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管道研究

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基于风险矩阵法的天然气管道风险评价

来源:《管道保护》杂志 作者:霍文涛 时间:2018-8-13 阅读:

霍文涛

湖北省天然气发展有限公司

摘要:为了实现对危害因素的全面识别、科学评价及量化控制,采用常用的风险评价方法——风险矩阵法对天然气管道风险进行评价。通过构建风险矩阵函数,从而制定出风险等级二维矩阵图和风险等级划分标准,对今后天然气管道风险的评价具有指导作用。针对天然气管道风险削减提出了几点措施。

关键:危害因素;风险矩阵法;管道风险削减 

管道输送作为天然气运输的主要工具,朝着大管径、高压力的方向发展,安全问题始终是社会关注的焦点[1]。为了有效预防管道事故,同时兼顾经济性方面的要求,管道风险评价技术在管道完整性管理中得到了重要的应用。所谓风险评价,即在风险识别和风险估测的基础上,对发生的概率、损失程度,结合其他因素进行全面考虑,评估发生风险的可能性及危害程度,并与公认的安全指标相比较,以衡量风险的程度,并决定是否需要采取相应措施的过程。

风险评价方法包括专家评价法、安全检查表法、风险矩阵法、指标体系法、场景模型评价法、概率评价法等,本文采用常用的风险评价方法——风险矩阵法对天然气管道风险进行评价。

1  风险矩阵法概念

风险矩阵方法出现于20世纪90年代中后期,由美国空军电子系统中心最先提出,并在美国军方武器系统研制项目的风险管理中得到广泛的推广应用。风险矩阵作为一种简单、易用的结构性风险管理方法,具有广泛适用性。

风险矩阵方法首先是识别出项目风险,然后评估风险潜在影响、计算风险发生概率、评定风险等级,根据风险等级实施降低风险的管理措施[2]。此方法便于使用,能将风险很快划分为不同的重要性水平。风险重要性等级(Z)取决于风险影响程度(x)和风险发生概率(y),其关系可以用函数表示为:Z=F(x,y)[3-5]

函数F可以采用矩阵形式表示,以要素x(x1x2xm)和要素y(y1,y2,…,yn)取值构建一个m×n阶矩阵,行列交叉处的Z值即为所确定的计算结果。根据方差理论,可得出ZXY之间关系的函数表达式为:

                     1)

式中mn为概率系数。

该式可以反映出XY分别对Z的贡献,一般情况下可以各取0.5;有些情况认为风险影响度对风险重要性等级的贡献要大一些,故m0.7,n0.3 

2  管道风险评价流程

管道风险评价流程如图1所示。

 

1 管道风险评价流程

3  管道危害因素识别

3.1 外部因素

外部因素是天然气管道发生安全事故的原因之一。自然与地质灾害:低温、雷击、暴雨或洪水、土体移动人为因素:误操作、故意破坏、建筑违章修建等。

3.2 腐蚀因素

天然气金属管道腐蚀是发生管道事故的主要因素输送介质的腐蚀:天然气本身含有的水分、二氧化碳及硫化氢对管道造成的内部腐蚀土壤腐蚀:土壤中存在的水分和盐分对管道造成的腐蚀应力腐蚀:金属与合金在拉应力以及特定介质的作用下产生的腐蚀开裂,因其突发性的特点容易引发灾难性的后果。

3.3 制管缺陷及与焊接/施工有关的因素

制管缺陷、焊接/施工不当引发的施工质量问题,关系着天然气管道的运行效果。制管缺陷:管体焊缝缺陷、管体缺陷与焊缝/施工有关的因素:管道环焊缝缺陷、制造焊缝缺陷、褶皱弯管或屈曲、螺纹磨损/管子破损/接头失效。

4  管道风险矩阵的构建

管道风险矩阵由管道失效可能性、失效后果和风险的分级标准构成。其中将管道失效后果作为风险影响程度(x),一共分为五类:A、B、C、D、E,每一个类别的判别标准是从人员伤亡、经济损失、环境污染、停输影响四个方面进行考虑,相应的对A、B、C、D、E分别赋值为:1、2、3、4、5。具体划分细则如表1所示

              1 失效后果等级 

后果分类

后果描述

A

B

C

D

E

人员伤亡

无或轻伤

重伤

死亡人数12

死亡人数39

死亡人数≥10人

经济损失/万元

10

10100

1001000

100010000

10000

环境污染

无影响

轻微影响

区域影响

重大影响

大规模影响

停输影响

无影响

对生产重大影响

对上/下游公司重大影响

国内影响

国内重大或国际影响

赋值

1

2

3

4

5

将管道失效可能性作为风险发生概率(y),也分为五类:高、较高、中、较低、低,并分别赋值为:5、4、3、2、1。具体划分细则,如表2所示

2 失效可能性等级

失效可能性等级

描述

赋值

企业内曾每年发生多次类似失效,或预计1年内发生失效

5

较高

企业内曾每年发生类似失效,或预计13年内发生失效

4

企业内曾发生过类似失效,或预计35年内发生失效

3

较低

行业中发生过类似失效,或预计510年内发生失效

2

行业中没有发生类似失效,或预计超过10后发生失效

1

上述情况下,认为风险影响程度比风险发生概率对风险等级的重要性要大一些,因此,取m=0.7、n=0.3得出风险等级二维矩阵风险等级划分标准,分别见 3、表 4所示

3 风险等级二维矩阵

    X

Y

 

1

2

3

4

5

1

1.0

1.8

2.6

3.4

4.2

2

1.4

2.0

2.7

3.5

4.3

3

1.8

2.3

3.0

3.7

4.5

4

2.3

2.8

3.3

4.0

4.7

5

2.9

3.2

3.7

4.3

5.0

 

 

 

 

 

 

4 风险等级划分标准

风险等级分值

风险等级划分

描述

0 1.5

低风险

风险水平可以接受,当前应对措施有效,可不采取额外技术、管理方面的预防措施

1.5 3.0

中风险

风险水平可以接受,但应保持关注

3.04.5

较高风险

风险水平不可接受,应在限定时间内采取有效应对措施降低风险

4.5 6.0

高风险

风险水平不可接受,应尽快采取有效应对措施降低风险

5  管道风险削减措施

5.1 强化生产管理

坚持“六防一治,一保三严”安全生产精细化管理 “六防”即防泄漏、防腐蚀、防变形、防冻胀、防第三方害和防地质伤害“一治”即治理各种安全隐患“一保”即保持管道系统自动检测保护与自动调节控制的高可靠性“三严”即严格执行运行操作流程、严格执行生产作业与工程作业规程、严格执行维修维护规程。如此,保证生产运行安全、生产作业安全和生产现场安全加大与上游协调力度,切实解决上游进气质与量的矛盾问题。

5.2提高管道本质安全水平

抓好第三方施工监督、线路巡护及地质灾害风险预防和监控继续保持“零占压、零伤害”态势,防止第三方损坏管道。加强重点线路、重点区域的巡护做好标志桩等标识的整治工作,遏制管道损坏风险全面检测管道埋深及位置,准确掌握管道与光缆敷设交叉情况并尽快分批进行整治。

5.3 建立健全管道应急抢修体系

逐步完善抢修体系,在功能布局、力量配备和机具配置上优化组合,满足实际需要。抓好抢维修机具更新换代,加强抢维修队伍日常演练、培训,开展高风险事故应急演练,不断提高抢险实战能力及对突发事件的处置能力提高管道安全的执行力。

5.4 强化天然气管道施工责任力度

采取有效措施,进一步提高天然气管道的安装及施工质量。加强施工质量的监管工作及对施工的问责力度明确工作职责和工程质量要求完善工程施工监理制度根据工程质量要求,提高天然气管道施工人员的质量和安全意识。施工人员应当熟知相关材料、设施,以及施工环节的质量控制标准,确保天然气管道施工符合标准要求,消除天然气管道施工中的安全隐患,从而降低管道风险。

6  结语

保证天然气管道的低风险运行是各管道运营公司面临的重要任务,科学有效的天然气管道风险评价更是其核心内容。我国天然气行业应借鉴国际上风险评价技术的先进经验,结合国内管道实情,制定出适合自身的管道风险评价体系,实现对危害因素的全面识别、系统评价及量化控制,从而为企业风险的管理决策提供可靠依据。

参考文献:

  [1]郑登峰,蒋金生,王明勇.基于风险矩阵和LOPA的风险评价系统在油气管道的应用研究[J].2012,8(10):76-81.

  [2]盛瑞堂.运用风险矩阵方法开展食品安全风险监测与评估[J].首都食品与医药,2016,(08):17-19.

  [3]孙垦,蔡洪涛,杨崇豪.风险定量分析中风险矩阵的构建方法[J].华北水利水电学院学报,2011,(05):158-160.

  [4]朱启超,匡兴华,沈永平.风险矩阵方法与应用述评[J].中国工程科学,2003,(01):89-94.

  [5]张弢,慕德俊,任帅,姚磊.一种基于风险矩阵法的信息安全风险评估模型[J]. 计算机工程与应用,2010,(05):93-95. 

作者:霍文涛,男,1992年生,2016年毕业于长江大学油气储运工程专业,现就职于湖北省天然气发展有限公司,主要从事输气场站运行与管理方面工作

《管道保护》2018年第3期(总第40期)


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