城镇燃气管道安全风险分级管控研究

田英帅;杨光;刘传庆

【摘 要】通过分析管道风险评估方法,识别管道风险因素,划分管道风险评估单元.依据本企业风险管理状况,建立失效可能性和失效后果评估模型,开展燃气管道风险评估,确定管道风险.结合本企业自身风险可接受水平,制定风险分级判定标准,绘制管道风险矩阵.提出通过建立健全风险分级管控制度,提高管道安全风险管理水平,保障燃气管道安全稳定运行的措施. 【期刊名称】《煤气与热力》 【年(卷),期】2018(038)011 【总页数】5页(P后插48-后插52)

【关键词】城镇燃气管道;风险评估;分级管控;半定量法;指标法 【作 者】田英帅;杨光;刘传庆

【作者单位】深圳市燃气集团股份有限公司,广东深圳518000;深圳市燃气集团股份有限公司,广东深圳518000;深圳市燃气集团股份有限公司,广东深圳518000 【正文语种】中 文 【中图分类】TU996.9

1 燃气管道风险评估方法简介

在管道风险管理方面，文献[1]详细阐述了管道风险评估的模型和各种评估方法，具有很强的指导意义，为世界各国所接受且作为开发风险评估软件的依据。风险评

估方法总体上分为定性法、半定量法、定量法，风险评估者可以利用不同的方法进行风险评估[2]。

定性法有预先危险性分析(PHA)、安全检查表(SCL)、失效模式和影响分析(FMEA)、危险可操作性分析(HAZOP)、模糊综合评价法(FCE)、事故树分析(FTA)[3]、事件树分析(ETA)等，定性法不能量化危险事故发生的可能性和事故后果。

半定量法，例如指标法，是以风险的数量指标为基础的分析方法，对危险事故发生的可能性和事故后果各分配一个指标，然后将两个指标相乘，形成风险指标，这种方法可以提高风险评估的实用性和准确性。

定量法又称概率风险分析法，是一种事故概率统计学方法，计算过程比较复杂，对风险分析的要求较高。

通过分析本企业自身风险管理情况，结合GB 32167—2015《油气输送管道完整性管理规范》和GB/T 27512—2011《埋地钢质管道风险评估方法》(以下简称GB/T 27512—2011)，对现有的风险评估方法进行分析和比较，认为采用指标法开展管道风险评估较为可行。

指标法主要基于历史数据、工作经验和企业管理状况，进行事故可能性和事故后果分析，建立事故可能性和事故后果得分模型。采用指标法开展管道风险评估的主要步骤和内容如下：

① 深入识别管道风险因素，全面统计管道历史失效数据，分析导致管道失效可能的风险因素。

② 通过科学分析影响管道安全运行的关键风险因素，结合企业管理状况，确定管道风险评估单元划分原则，并依此原则进行划分。

③ 基于国内外和本企业管道失效数据分析，建立动态风险评价模型，分析管道失效可能性和失效后果严重性。

④ 结合本企业风险可接受水平，制定本企业风险矩阵并进行风险评估，形成管道

风险分级结果，绘制风险分布图。

⑤ 根据风险评价结果，建立健全企业风险分级管控制度，落实风险管控措施，降低管道风险，保障管道安全稳定运行。 2 燃气管道风险因素识别

在燃气管道风险管理过程中，管道失效数据的统计分析非常重要[4]。对收集到的管道失效数据进行统计与分析，是对管道风险因素进行合理分类的前提，也是评价管道失效可能性并量化管道风险的依据。欧美发达国家对管道事故统计时间较长，数据丰富[5]。其中，美国运输部下属的管道和危险化学品管理局将事故原因分为7类，分别是：腐蚀，挖掘损伤，误操作，材料、焊接和装备失效，自然力破坏，其他外力破坏，其他原因。1986—2015年间美国各类原因引发的管道事故统计情况见表1[5]，其中，其他外力破坏是管道发生事故的主要原因。

表1 1986—2015年间美国各类原因引发的管道事故统计事故原因比例/%腐蚀3.93挖掘损伤10.22误操作10.22材料、焊接和装备失效3.25自然力破坏3.50其他外力破坏44.51其他原因24.37

欧洲的天然气输送管道运营商有着悠久的管道失效数据统计历史，大多数公司从1970年起就开始收集数据。欧洲气体管道事故数据组织将导致管道事故的原因分为外部干扰、腐蚀、建造与材料破坏、误操作、地质灾害和未知因素6类。1970—2013年欧洲各类原因导致管道事故统计见表2[5]，其中，外部干扰是引发管道失效的主要原因。

表2 1970—2013年欧洲各类原因导致管道事故统计事故原因比例/%外部干扰48.40腐蚀16.10建造与材料破坏16.70误操作4.80地质灾害7.40未知原因6.60

我国的管道历史失效数据收集尚处于起步阶段，缺少功能齐全、数据丰富、来源可靠的失效数据。结合本企业自身管理经验，统计本企业近8年燃气管道事故，借

鉴国外管道失效原因分类的做法，依据我国国情和本企业管理要求，本企业将导致管道发生事故的风险因素划分为6类：腐蚀，外部干扰，自然力破坏，材料、制造和建设缺陷，运营与维护失误，其他原因，在此基础上详细划分为23项风险因素。2009—2016年本企业各类原因引发燃气管道事故见表3，其中，外部干扰是引发燃气管道失效的主要原因。

表3 2009—2016年本企业各类原因引发燃气管道事故统计事故原因比例/%腐蚀6.00外部干扰77.00自然力破坏4.00材料、制造和建设缺陷6.00运营与维护失误1.00其他原因6.00 3 燃气管道风险评估单元划分

对管道进行风险评估时，首先应划分管段。管段划分要结合管道本体及周边环境信息，主要依据管道沿线人口密度、地形地貌特征、土壤状况、腐蚀防护状况、管道使用年限及管道材质等因素[6]。

考虑到管道运行时间的增加，管道运行情况不断变化，危险管段、特殊区域日益增多，还考虑到管道管理者风险管理的水平，需要在管段的基础上进一步划分风险评估单元。评估单元是风险评估的最小单位，单元划分大小取决于管理者要求的程度，评估单元划分越大，则管理越粗放；评估单元划分越小，则管理越精细，但成本也大幅增加。因此，要充分权衡二者的关系，制定评估单元划分原则，以达到最优的效果。

例如，本企业某次高压管道(以下简称A管道)，长度为61 km。结合管道材质、输送工艺、腐蚀防护、线路截断阀和敷设环境等因素，按照先后顺序对管道进行评估单元划分，划分过程充分考虑管道基本属性、环境和可操作性。该管道划分为26个评估单元，最大评估单元长度约5 km，最小评估单元长度约400 m，平均长度为2.3 km。该管道的风险评估单位划分见图1，根据评估单元划分原则，将阀室间管道划分为若干相互独立的风险评估单元，评估单元用紫色和绿色两种不同

颜色区别，每种颜色标明的管段代表一个独立的评估单元。 图1 风险评估单元划分 4 失效可能性分析

管道失效可能性是指管道发生事故的可能性，以专家得分的分数表示，失效可能性分值越高，说明发生事故可能性越大。GB/T 27512—2011提供了城市燃气管道风险评估的基本模型，对管道风险评估计算具有一定的指导意义。但是，管道所处的客观实际环境条件和管理现状不同，在进行管道风险管理时，需要进行修正，建立修正模型。本企业在管道风险因素识别的基础上，根据安全现状，通过参考风险评估的基本模型，建立6参数修正模型，形成失效可能性计算公式，见式(1)。 S=100-(0.06S1+0.7S2+0.08S3+ 0.1S4+0.05S5+0.01S6) (1)

式中 S——失效可能性得分 S1——腐蚀得分 S2——外部干扰得分 S3——自然力破坏得分

S4——材料、制造和建设缺陷得分 S5——运营与维护失误得分 S6——其他原因得分

式(1)中，S1、S2、…、S6前的系数为各类风险因素的权重，是结合本企业管理状况确定的。修正模型是在基本模型的架构下调整相关因素的权重，增加所评估管道特有的风险因素，或在基本模型中剔除不影响所评估管道风险排序的风险因素。依据本企业和行业风险管理专家经验，对每个管道评估单元进行失效可能性分析并得分。例如，对A管道第2个评估单元分析，分别识别出6类23项风险因素，并

结合管道输送介质压力、流量等工艺参数，依据本企业和行业风险管理专家经验，确定腐蚀得分为69，外部干扰得分为72，自然力破坏得分为100，材料、制造和建设缺陷得分为94，运营与维护失误得分为100，其他原因得分为98，通过公式(1)计算失效可能性得分为22.08。 5 失效后果分析

失效后果是潜在的管道泄漏、燃烧、爆炸等事故所可能引起的人员伤亡、直接经济损失、无形损失等后果，以专家得分的分数表示，失效后果分值越高，说明事故损失后果越严重。分别从介质短期危害性、介质最大泄漏量、介质扩散性、人口密度、沿线环境、泄漏原因和供应中断对下游用户影响等7个方面对失效后果进行分析，建立失效后果评估模型，形成失效后果计算公式，见式(2)。 C =C1+C2+C3+C4+C5+C6+C7 (2)

式中 C——失效后果得分 C1——介质短期危害性得分 C2——介质最大泄漏量得分 C3——介质扩散性得分 C4——人口密度得分 C5——沿线环境得分 C6——泄漏原因得分

C7——供应中断对下游用户影响得分

失效后果分析时结合本企业管道输送介质、输送工艺、管道周边环境和管理状况，以及本企业和行业风险管理专家经验，确定失效后果影响因素得分。例如，对于本企业A管道第2个评估单元，输送天然气的压力较高，流量较大，管道周边人口和财产分布密度较大，管道供应中断对下游影响大等，并基于本企业管理现状，依

据本企业和行业风险管理专家经验，确定介质短期危害性得分为16，介质最大泄漏量得分为20，介质扩散性得分为15，人口密度得分为20，沿线环境得分为15，泄漏原因得分为8，供应中断对下游用户影响得分为34，代入式(2)，计算得失效后果得分为128。 6 风险分级管控 6.1 风险值的计算 风险值按式(3)计算。 R=SC (3)

式中 R——风险值 S——失效可能性得分 C——失效后果得分 6.2 风险分级 6.2.1 风险矩阵

风险矩阵是一种用于展示风险，并对风险进行分级排序的工具。风险矩阵可以直观地从事故发生的可能性和事故造成的后果两个维度来分析风险高低。这种风险评估工具概念清晰，简单易操作，输出结果明确，有利于风险管理工作的开展。 通常风险矩阵横轴表示失效后果，纵轴表示失效可能性。本企业将失效后果分为5个等级，分别用1～5表示，对应的事故后果严重性依次变大。失效后果等级1～5分别对应公式(2)中失效后果得分，失效后果等级与失效后果得分的对应关系见表4。

表4 失效后果等级与失效后果得分的对应关系失效后果等级失效后果得分1[0,30)2[30,65)3[65,105)4[105,135)5 [135,150]

风险矩阵纵轴表示失效可能性，本企业将失效可能性分为5个等级，分别用1～5

表示，对应的事故发生可能性依次变大。失效可能性等级1～5分别对应公式(1)中失效可能性得分，失效可能性等级与失效可能性得分的对应关系见表5。 表5 失效可能性等级与失效可能性得分的对应关系失效可能性等级失效可能性得分1[0,20)2[20,44)3[44,70)4[70,90)5[90,100]

风险矩阵中失效可能性等级与失效后果等级相乘，得到风险等级，见公式(4)。本企业将风险等级分别用1～25表示，风险等级值越大，表示风险越高，例如风险矩阵中，失效可能性等级为2，失效后果等级为4，则可计算风险等级为8。 Rr =SrCr (4)

式中 Rr——风险等级 Sr——失效可能性等级 Cr——失效后果等级 6.2.2 风险分级判定准则

通过上述管道失效可能性等级和失效后果等级分析，将计算得到的风险等级与本企业的风险可接受水平相比较[7-8]，可以确定本企业可接受的管道风险严重性分级水平。风险严重性与风险等级Rr的对应关系见表6。风险矩阵见图2，风险严重性从高到低可以分为4种：重大风险、较大风险、一般风险和低风险，分别用红色、橙色、黄色和蓝色表示。

表6 风险严重性与风险等级Rr的对应关系风险严重性风险等级Rr重大风险 [15,25]较大风险[10,15)一般风险[5,10)低风险[1,5) 图2 风险矩阵 6.2.3 风险分级实例

例如,对A管道第2个评估单元进行风险评估和分级，按式(1)计算失效可能性得分为22.08，对应风险矩阵中失效可能性等级为2；按式(2)计算失效后果得分为128，

对应风险矩阵中失效后果等级为4；将失效可能性等级2和失效后果等级4代入式(4)，可计算得风险等级为8。该风险等级在风险矩阵的黄色区域，为一般风险。按照上述分析方法，本企业A管道的风险分布见图3。由图3可见，只有黄色和蓝色两种颜色的风险，没有橙色和黄色，即只有一般风险和低风险，没有较大风险和重大风险。

图3 A管道的风险分布 6.3 风险分级管控

根据风险分级管控的要求，重大风险和较大风险是不可以接受的，必须采取工程技术措施或管理措施来降低风险至可接受水平。一般风险和低风险是可以接受的，需要做好日常管理。结合本企业管理水平，针对每一项风险因素，提出相应的风险管控措施，确保各个风险因素在可控范围之内。例如，定期开展管道内检测工作，针对管道内检测发现的各类缺陷，制定缺陷管理规程，落实维修措施；针对管道外部活动频繁问题，制定管道巡查管理规定和管道标志管理细则等；针对杂散电流干扰，积极加强监测和排流措施，并设置管道阴极保护智能监控预警系统，实时监控保护；为了防止地质灾害破坏燃气管道，安装管体的应力应变安全监测预警系统，加强对地质灾害的安全防范等。

针对城镇燃气管道周边环境复杂、人口密度较大的特点，本公司每年定期开展风险评估工作，及时制定并调整风险管控对策与措施，将风险控制在可接受水平。 7 结语

燃气企业应开展燃气管道风险评估，深入识别管道危害因素，评估管道风险高低。从组织、工程、技术和管理方面制定风险减缓措施，落实风险分级管控制度，确保安全风险处于可控状态，保障燃气管道的安全稳定运行。

管道风险评估是管道完整性管理的重要内容，开展风险评估可以更好地保障管道安全运行。为了保障管道本质安全，维护燃气管道在结构与功能上的完整性，减少管

道事故的发生，城市燃气企业还应积极开展管道完整性管理，指导企业安全生产，保障管道安全稳定运行。 参考文献：

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