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管道研究

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油气管道安全防护体系研究

来源:《管道保护》杂志 作者:蔡永军 赵迎波 李增彬 时间:2018-7-20 阅读:

蔡永军1 赵迎波2 李增彬3 

1.油气管道输送安全国家工程实验室•中国石油管道科技研究中心

2.中国石油管道加格达奇输油气分公司

3.中国石油管道济南输油分公司

 

油气管道一旦发生事故,往往会造成人员伤亡、财产损失及环境污染。2013年中国石化东黄输油管道事故,2014年中国石油新大一线输油管道事故均是如此。而要减少安全事故,确保管道平稳运行,避免人员、财产损失和环境污染,就必须建立科学合理的安全防护体系来防控外部风险。 

1 法律法规及标准的监管要求 

美国联邦法规引用API 1130标准相关条款要求输油管道必须安装泄漏监测系统。加拿大国家标准CSAZ 662规定必须安装泄漏监测系统,建立相关管理程序。德国TRFL(管道系统技术规则)要求必须安装两种不同原理的泄漏监测系统[1-3]。

2010年颁布实施的《中华人民共和国石油天然气管道保护法》规定,国务院能源主管部门依照本法规定主管全国管道保护工作,国务院其他有关部门依照有关法律、行政法规的规定,在各自职责范围内负责管道保护的相关工作。要求管道企业应当建立、健全管道巡护制度,配备专门人员对管道线路进行日常巡护。应当配备管道保护所必需的人员和技术装备,研究开发和使用先进适用的管道保护技术。

《输油管道工程设计规范》(GB 50253-2014)规定,控制中心宜具有“管道的泄漏检测和定位”功能。《油气输送管道完整性管理规范》(GB 32167-2015)规定,“宜采用管道泄漏监测或安全预警系统等防范措施”。公安行业标准《石油天然气管道治安风险等级和安全防范要求》(GA 1166-2014)规定了石油天然气管道不同风险下的安全防范要求和保障措施,以及不同风险条件下的人防、物防及技防要求,明确要求一级风险的油管道穿越长江黄河的管段应安装泄漏监测系统。

2 油气管道安全防护体系建设 

2.1 管道风险分析

油气管道作为大型的线状埋地结构,主要风险为第三方损坏、打孔盗油、地质灾害等。站场的主要风险为针对设备的偷盗及人为破坏,防护目标是防止非法入侵。管道和站场因为所属地域和环境不同,面对的风险类型、易发性、易损性及后果也不完全相同,不能采用统一的防护等级,必须在风险分析的基础上对不同的站场、管道采用不同的配置。

2.2 防护原则

油气管道安全防护的目的是保证管道安全,在实际工作中应该建立一个人防、物防和技防有机结合的安全防护体系[4-6]。在设计一条管道的安全防护方案时,应综合考虑技防、物防、人防的配置,用最低的投入达到要求的安全水平。任何安全防范工程的设计,如果背离了“技防、物防、人防”相结合的原则,不恰当地、过分地强调某一手段的重要性,而贬低或忽视其他手段的作用,都会给系统的持续、稳定运行埋下隐患,使安全防范工程的实际防范水平不能达到预期的效果[7]。除此之外,管道安全防范体系的建设还应遵循以下原则:

优先采取法律法规强制规定的措施并保证有效运行;依据风险分析设计安全防护体系,选择适用的安全防护方法;防护级别与防护对象风险等级相适应,对不同的风险等级采取不同的防护措施;经济适度,避免过度防护和欠防护。

2.3 防护方法

管道安全防护体系建设的目标是充分利用各种手段,使管道始终处于受控状态,避免管道遭到实质性破坏。传统的管道安全防护方法主要包括人防、物防和技防三种,一般相互结合使用[8-9]。

现代人防的概念比较广,对于油气管道来说,人防主要指人工巡护,包括巡线方案的设计、巡线人员的培训、巡护装备的配备及巡线质量的考核等。

物防又叫实体防范,是指用于安全防范目的、能延迟风险事件发生的各种实体防护手段(包括建筑物、构筑物、屏障、器具、设备、系统等)。具体到油气管道行业,主要的物防手段包括站场的实体围墙、铁丝围网、阻车器、照明灯及线路的标志桩、水泥套管等。

技防是指利用各种电子信息设备组成系统或网络,以提高探测、延迟、反应能力和防护功能。目前常见的技防手段包括线路的泄漏监测技术、光纤预警技术、声波预警技术及站场和阀室的视频监控、周界入侵防范技术等。

 

图1 管道安全防护体系

 

为了更好地应对外部环境变化,有针对性地分配资源,现又提出了信息防的概念。信息防主要包括管道基础资料的收集,定期和当地政府、公安机关等相关方交换管道路由上的施工信息,提前采取预防性措施保护管道安全。定期进行管道保护宣传,将管道安全保护要求告知管道沿线各相关方。

2.4 各种防护方法之间的关系

人防、物防、技防、信息防是一个有机整体,任何一个手段单独使用都无法实现管道安全防护的目标。从相互关系上来看,人防是基础,物防是补充,技防是提高,信息防是预测。各种物防措施主要起到警示和物理隔断的作用,技防措施可以做到24 h不间断的监控。管道安全防护是一个人防、物防、技防、信息防共同发挥作用的过程,各种防护措施之间构成纵深防护和互为冗余的关系。

就技防措施来说,从时间点上看,安全预警技术是在管道遭到实质性破坏之前发挥作用,避免事故的发生。泄漏监测系统是在泄漏之后及时发现,从而减少事故的次生灾害。从发挥的作用看,泄漏监测技术对打孔盗油、腐蚀泄漏、制造安装缺陷、地质灾害等各种因素造成的油品泄漏问题都可以实现报警和定位。安全预警技术只能对防止第三方损坏造成的泄漏起作用,可以及时发现打孔盗油等事件,但对于腐蚀泄漏无法起到预警作用。泄漏监测和安全预警技术针对不同的管道安全问题,虽然技术有重叠,但是不能相互替代,应该根据管道威胁事件的不同选择合适的技防技术[10]。

 

图2 管道泄漏监测和安全预警系统的关系

 

2.5 安全防护系统的评价

目前还没有评价管道安全防护系统的标准、指标体系和测试方法,但是所有的评价基本遵循如下原则:在投资有限的前提下,实现防护能力的最大化;提前发现和预防风险的能力;减轻人员劳动强度和提高易用性。 

3 总结和展望 

随着经济社会发展,管道周边环境越来越复杂,这对管道安全防护体系建设提出了更高要求。

(1)对管道保护实行统一有序的监管。目前各地的管道保护主管部门不统一,职能交叉不清,存在各自为政、多头管理的问题。地方政府应加强对管道保护工作的统一领导,理顺体制机制,帮助企业提升管道安全防护水平。

(2)加强配套法律法规和标准规范建设。欧美国家的标准对人工巡护的频次、物防和技防系统的安装与使用有明确规定。而我国相关法律及标准只规定要采用人工巡护和技防措施,但未对管道巡护的频次和质量作出要求。各种技防措施既没有产品标准,也没有使用和维护规程,设计方无法设计,使用方也无法采购和维护,限制了先进技术的应用推广。

(3)健全技防技术的配套管理措施。一个好的系统的运行,都是技术、管理和人综合发挥作用的过程,再好的技防措施也离不开制度保障和人的参与。所以应加强人员培训和制度建设,使技防措施发挥最大作用。 

参考文献:

[1] U.S. Department of Transportation (DOT), Pipeline and Hazardous Materials Safety  Administration (PHMSA).

Leak Detection Study– DTPH56-11-D-000001, December 10, 2012

[2] U.S. Department of Transportation (DOT), Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA). Title 49 CFR Part 195. Available online via electronic code of federal regulations website at  http://ecfr.gpoaccess.gov/cgi/t/text/text-idx?c=ecfr&tpl=%2Findex.tpl.

[3] 卢海军,赵勇昌,冯治中,美国与加拿大油气管道的安全保护,油气储运, 2013 年8月: 903-907[4] 赵晋云,潘红丽,费雪松,油气管道线路第三方施工监督管理标准研究,石油工业技术监督, 2012,年8月: 39-44

[5] 赵云峰; 宋兆勇; 蔡培培,中俄管道站场安全相关标准对比,油气储运,2013年1月: 78-81

[6] 王鹏,靖咸输油管道巡护管理对策思考,中国管理信息化, 2013年12月: 81

[7] Q/SY 1490-2012油气管道安全防护规定,中国石油集团公司, 2012年7月

[8] 周军华,蒋永兴.油气管道机械损伤引发事故与预防措施[J].油气储运, 2012, 31(02): 86-91

[9] 冯治中. 油气管道第三方破坏安全防护对策研究[D]. 西安石油大学 2013

[10]王立坤,王洪超,熊敏,等.长距离输油管道泄漏监测技术分析及研究建议[J].油气储运, 2014, 33(11) :1198-1201 

作者:蔡永军,男, 1980年出生,高级工程师, 2005年3月毕业于天津大学精密仪器与光电子工程学院,硕士学位,现工作于管道科技研究中心机械自动化研究所,研究方向为管道安全防护技术研究与应用。 

《管道保护》2017年第2期(总第33期)

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