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【摘 要】油气长输管道相对于其他工程建设项目有其自身的特点,在对其进行安全评价时,评价的内容、评价的重点及评价方法的选择都有其特殊性。在评价阶段,由于管线走向设计、工艺装置及设备、工艺流程等还处在方案阶段,缺少工程具体参数,加上项目可行性研究报告中给出的安全卫生措施有限,这就给安全评价带来了一定的困难。因此,有必要在前人研究的基础上对油气长输管道工程的安全评价技术方法进行深入研究。
【关键词】油气;长输管道工程;安全评价;确定方法
前言:
油气管道是用来输送易燃易爆石油产品和天然气等介质的长输管线,它一旦发生泄漏或火灾爆炸事故,必将造成巨大的经济损失,严重影响人民的生活和社会的稳定,破坏周围环境。我国国内已建成的油气管线,大多运行时间较长,有的已接近设计使用寿命,其设备设施的技术水平落后,操作自动化程度较低,安全事故呈不断上升趋势。据不完全统计,国内油气管道安全事故发生的几率大约是国外经济发达国家的5~l0倍,国内油气管道安全运营形势不容乐观,而且随着我国经济的持续高速发展,油气管道的开工建设即将迎来一个新的高潮。
因此,为保证油气管道的安全运行,降低或消除油气管道事故发生的概率,必须采取科学的手段加强油气管道的安全运营管理,积极开展油气管道的安全评价工作,对有关长输管道设计、施工、运行过程中的各种危险因素进行综合分析与评判,进而为制定切实有效的防范措施和科学严谨的管理制度提供坚实的基础,以期达到降低风险危害、减少事故损失,优化投资效益之目的。
一、常用评价方法
油气长输管道工程安全评价主要针对长输管道部分和站场部分。评价中采用定性与定量评价相结合的方法,对工程潜在的风险进行综合评价。
1、类比分析
类比分析法通过搜集国内外油气长输管道在建设、运行中发生的事故,对其事故原因进行统计分析,并结合所评价管道工程的输送介质、工艺特点以及管道所经地区的自然环境、社会环境条件,有针对性地进行相关事故统计与原因分析。类比分析的结果不仅可以防范类似事故的发生,也可为管道工程管理人員制定相关安全技术规程提供依据。
2、事故树分析
油气长输管道工程事故树分析一般是对长输管道失效事故和站场火灾、爆炸事故进行分析。采用该方法,可以把可能发生的事故与可能导致事故发生的逻辑关系用树形图直观地表示出来,再通过对树形图进行定性和定量分析,找出导致事故发生的主要原因和计算事故发生的概率。
3、管道风险评价法
1992年,由海湾出版公司出版的《管道风险管理手册》一书中详细论述了管道风险评估模型和各种评估方法。在4年后该书第2版中,作者增加大量篇幅来论述基本风险评估模型在不同使用环境下的修正方法,并在风险管理部分补充了成本与风险的关系等内容。目前,该书所介绍的风险评估模型仍是世界普遍采用的管道风险评估模型。油气长输管道风险评价是在总结国外管道多年的事故案例资料和管道风险管理经验的基础上提出的,对评价管段的各种危害安全的因素及可能的后果逐项评分,得到管段危险程度和相对风险。由于该方法的指标值和评分依据是根据国外管道事故数据分析及多年实践经验总结出来的,因此,在评分时,对第3方破坏、腐蚀、设计和操作等因素的取值中,注意结合我国国情,并参照了国内已建成管道的设计、施工、运营及管理经验。运用该评分方法绘制的管道沿线图、危险程度分布图和相对风险分布图,可以直观地表示出管道全线的风险情况。
4、道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法
道化学公司(DOW)火灾、爆炸危险指数评价法是依据以往的事故统计资料、物质的潜在能量和现行的安全措施情况,利用系统工艺过程中的物质、设备、物料量等数据,通过推算公式,对系统工艺装置及所含物料的实际潜在火灾和爆炸危险进行客观评价的一种方法。油气长输管道工程安全评价中,常采用该方法对站场中具有火灾、爆炸危险性的单元进行评价,定性确定其火灾、爆炸危险等级。
5、伤害(或破坏)范围评价法
伤害(或破坏)范围评价法是根据事故的数学模型,计算事故对人员伤害范围的一种定量评价方法。事故的数学模型包括液体泄漏模型、气体泄漏模型、池火火焰与辐射强度模型、火球爆炸伤害模型、爆炸冲击波伤害模型、蒸汽云爆炸破坏模型等。油气长输管道工程安全评价中,常采用该方法计算长输管道和工艺站场内设备、管道事故对人员伤害范围或建构筑物、设施的破坏范围。
由于数学模型中手工计算量大,借助计算机辅助往往事半功倍。例如:英国Advantic公司开发的PIPI~AFE模型,可以预测造成管道破坏的事故的发生频率、破坏形式;预测管道破坏后气体泄漏量随时间的变化,预测泄漏天然气点燃后的火灾特性;预测火灾对管道附近居民和建筑物的影响,包括热辐射对人员伤亡和建筑物被引燃或自燃的距离和范围等。
6、人一机一环系统分析
人是安全系统中的一个子系统,要研究人的因素,就必然涉及到所操作的设备和环境,这就是人一机~环系统分析法,其中人是核心,人、机、环三者并重。人一机一环系统分析法的实质,如图1。在讨论事故概念时可知,事故的发生具有现象的偶然性,本质上的必然性,即直接隐患和问接隐患都能得到较好的解释。事故的发生是由人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全条件直接引起的,这是现象,直接进行观察;而引起现象必然有其本质原因,即事故发生的必然性,深层的分析就是管理失误(隐患)间接原因。该方法能找出引起事故所有隐患状态及直接隐患与间接隐患间的关系,但不能说明事故直接隐患问的逻辑联系。
图1油气长输管道人一机一环事故分析
二、安全评价方法的应用
上述评价方法都有其自身的适用条件和范围,而油气长输管道工程安全评价系统复杂,同时存在多种危害因素及事故可能性,因此在评价的实际工作中,无论是针对长输管道部分的评价,还是针对工艺站场部分的评价,应将数种方法同时配合使用,互为补充。 1、管道评价方法适应性分析
油气长输管道部分安全评价通常将整条管道作为一个评价单元。采用类比分析法,调查相似管道的事故案例,并绘制油气长输管道故障树,定性分析管道工程的主要危险、有害因素。在此基础上,根据工程沿线人口密度、土壤条件、地质情况等的差异,划分管段,采用管道风险评价法确定风险沿管线的分布。对于识别出的高风险管段,再进行管道油气泄漏事故扩散定量计算。
采用的安全检查表、类比分析、故障树分析、管道风险评价、危险指数评价法、伤害(或破坏)范围定量计算、模糊综合评价等方法,从定性分析到定量评价,逐层递进,这些方法在目前油气长输管道评价中应用广泛。由于管道风险评价方法采用了人为经验评分方式,主观因素易影响评分结果的准确性。另外,虽然评分取值结合了我国国情,但该方法中原有的评分指标及权重分配与我国管道实际情况还是存在一定的差距。如,国内近年来打孔偷盗油气问题,在该评分系统中就没有体现;第三方破坏指标所提到的“一次呼叫系统”,国内目前尚未建立。
管道风险评价方法应组织管道行业的专家、工艺、自控等工程技术人员和有关管理人员参与打分,以减少评分时的主观性。同时,评价过程应不断研究新情况,对管道风险评价标准中的评分指标和权重分配进行适当调整,使其更符合我国油气长输管道的实际情况。建议尽快制订国内通用的推荐性标准、规范和规定,指导国内的油气长输管道风险评价法的应用,提高安全评价的精度。
2、工艺站场评价方法适应性分析
对工艺站场部分进行安全评价时,通常关注的是其火灾、爆炸的危险程度,以及火灾、爆炸事故后果的影响范围。首先,根据各站场的功能特点,划分评价单元。例如,可将输油管道末站划分为油罐、输油泵区、加热炉等评价单元,运用道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法计算各评价单元的火灾、爆炸危险等级,对评价出危险性较高的单元,再进行伤害(或破坏)范围定量计算,并应用故障树分析法,找出引发事故的主要原因。工艺站场安全评价方法中采用的安全检查表、故障树分析与伤害(或破坏)范围评价法,从事故原因分析和事故后果计算2方面考虑,符合安全评价的要求。而道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法,在应用于输油站场的大型油罐评价时显得有所不足。如由于受方法中“易燃和不稳定物质的数量”取值的限制,对于容量大于3000m3。同一油品贮罐的评价结果是基本相同的,这与实际情况不相符。另外,由于该方法没有考虑同样功能、不同类型设施对火灾、爆炸危险程度的影响,对于拱顶罐与浮顶罐,容量相同、盛装同种油品的贮罐的评价结果是相同的。但实际上拱顶油罐与浮顶油罐相比,前者的火灾危险性要大得多。因此,采用道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法进行站场工艺单元的安全评价时,要避免机械地套用结果。
三、结束语
总之,油气长输管道工程安全评价主要针对长输管道部分和工艺站场部分。长输管道部分常采用类比分析、事故树分析、管道风险评价及伤害(或破坏)范围定量计算等方法相结合进行评价;工艺站场部分常采用事故树分析、傷害(或破坏)范围定量计算及道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法等方法相结合进行评价。但在个别方法的应用上需注意与实际的结合。
参考文献:
[1]郑贤斌,郭志红.油气长输管道工程HSE评价技术研究[J].油气田环境保护.2006(04)
[2]王曰燕,罗金恒,李平全.输油管道池火灾灾害的危害分析[J].石油工业技术监督.2006(03)
[3]郑贤斌,陈国明.基于FTA油气长输管道失效的模糊综合评价方法研究[J].系统工程理论与实践.2005(02)
[4]邓少旭,刘灵灵,张鲁,戚翠霞.原油长输管道及输油站库安全评价模式建立与分析[J].石油工业技术监督.2004(03)
[5]郑贤斌,李自力.DOW火灾爆炸指数评价法在油库中的应用[J].油气储运.2003(05)
[6]苟天华,向启贵.浅谈天然气管道建设项目劳动安全卫生预评价[J].石油与天然气化工.2002(03)
[7]赵新伟,罗金恒,韩晓毅,路民旭,李鹤林.在役油气管道腐蚀剩余寿命预测方法[J].压力容器.2001(02)
【关键词】油气;长输管道工程;安全评价;确定方法
前言:
油气管道是用来输送易燃易爆石油产品和天然气等介质的长输管线,它一旦发生泄漏或火灾爆炸事故,必将造成巨大的经济损失,严重影响人民的生活和社会的稳定,破坏周围环境。我国国内已建成的油气管线,大多运行时间较长,有的已接近设计使用寿命,其设备设施的技术水平落后,操作自动化程度较低,安全事故呈不断上升趋势。据不完全统计,国内油气管道安全事故发生的几率大约是国外经济发达国家的5~l0倍,国内油气管道安全运营形势不容乐观,而且随着我国经济的持续高速发展,油气管道的开工建设即将迎来一个新的高潮。
因此,为保证油气管道的安全运行,降低或消除油气管道事故发生的概率,必须采取科学的手段加强油气管道的安全运营管理,积极开展油气管道的安全评价工作,对有关长输管道设计、施工、运行过程中的各种危险因素进行综合分析与评判,进而为制定切实有效的防范措施和科学严谨的管理制度提供坚实的基础,以期达到降低风险危害、减少事故损失,优化投资效益之目的。
一、常用评价方法
油气长输管道工程安全评价主要针对长输管道部分和站场部分。评价中采用定性与定量评价相结合的方法,对工程潜在的风险进行综合评价。
1、类比分析
类比分析法通过搜集国内外油气长输管道在建设、运行中发生的事故,对其事故原因进行统计分析,并结合所评价管道工程的输送介质、工艺特点以及管道所经地区的自然环境、社会环境条件,有针对性地进行相关事故统计与原因分析。类比分析的结果不仅可以防范类似事故的发生,也可为管道工程管理人員制定相关安全技术规程提供依据。
2、事故树分析
油气长输管道工程事故树分析一般是对长输管道失效事故和站场火灾、爆炸事故进行分析。采用该方法,可以把可能发生的事故与可能导致事故发生的逻辑关系用树形图直观地表示出来,再通过对树形图进行定性和定量分析,找出导致事故发生的主要原因和计算事故发生的概率。
3、管道风险评价法
1992年,由海湾出版公司出版的《管道风险管理手册》一书中详细论述了管道风险评估模型和各种评估方法。在4年后该书第2版中,作者增加大量篇幅来论述基本风险评估模型在不同使用环境下的修正方法,并在风险管理部分补充了成本与风险的关系等内容。目前,该书所介绍的风险评估模型仍是世界普遍采用的管道风险评估模型。油气长输管道风险评价是在总结国外管道多年的事故案例资料和管道风险管理经验的基础上提出的,对评价管段的各种危害安全的因素及可能的后果逐项评分,得到管段危险程度和相对风险。由于该方法的指标值和评分依据是根据国外管道事故数据分析及多年实践经验总结出来的,因此,在评分时,对第3方破坏、腐蚀、设计和操作等因素的取值中,注意结合我国国情,并参照了国内已建成管道的设计、施工、运营及管理经验。运用该评分方法绘制的管道沿线图、危险程度分布图和相对风险分布图,可以直观地表示出管道全线的风险情况。
4、道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法
道化学公司(DOW)火灾、爆炸危险指数评价法是依据以往的事故统计资料、物质的潜在能量和现行的安全措施情况,利用系统工艺过程中的物质、设备、物料量等数据,通过推算公式,对系统工艺装置及所含物料的实际潜在火灾和爆炸危险进行客观评价的一种方法。油气长输管道工程安全评价中,常采用该方法对站场中具有火灾、爆炸危险性的单元进行评价,定性确定其火灾、爆炸危险等级。
5、伤害(或破坏)范围评价法
伤害(或破坏)范围评价法是根据事故的数学模型,计算事故对人员伤害范围的一种定量评价方法。事故的数学模型包括液体泄漏模型、气体泄漏模型、池火火焰与辐射强度模型、火球爆炸伤害模型、爆炸冲击波伤害模型、蒸汽云爆炸破坏模型等。油气长输管道工程安全评价中,常采用该方法计算长输管道和工艺站场内设备、管道事故对人员伤害范围或建构筑物、设施的破坏范围。
由于数学模型中手工计算量大,借助计算机辅助往往事半功倍。例如:英国Advantic公司开发的PIPI~AFE模型,可以预测造成管道破坏的事故的发生频率、破坏形式;预测管道破坏后气体泄漏量随时间的变化,预测泄漏天然气点燃后的火灾特性;预测火灾对管道附近居民和建筑物的影响,包括热辐射对人员伤亡和建筑物被引燃或自燃的距离和范围等。
6、人一机一环系统分析
人是安全系统中的一个子系统,要研究人的因素,就必然涉及到所操作的设备和环境,这就是人一机~环系统分析法,其中人是核心,人、机、环三者并重。人一机一环系统分析法的实质,如图1。在讨论事故概念时可知,事故的发生具有现象的偶然性,本质上的必然性,即直接隐患和问接隐患都能得到较好的解释。事故的发生是由人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全条件直接引起的,这是现象,直接进行观察;而引起现象必然有其本质原因,即事故发生的必然性,深层的分析就是管理失误(隐患)间接原因。该方法能找出引起事故所有隐患状态及直接隐患与间接隐患间的关系,但不能说明事故直接隐患问的逻辑联系。
图1油气长输管道人一机一环事故分析
二、安全评价方法的应用
上述评价方法都有其自身的适用条件和范围,而油气长输管道工程安全评价系统复杂,同时存在多种危害因素及事故可能性,因此在评价的实际工作中,无论是针对长输管道部分的评价,还是针对工艺站场部分的评价,应将数种方法同时配合使用,互为补充。 1、管道评价方法适应性分析
油气长输管道部分安全评价通常将整条管道作为一个评价单元。采用类比分析法,调查相似管道的事故案例,并绘制油气长输管道故障树,定性分析管道工程的主要危险、有害因素。在此基础上,根据工程沿线人口密度、土壤条件、地质情况等的差异,划分管段,采用管道风险评价法确定风险沿管线的分布。对于识别出的高风险管段,再进行管道油气泄漏事故扩散定量计算。
采用的安全检查表、类比分析、故障树分析、管道风险评价、危险指数评价法、伤害(或破坏)范围定量计算、模糊综合评价等方法,从定性分析到定量评价,逐层递进,这些方法在目前油气长输管道评价中应用广泛。由于管道风险评价方法采用了人为经验评分方式,主观因素易影响评分结果的准确性。另外,虽然评分取值结合了我国国情,但该方法中原有的评分指标及权重分配与我国管道实际情况还是存在一定的差距。如,国内近年来打孔偷盗油气问题,在该评分系统中就没有体现;第三方破坏指标所提到的“一次呼叫系统”,国内目前尚未建立。
管道风险评价方法应组织管道行业的专家、工艺、自控等工程技术人员和有关管理人员参与打分,以减少评分时的主观性。同时,评价过程应不断研究新情况,对管道风险评价标准中的评分指标和权重分配进行适当调整,使其更符合我国油气长输管道的实际情况。建议尽快制订国内通用的推荐性标准、规范和规定,指导国内的油气长输管道风险评价法的应用,提高安全评价的精度。
2、工艺站场评价方法适应性分析
对工艺站场部分进行安全评价时,通常关注的是其火灾、爆炸的危险程度,以及火灾、爆炸事故后果的影响范围。首先,根据各站场的功能特点,划分评价单元。例如,可将输油管道末站划分为油罐、输油泵区、加热炉等评价单元,运用道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法计算各评价单元的火灾、爆炸危险等级,对评价出危险性较高的单元,再进行伤害(或破坏)范围定量计算,并应用故障树分析法,找出引发事故的主要原因。工艺站场安全评价方法中采用的安全检查表、故障树分析与伤害(或破坏)范围评价法,从事故原因分析和事故后果计算2方面考虑,符合安全评价的要求。而道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法,在应用于输油站场的大型油罐评价时显得有所不足。如由于受方法中“易燃和不稳定物质的数量”取值的限制,对于容量大于3000m3。同一油品贮罐的评价结果是基本相同的,这与实际情况不相符。另外,由于该方法没有考虑同样功能、不同类型设施对火灾、爆炸危险程度的影响,对于拱顶罐与浮顶罐,容量相同、盛装同种油品的贮罐的评价结果是相同的。但实际上拱顶油罐与浮顶油罐相比,前者的火灾危险性要大得多。因此,采用道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法进行站场工艺单元的安全评价时,要避免机械地套用结果。
三、结束语
总之,油气长输管道工程安全评价主要针对长输管道部分和工艺站场部分。长输管道部分常采用类比分析、事故树分析、管道风险评价及伤害(或破坏)范围定量计算等方法相结合进行评价;工艺站场部分常采用事故树分析、傷害(或破坏)范围定量计算及道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法等方法相结合进行评价。但在个别方法的应用上需注意与实际的结合。
参考文献:
[1]郑贤斌,郭志红.油气长输管道工程HSE评价技术研究[J].油气田环境保护.2006(04)
[2]王曰燕,罗金恒,李平全.输油管道池火灾灾害的危害分析[J].石油工业技术监督.2006(03)
[3]郑贤斌,陈国明.基于FTA油气长输管道失效的模糊综合评价方法研究[J].系统工程理论与实践.2005(02)
[4]邓少旭,刘灵灵,张鲁,戚翠霞.原油长输管道及输油站库安全评价模式建立与分析[J].石油工业技术监督.2004(03)
[5]郑贤斌,李自力.DOW火灾爆炸指数评价法在油库中的应用[J].油气储运.2003(05)
[6]苟天华,向启贵.浅谈天然气管道建设项目劳动安全卫生预评价[J].石油与天然气化工.2002(03)
[7]赵新伟,罗金恒,韩晓毅,路民旭,李鹤林.在役油气管道腐蚀剩余寿命预测方法[J].压力容器.2001(02)