，建立土壤腐蝕速率預(yù)測(cè)模型，開發(fā)地下燃?xì)夤艿栏g數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。
2.2 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系
① 建立適當(dāng)、通用的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法規(guī)和制度。燃?xì)夤艿腊踩婕皟?nèi)容十分廣泛，需要在安全基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)下，針對(duì)不同類型的事故研究不同的對(duì)策，僅僅提出一些注意事項(xiàng)是不夠的，還應(yīng)有相應(yīng)的各種軟、硬件來(lái)配合和保證。軟件包括各種規(guī)章制度、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和評(píng)價(jià)方法，硬件包括各種檢測(cè)儀表、設(shè)備、通信設(shè)施和防護(hù)設(shè)施等。通過(guò)培訓(xùn)提高工作人員的操作技能和人文素質(zhì)也是十分重要的環(huán)節(jié)。
② 建立適應(yīng)不同地區(qū)情況的安全法規(guī)和規(guī)章制度。隨著供氣規(guī)模日益擴(kuò)大，各城市燃?xì)夤こ痰慕ㄔO(shè)規(guī)模也在迅速增加。由于各個(gè)城市的特點(diǎn)和定位不同，管理和技術(shù)水平也有很大差距，事故發(fā)生的頻率與后果也不完全相同，因此各個(gè)城市還必須針對(duì)本地情況制定相應(yīng)的安全法規(guī)和規(guī)章制度。
③ 建立新的管理體系，完善管理水平。隨著駕馭安全問(wèn)題的能力不斷增加，世界燃?xì)鈽I(yè)的發(fā)展已到了一個(gè)新的階段，筆者認(rèn)為在不久的將來(lái)，市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)要求更新法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并逐步過(guò)渡到以成本、效益和用戶的滿意度為標(biāo)準(zhǔn)[16]。
3 結(jié)語(yǔ)
目前我國(guó)城市燃?xì)夤艿腊踩珷顩r十分嚴(yán)峻，部分燃?xì)夤艿肋\(yùn)行已達(dá)20年之久，存在大量安全隱患。十一五國(guó)家科技支撐計(jì)劃把城市燃?xì)夤艿赖娘L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)作為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，目的就是要探索切實(shí)可行的措施和方法，使城市燃?xì)夤艿赖慕ㄔO(shè)達(dá)到一個(gè)新的階段，從廣泛的層次上考慮和處理安全、效益等諸多發(fā)展中的問(wèn)題，建立科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系來(lái)消除隱患，實(shí)現(xiàn)安全技術(shù)與安全管理的科學(xué)化和規(guī)范化。
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(本文作者：嚴(yán)榮松 高文學(xué) 李建勛 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院 天津 300384)
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