基于风险评价的城市燃气管网线路设计与开发

(中石油昆仑燃气有限公司吉林分公司，吉林吉林132013)

1 城市燃气管网现存的问题

燃气行业作为城市发展的公用事业，发挥着能源供应的载体功能.近年来，我国燃气公司发展速度较快，一个省级公司区域内所辖燃气公司可达百家.然而，各公司因企业性质不同，管道运营管理模式千差万别.各公司所辖管道建设年限不同，管道同期建设材质、管径不同，管道变径次数也不相同步.

城市燃气给人们生产、生活带来了便利，同时又引发了一些突出的问题.①燃气用户结构复杂，严重缺乏管道安全培训;②管道管理缺乏完善的信息化管理系统，自控水平差;③专业技术人员匮乏，建设与运维资源配备不充分;④缺乏完备的应急救援预案.

城市管道运行管理经历了从简单认知、经验管理到体系管理的发展过程.这一过程适应和满足了管道行业不同阶段快速发展的需要.现如今，燃气管网多数仅采取外防腐层防腐，杂散电流干扰普遍严重［7］.城市道路、电力电网、供水建设、供暖改造、通讯电缆等工程增加了管网第三方破坏风险.管道安全运营流程过于繁琐，人员配备不合理.城市燃气管道多敷设于经济繁荣、人员集中地区.一旦事故发生，后果影响严重.

随着管道业务的不断深入，管道不仅面临着老管道缺陷多、新管道地质施工难度大、第三方施工损害严重等不断频发的问题，还面临着高强钢在役焊接与修复技术问题、冻土管道的运维管理问题、焊缝缺陷的检测与评价等一系列新的问题［8］，给管道线路有效运营管理带来了挑战.

目前，燃气公司运维需求的关键技术设备、设计和施工标准以及管道技术人员的职业素质尚不能满足管道企业日益发展的需求，并逐渐成为制约燃气管道企业安全运行和整体发展的瓶颈.因此，解析当前存在的问题，提出未来发展策略，建立基于燃气管网风险评价的完整性线路设计方案，显得尤为重要.

2 建立城市燃气管网风险评价指标

2.1 完整性管理概念

目前，国外各知名的管道公司普遍采用管道完整性管理(PIM)管理模式，一种以可靠性为核心的风险预控管理模式［4］.由美国燃气管道完整性管理标准 ASMEB31.8SManagement Integrity System of Gas Pipeline可知，燃气管道的完整性管理(Pipeline Integrity Management)，是指为确保燃气管道系统时刻处于安全可靠的服役状态所采取的所有管理措施［5］.

我国城市燃气公司管网完整性管理，以建立健全相关制度、标准、规范和程序为基础，运用现代化技术手段，积累与完善基础资料及数据，建立先进的燃气管网信息管理系统，进行城市燃气管网系统风险评价模型和应用软件的合理开发.建立管道信息数据库、实现管网数据动态管理、识别高后果区域［7］是开展城市燃气管道完整性评价的关键点.

2.2 风险评价是城市燃气管网完整性管理的关键环节

为了提高管道安全，城市燃气企业全面推进管道完整性管理模式，坚持事后控制与事前预防管控相结合，不断丰富完善信息软件管理，努力把风险控制在萌芽状态，降低事故发生的概率，提高管道的安全管理水平.

图1 昆仑燃气公司管网系统完整性管理流程

城市燃气管网风险评价是完整性管理的核心内容［5］.如图1(昆仑燃气管网系统完整性管理流程)所示，燃气管网的风险评价是昆仑燃气管网系统闭环管理的核心，是完整性管理的前提与保障，是公司各职能岗位发挥作用的监督中心，更是确定及验证风险评价指标运行合规性操作的依据.由图不难看出，城市燃气管网风险评价是管网完整性线路设计的关键环节.

2.3 运用KENT评分法，辨识管网风险评价因素

结合燃气管网的实际情况，运用KENT评分法，根据管道泄漏的历史记录、腐蚀、环境风险、设计原因、第三方破坏的损失点、人为误差操作及员工承载负荷压力等建立的风险评价的“KENT打分”指标因素，进行城市燃气管网的风险因素的辨识.

由技术专家、管理及操作人员组成的评分组，把每项风险评价因素的最高分限定为100分，将昆仑燃气管道按街区路段划分成各单元，分别对每一单元引起失效的主要因素逐项参评打分.评分值与其风险权重系数相乘的指数值之和为对应单元的失效总分［6］.各单元都对应着管道泄漏影响系数(用来衡量管输介质的反应性、管道事故及泄漏对沿线生态环境的影响作用)，失效总分与泄漏影响系数相除得到相对风险数.相对风险数越大，单元的风险越小，管道越安全.譬如，南京街管道相对风险评价数高于其他管道的评价数，表明南京街的管道安全性高于其它街区，而风险却低于其它街区.

通过评分组意见得出燃气管网风险等级，筛选出高风险管段，为管网完整性检测和评价提供了基础数据.同时有助于我们更好地根据企业当今所处的环境因素，正确辨识影响管网风险评价的因素;有助于企业根据评价结果制订管网风险防范响应措施;还可以根据关键风险点，建立管道风险防范应急预案，明确相关人员的职责，做好应急预案的日常演练，提高应急反应能力，确保城市燃气管网安全运行.

3 基于完整性的城市燃气管网线路设计

巴西学者提出了基于效能理论的城市燃气管网的综合风险评价模型［5］.通过实施燃气管网的风险评价，将城市管网线路根据效能划分风险级别，以此作为城市燃气管网风险管理进行管网线路规划的理论基点.

基于风险评价的管网完整性管理系统不仅能够适时检测与评估管道风险因素，监控影响管道安全的重大事故隐患和危险源，还能够根据监控到的管道风险级别，及时为管网线路进行事后救援提供决策分析数据，而且还可以为管道设计与规划提供虚拟平台.因此具备一个强有力的软件支持环境，建立一个管网线路管理信息软件系统，收集、整理和储备城市燃气管网线路的资料信息，实现数据的动态化管理，是管道系统安全可靠的重要保障.

管道完整性技术与管理理念超前、方法准确，为管道公司保证管网安全的首选.昆仑燃气公司建立和运行管网完整性信息管理系统［7］，实施运行城市燃气管网线路设计，如图2所示:(1)完善管网完整性设计与开发的计划、流程等规范性文件;(2)员工培训;(3)城市管网线路例行专业化安全维护与检查;(4)管网线路采集数据;(5)建立管网风险评价机制;(6)识别评价管网线路高后果区，提出管网线路风险的应对方案;(7)归档.

图2 城市管道完整性管理运行流程图

昆仑燃气公司探讨并建立基于风险评价的管道完整性管理系统平台，可以为公司管道运行、管道剩余强度评价、管道剩余寿命估计等提供数据分析，有助于公司进行管网线路设计与开发进行风险评价、信息反馈与绩效测评.诚然，在管道设计中，管道输送量的不确定性影响，可能使管网线路设计的最优方案成为偏离现场实际的参考方案，容易导致管道设计方案存在一定的风险性.

3.1 昆仑燃气公司管网线路设计与开发原则

(1)确定最优线路.线路选择应符合城市燃气管网“建维运转”的要求，采取优中选优原则(2)确定最佳施工点.挑选工程量小、技术安全、施工方便的地点，力求避免穿越大型工程［3］;(3)勘探管道施工地质环境.规避不良地质地段及可能开采区域;(4)统筹兼顾，合理布局.重视管道通过地区的规划开发与相关后续工程影响;(5)规避腐蚀管道的地质;(6)遵守环境标准，维护生态平衡.

3.2 建立公司管网线路设计与开发方案

运用管网完整性评价系统进行线路设计，采用先进成熟的设计技术和材料，能够有助于昆仑燃气公司优化管道设计，提高管线输送的效率和管道运行的弹性，降低管输能耗，有助于延长管道使用寿命，降低生产成本.

以此为基础建立公司管网线路最优化设计开发方案［1］，设立管网线路测评系统，见图3.将管道地质施工、运维、敷设结构方案，道路交通、水电、供暖改造、通讯网络、水文气象情况及城市未来20年发展规划等因素，列为最优化准则作为考虑管线选线的依据.

同时，重视培训管网专业技术人员，重视敷设管线的热补偿和管线应力强度问题，安排组织专业施工人员按照管网线路设计方案，进行城市燃气管线埋地敷设、架空敷设和沿地表面敷设，规避管道的外防腐层防腐等人为操作风险.

图3 昆仑燃气管网线路测评系统安装界面

为了确保公司燃气管网安全运行，系统推进事后控制管理与事前预防管理相结合的完整性管理，从管网线路与站场的选线原则、控制管网与周围建筑物间距［2］、及管网线路截断阀与管道防腐层的选用等方面，不断从生产现场获取数据信息，完善管网线路检测系统数据资源，进一步充实管网线路设计意见和建议，努力降低风险的发生频率，提高管网的安全管理水平.

4 结 论

城市燃气给予人们生产、生活带来了便利.燃气管网风险防范便成为燃气企业面临的主要课题.燃气管网如果管控失当，将会引起风险事故.基于完整性理论，运用KENT评分法，根据管道泄漏、环境风险及第三方破坏等风险评价指标［6］，提出城市燃气管网完整性运行的线路设计与开发方案，预防潜在的风险隐患，提高企业的经济与社会效益.

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