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李永军:设计和完整性管理与管道本质安全的关系

来源:《管道保护》2022年第6期 作者:李永军 时间:2022-12-6 阅读:

李永军

长庆工程设计有限公司

 

利用管道输送石油、天然气相对公路、铁路等其他运输方式具有明显的安全优势,但任何事物都有二重性。如果管道系统本身存在建设质量缺陷,加上自然环境或人为等外力因素侵害、运营管理疏漏等原因,就会引发管道事故。如何从根本上提高管道的抗风险能力,降低管道失效概率,杜绝管道事故,实现管道长期安全可靠、环保节能、高效经济运行,行业普遍认同的观点就是提升管道本质安全。

1995年油气储运专家潘家华教授介绍了国外管道风险评价技术,经过不断创新实践,我国油气管道安全管理水平得到了很大提高。21世纪初,又引进完整性管理理念,结合国内实际制定了GB32167―2015《油气输送管道完整性管理规范》,促进了管理模式发生了实质性转变,由传统的事后应对型转变为事前预防型,完整性管理已成为管道行业预防事故发生、实现事前预控的重要手段[1]。笔者通过阅读大量有关本质安全和完整性管理的技术文献等资料,发现用完整性管理来提升或保障管道本质安全的提法多是基于本质安全理念的一种期望性表达,并未对相互的关系进行明确阐述。

本质安全的源头就是设计。“本质安全”概念的提出,最早源于20世纪50年代的世界宇航技术界,主要指电气系统具备防止可能导致可燃物质燃烧所需能量释放的安全性。1976年英国化工安全专家特雷弗·克雷兹(Trevor Kletz)首次提出本质安全理念,2010年芬兰学者 A.M.Heikklä通过总结和提炼前人的研究成果给出了本质安全定义:本质安全是指在化工和制造业中,通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性,即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故的功能[2]。该定义被有关安全方面的著作、教材、论文以及规范标准等普遍引用。指出实现本质安全的途径是设计,其作为一种内在的功能属性,并不需要通过外力来附加。我国石油行业站在安全文化的高度从“人-机-环境”的和谐统一对本质安全提出了更高追求[3],本质安全不再局限于对象本体,以期通过对“人-机-环境”三大要素的优化配置和交互作用来实现。虽然全面,但研究内容庞杂,也很容易将本质安全的重心落在管理层面,而忽视了设计源头的重要性。

管道本质安全的源头在设计。包括规划、可研、初设及施工图全设计过程,需通过设计手段给本质安全注入灵魂。不管怎样对本质安全理念进行外延,但本质安全的初衷理念不能被过度衍化,本质安全的视觉焦点不能散焦。对于管道本质安全,行业专家、学者提出了引领性见解,如中国石油大学(北京)张宏教授认为,管道本质安全主要指管道结构的本体安全,管道结构本质安全应理解为通过合理的结构设计并按设计要求施工建设,使得管道具有抵抗设计载荷的能力,在生产运行过程中通过持续管理和维护让管道保持上述能力[4];黄维和院士提出了管道安全等于本质安全加公共安全,控制失效是保障管道本质安全的重要基础,路由安全是公共安全的重要组成部分[5]。那么这个“本质”是什么?刘潜等人认为,所谓“本质”就是指能体现事物固有本性和代表性的实质内容,使“安全本质化”,从安全角度出发,通过事物的固有属性真正达到使人、物等不受危害,从而以“本质”去实现安全,其要义为安全要治本、治根[6]。基于此,笔者认为油气管道本质安全的“本质”应是:“管道本体+管道安全防护措施”,两者共同构成相互作用、相互依赖的管道系统,其结构及功能完整、可靠、无缺陷,并具有预防和抵御安全风险的能力,这种能力必须作为一种固有属性和特征存在,且只有通过设计手段从源头来赋予。

管道一旦建成投产,管道的安全本质属性就难以改变,想要改变就会付出比最初建设多数倍的代价,且任何一处或一点的改变就会产生系统性反应。因此,欲使油气管道的“本质”具有良好的“先天”属性,这个重任自然就落在了设计者肩上。有了设计源头的保证,再加上采购、施工建设环节的高质量管控,三位一体,相辅相成,就可确保管道系统在建成交付投运时便已从“根”上达到安全本质化。之后,如何维护和保持管道系统“根深、本固、枝青、叶绿”将是完整性管理的重要使命。

管道完整性管理主要侧重运行安全。管道完整性管理是一种基于数据、实现事前预防的管道安全管理模式,主要工作内容是“六步循环”,使管道全生命周期都处于风险受控状态,实现管道长期安全可靠、高效平稳运行[7]。虽然完整性管理提出了全生命周期的风险管控,也延伸到了建设阶段,但重点强调的是数据的采集与移交,满足的只是完整性管理有关管理信息等方面对建设阶段的需求。

数据采集与整理是通过数据建构管道的信息及模型,便于管道“体检”时对管道系统“健康指标”及“病症诊断”的量化和定位,在此基础上通过完整性管理的风险评价、完整性评价等体系,从结构和功能两方面评价管道系统的“健康状况”。

针对检测等技术手段“诊断出的病症和缺陷”及评价出的管道系统“健康状况”,制定相应的消减风险措施和维修维护方案,并预测未来管道安全风险、制定相应的预防措施。

风险消减措施和维修维护方案实施后,进一步通过效能评价提出下一步建议实现完整性管理的循环改进。

管道完整性管理的目标对象是新建成和在役管道,保证管道处于安全可靠的服役状态和相对延长管道使用寿命周期,其责任主体就是管道运行管理单位。

管道完整性管理着重于在役管道的预防性维护和管控,对建设阶段的要求更偏重于数据采集与移交。“通过推行管道完整性管理来提升本质安全”只是一种理念或者期望性表达,并未按照本质安全理论剖析出油气管道本质安全的“本质”所在。所谓的“提升管道本质安全”的“本质”指向了既成事实的管道,通过对这个“事实本质”建立“健康档案”,采用先进的技术设备、风险识别和分析评价等完整性管理方法对其终身“监护、体检和维护保养”,在全生命周期使其风险可控、不发生事故。因此,管道完整性管理主要任务是保持运行阶段管道本质安全处于“健康”状态并发挥良好功能,发挥“固本”和“保本”的关键作用。

油气管道作为危险化学品的运输工具,其本质安全是企业生存发展的基石。设计是实现管道本质安全的源头和途径,完整性管理是保障管道本质安全处于健康状态并发挥良好功能的重要手段,两者相辅相成,但作用各有不同,不能相互替代。应在工作中把握重点,充分发挥各自优势,共同发力实现管道安全平稳运行。

 

参考文献:

[1]董绍华.中国油气管道完整性管理20年回顾与发展建议[J].油气储运,2020,39(3):241-243.

[2]王吉武,闫野,金浩,等.本质安全理论综述研究[J].价值工程,2019,38(8):182.

[3]许正权,宋学锋,吴志刚.本质安全管理理论基础:本质安全的诠释[J].煤矿安全,2007,38(9):75-76.

[4]张宏.对油气管道本质安全的几点认识[J].管道保护,2022(2):8-9.

[5]黄维和.对我国西南山区管道安全的再认识[J].管道保护,2021(1):1.

[6]刘潜,赵云胜,李升友.安全科学导论[M].北京: 气象出版社,2014. 6:23-24.

[7]黄维和,郑洪龙,吴忠良.管道完整性管理在中国应用10年回顾与展望[J].天然气工业,2013,33(12):1-5.

 

 

作者简介:李永军,1991年参加工作,油气储运高级工程师,长庆油田油气管道一级工程师。长期从事油气田矿场集输管道、油气长输管道的规划、设计与管理工作。编著《长庆低渗透油田油气集输》(石油工业出版社)专著1部,发表论文9篇。联系方式:17795951721,lyj02_cq@petrochina.com.cn。


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