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管道研究

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城市燃气管道完整性管理体系建设及展望

来源:《管道保护》杂志 作者:刘传庆 时间:2020-5-15 阅读:

刘传庆

深圳市燃气集团股份有限公司



摘要:城市燃气管道完整性管理是在长输油气管道完整性管理的基础上提出的,近年来城市燃气管道积极推进完整性管理工作。分析了深圳燃气管道完整性管理现状,总结了其完整性管理体系建设经验和取得的主要成果,认为数字化、可视化和智能化将是未来智慧燃气建设重点。

关键词:城市燃气管道; 完整性管理; 智慧燃气;数字化;可视化;智能化

 

 

城市燃气管道完整性管理是在长输油气管道完整性管理的基础上提出的。长输管道完整性管理经过多年的发展,已成为国际上公认的行之有效的管道管理方法。 20世纪70年代,国外发达国家率先开展油气管道完整性管理研究,经过多年的发展已较为成熟,已经建立了全面的管理体系和配套技术方法,并取得了巨大的经济效益和社会效益。特别是西欧17国现役长距离输油气管道,泄漏事故率已从30年前的1.2次/103 km·a下降至2000年的0.25次/103 km·a,每年的泄漏次数下降30%;意大利SNAM公司实施管道完整性管理策略,使管道系统保持高度安全及低成本,节约1/3的维修费用。美国于2001年11月颁布了ASME B31.8S“天然气管道完整性管理系统”国家标准, 2000年开始研究城市燃气管道完整性管理[1-2], 2009年开始立法推行城镇燃气管道完整性管理( DIMP),并用联邦法规的形式要求美国所有燃气企业自2011年8月实施管道完整性管理,制定完整性管理方案。

中石油是国内最早开展长输管道完整性管理技术研究的单位, 2015年推动建立国家标准GB 32167―2015《油气输送管道完整性管理规范》, 2011年开始城镇燃气管道完整性管理研究,此后陆续发布城镇燃气管道完整性管理体系建设导则等相关标准。

中国城市燃气协会等近年来也积极推进城市燃气管道的完整性管理工作,明确提出“必须学习开展完整性管理、风险管理和环境管理,切实提高安全工作的科学水平”。深圳燃气经过十余年的管道完整性管理探索,在体系建设和应用方面取得了一定成果。

1 完整性管理体系建设

深圳燃气天然气输配系统可以用“一张网、双气源、三级压力机制”进行概括。整个系统采用高压A、次高压A和中压A三级压力设计, 6000余公里天然气管线互联互通、功能互补,确保安全稳定供气。为保证燃气管道安全,深圳燃气借鉴长输油气管道完整性管理先进经验,结合企业自身管理特点,建立燃气管道完整性管理“五步循环法”,主要包括数据采集与管理、单元识别、风险评价、风险控制、效能评价。

深圳燃气成立跨部门的完整性管理领导小组推进管道完整性体系建设,总体分两步走[3],首先用1至2年的时间建立并完善体系文件,然后用3至5年时间开展信息系统建设,最终实现信息化管理。

体系文件包含完整性管理总则、程序文件、作业规程,明确规定了具体管理程序和控制要求。总则提出完整性管理总体要求、目的、适用范围、目标方针、组织机构和职责、实施流程与内容等。程序文件涵盖了“五步循环法”五个步骤的关键技术,包括具体操作方法和实现手段。作业规程作为程序文件的补充,用于规定操作规则、内容和格式,指导现场操作并保存过程信息。

(1)数据采集与管理。数据采集内容涉及建设期和运营期,主要划分为基础设施、地理信息和运行管理三大类[4]。数据类型是①地理信息,如管道中心线坐标、高程、埋深、地理环境等;②基础设施数据,如管道焊口、壁厚、防腐层等;③运行管理数据,如管道巡线、施工保护、检测维修等。管道数据主要利用数据采集与监视控制系统(SCADA)、地理信息系统(GIS)、手机巡查、管道变形监测、内检测、智能阴保测试等技术手段采集。

管道完整性数据包含设计、建设、运行、更换和废弃等全过程数据,其中建设期的基础数据及地理数据,运行期的检测监测、维修维护等数据更重要。因此,数据管理需要预先形成统一的数据格式和模板,选择合适的分类方法,并进行有效整合处理,形成可以录入完整性管理信息系统和GIS的数据模式,方便数据的统一管理和使用。

(2)单元识别。城市燃气管道均处于人口稠密和建构筑物众多的区域,深圳燃气提出了城市燃气管网单元识别的概念[5]。主要依据管道沿线人口密度、地形地貌特征、土壤状况、腐蚀防护状况和管道材质等因素进行识别。管道单元是风险评估的最小单位,单元划分大小取决于风险管理要求。为后期的风险评价及风险管控奠定基础。

(3)风险评价。风险评价通过识别管道危害因素,将风险分成6个种类23个子项,构建了一套完整的、科学的半定量风险管理模型,分析管道失效可能性及失效后果,确定风险值。结合本企业风险可接受水平,制定风险评判标准,进行分级和排序。

(4)风险控制。结合自身可接收风险情况制定了管道风险评价实施办法,明确本企业可接受风险程度。重点针对识别出的管道本体缺陷、腐蚀防护、地质灾害、第三方施工等危害因素,在风险评价的基础上,严格落实整改责任、措施、资金、时限和预案,实施失效预防措施。结合完整性管理系统派工单管理,由现场巡线人员发现风险隐患问题并录入系统,然后由完整性管理工程师在线发起工单,分派到负责人员采取控制措施,并根据现场巡线人员反馈的风险控制措施落实情况,实现风险管控闭环管理,确保各个风险因素控制在可接受范围之内。

(5)效能评价。依据ASME B31.8S―2010和API STD 1 160先进的管道完整性管理理念,结合本企业完整性管理特点,基于策划―实施―检查―改进(PDCA)的运行模式,构建完整性管理体系审核指标体系[6]。基于管道完整性管理体系的现状和适用性、有效性进行全面审核,综合评估管理方针和目标的贯彻落实及实现情况。对总体或某个局部业务的执行质量进行度量,分级评估完整性管理效率,找出薄弱点,并给出合理的改进意见。

2 完整性管理信息系统建设

完整性管理信息系统按照“急用先建、迭代开发”的原则先后开发建设三期,并在使用过程中不断完善和优化。

一期是数据采集和风险管控功能建设。数据采集依托GIS系统,录入管道运行维护数据,关联地质灾害监测和管道巡查管理数据。通过信息技术整合两个系统数据,实现管道数据共享和使用。

二期开展管道单元识别和风险评价建设,通过建立单元识别规则和风险评价方法,依托信息手段进行风险计算。

三期完成效能评价和智能决策辅助功能建设,建立效能评价指标,整合管道监测系统、巡查系统、GIS系统、风险评价和应急资源,实现管道高效运行管理。

完整性管理信息系统实现了数据管理、单元识 别、风险评价、风险控制、效能评价等完整性管理各 个环节的信息化管理。数据管理模块实现管道建设期和运行期数据的存储和查询;单元识别和风险评价实现管道风险计算和绘制管道风险分布图;风险控制实现管道历史风险管控措施的可追溯。全面实现管道从设计、施工、运行和报废全生命周期的规范化管理。

3 展望

2017年国家在《能源生产与消费革命战略》中提出全面发展智慧能源的战略部署。以自动控制、无线通讯、大数据、云计算和人工智能为代表的新一代信息技术为智慧能源发展提供了重要技术支持。随着新一代信息技术日渐成熟,信息化工业化快速融合,将为城市燃气管道发展带来新机遇,未来将步入智慧燃气时代。

(1)数字化。通过泄漏监测、变形监测、阴保数据采集系统和SCADA系统、 GIS系统等,全面掌握管道本体、工艺、自控、通讯等运行信息和设备状态,并结合管道的位置信息、地理环境信息、设备参数、运行信息以及AI影像数据,通过制定统一的管道数据规范和标准,实现数据规范化和标准化,将使管道监测数据与管道物理结构一一对应。

(2)可视化。利用二、三维可视化技术手段,将管道基础信息及附属设施、维修维护数据、周边环境信息和运行监测数据收集整理与整合;然后以燃气管道为载体,以阀室阀井、弯头、焊缝和坐标为重要参考节点,进行管道数据对齐,将管道动态数据与管道实体结合,实现管道三维可视化管理。

(3)智能化。建立智能决策辅助系统,整合管道SCADA、 GIS、风险评价等相关运行系统,并关联管道应急资源,开展管道风险评价,形成评价结果。根据评价结果,形成智能决策方案,包括维修建议、维修计划、维修方式等,减少人为决策失误。最终实现管道全生命周期数字化、可视化和智能化管理,提升管道安全、经济、高效运行管理水平。

 

参考文献:

[1] 杨玉锋,齐晓忠,李扬,等.城市燃气管道完整性管理及技术体系研究[J].煤气与热力, 2013,33(9): 38-41.

[2] 杨玉锋,周利剑,张海健,等.美国城市燃气输配管道完整性管理研究[J].煤气与热力, 2013,33(6): 01-05.

[3] 王晨,杨光,王文想.深圳燃气管道完整性管理方案的研究[J].煤气与热力, 2010, 30(8): 26-30.

[4] 卓凡,安跃红,谢高新,等.深圳燃气管道完整性管理应用研究[J].煤气与热力, 2014, 34(2):29-32.

[5] 田英帅,杨光,刘传庆.城镇燃气管道风险分级管控研究[J].煤气与热力, 2018, 38(11): 49-52.

[6] 帅义,帅健,郭兵.管道完整性管理体系审核方法[J].油气储运, 2014, 33(12): 1 287-1 296.


 


作者简介:刘传庆,男, 1987年生,工程师,硕士,主要从事城市燃气管道完整性管理工作。联系方式:13510737352 ; 717127500@qq.com。

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