成品油长输管道泄漏事故树风险分析

程浩力，龙世华

（中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京 100085）

近年来，我国为有效缓解西北、东北地区成品油产量过剩和华北、华东、华中、中南地区资源紧缺局面，实施了成品油“北油南调”、“西油东送”能源战略建设的重要举措。先后开工建设了长达3 214 km横跨甘肃、陕西、河南、湖北和湖南5省67个市县的兰郑长成品油管道和1 594 km的纵贯3省1市的14市的锦州-郑州成品油管道等成品油长输管道工程。截至2012年底，我国已建成成品油管道19 660 km，初步形成了覆盖东北、西北、华北、中南和鲁西地区的成品油管网系统。

由于我国成品油一次运输的管输比例仅占20%左右，未来几年，我国仍将建成道建设将在1万km以上成品油管系统。

伴随着成品油管道建设的增加，打孔盗油、破坏管线、占压等现象日益凸显。为了预防并消除长输成品油管道泄漏事故所致的经济以及环境灾害，本文采用系统工程中的事故树分析（FTA）法[1,2]，以某在建成品油长输管道为例，分析研究了该管道运行投产后可能引发泄漏事故的所有可能性事件(中间事件和基本事件)，以便有效预防并控制该管道泄漏事故的发生，确定事故管理的主要对象，并提出针对性的解决方法。

1 工程概况

某成品油管道工程，全线长近400 km，设计压力10 MPa经过宁夏和内蒙古自治区。该管道所经区域地，主要有黄河冲积平原（宁夏银川平原和内蒙古后套平原）、贺兰山山前洪积倾斜平原、剥蚀丘陵及洪积倾斜平原和乌兰布和沙漠等四种大的地貌单元。

千百年来，银川平原和后套平原得黄河灌溉之利，使荒漠戈壁变为绿洲，成为稻香鱼鲜的“塞上江南”，管道沿线分布着唐徕渠、黄河总干渠等引黄灌溉渠道以及大大小小注入黄河的排水渠和星罗棋布的稻田、鱼塘、湖泊。管线途经的贺兰山北部地带发育一系列近似平行的源头深入贺兰山中山地区，集水面积覆盖整个东坡，最终注入黄河的柳条沟、大麦里沟、苏海图沟等洪水冲沟。管线同时穿越我国八大沙漠之一的乌兰布和沙漠，穿越流动沙丘的管线长达70 km。

2 事故因素分析

根据沿途地貌情况，处于黄河冲积平原地带的银川平原和后套平原，大量种植水稻作物，春秋季节大小灌渠治理及开挖工程十分普遍。7、8月份贺兰山山前洪积倾斜平原北部地区的冲沟密布地段年均发生一次超过50 mm的暴雨，此时，冲沟内会形成短时山洪。乌兰布和流动沙漠段的风蚀沙埋等情况都会给输油管线形成隐患。

3 事故树模型建立及分析

3.1 事故树建立

选择“成品油管道泄漏”作为顶事件。成品油管道泄漏效的三个最直接原因分别是“外力破坏”、“腐蚀穿孔”和“安装缺陷”。按这些原因自上而下追溯到各种能够引起成品油管道泄漏的基本事件。

成品油管道泄漏实践中各符号所表示的意义如表1所示，其事故树如图1所示。

表1 各符号代表的事件Table 1 The meaning of the symbol in the fault tree model

图1 成品油管道泄漏事故树Fig.1 The fault tree of the oil products pipeline leakage

3.2 成品油泄漏故树模型

3.2.1 最小割集

根据图 1成品油管道泄漏事故树模型可以看出，或门（“+”）的个数占了逻辑门总数的绝大多数，因此采取最小径集进行分析[3]。

从成功树计算得出2个径集，如下所示：

3.1.2 结构重要度分析[4-7]

结构重要度分析是从事故树结构上入手分析各基本事件的发生对的顶事件发生的影响程度。重要度分析在事故预防等方面有着重要作用。为了确定最易导致顶事件发生的基本事件，以便根据事件的轻重缓急来采取有效的措施，消除事故隐患，必须对各基本事件进行重要度分析。结构重要系数可采用下式计算近似判别值：

式中：I(i)—基本事件Xi结构重要度系数的近似判别值；

Xi∈Pj—基本事件 Xi属于 Pj最小割(径)集；

ni—基本事件Xi所在最小割(径)集中包含基本事件的个数。

根据以上近似判别式，可以得出成品油管道泄漏事故树的结构重要性顺序：

4 结 论

从上述分析可以看出，外力破坏和腐蚀是致使管道泄漏的主要原因。为保证管道投运后的安全运行，根据以上分析提出以下建议：

（1）设计和建设阶段严格选材，加强管材质量验收程序。同时在管道安装过程中，严把检测关。

（2）对清渠以及沟渠治理频繁的农田段，应通过加大埋深和增加管道水工保护及设置醒目标识来减少管线被意外破坏的风险；同时，运营单位应在清渠的季节加强线路巡查工作。

（3）对于通过冲沟的地段，加大管道埋深并采取有效的水工保护措施。同时在雨季加强线路巡查以便及时排除隐患。

（4）对于通过流动沙漠地段的管道，增加管道埋深，地面设施应尽可能避开风蚀沙埋严重地段；设置防护带，实施治沙工程，提高植被覆盖率，改善生态环境，提高水土涵养能力。

（5）运营单位对高风险地段应加强线路巡查工作，及时发现第三方占压、第三方施工或自然灾害破坏的隐患。

（6）运营单位以及地方政府应加强对管道保护法的宣贯力度，增强人们法律意识。从而降低第三方破坏以及打孔盗油等犯罪行为的风险。

［1］ 牛伟伟，龙世华，吕仁军，等. 城镇燃气管道泄漏事故树风险分析.当代化工[J].2012,41（2）：162-165.

［2］ 郭鸿雁，朱伟.基于事故树的海底管道第三方破坏风险分析[J].当代化工,2013,42（2）：212-214.

［3］ 汪元辉.安全系统工程[M].天津:天津大学出版社,1999-10.

［4］ 张景林,崔国璋.安全系统工程[M].北京:煤炭工业出版社,2002.

［5］程猛猛, 赵暋玲, 吴暋明, 刘暋柯, 邵大伟, 王暋雷. 架空天然气管道泄漏扩散数值模拟［J］. 辽宁石油化工大学学报，2013, 33（3）：32.

［6］张国军,高志国,申龙涉,王秋莎,代堪亮,赵暋虎,袁暋玉. 天然气管道泄漏爆炸事故风险分析［J］. 辽宁石油化工大学学报，2012,32（3）：66.

［7］蒋军成,郭振龙.工业装置安全卫生预评价方法[M].北京:化学工业出版社,2003.