孟濤1 王德國2 李長春1 王新華3

1.中國特種設(shè)備檢測研究院； 2.中國石油大學(xué)（北京）機(jī)械與儲運工程學(xué)院 ；3.北京工業(yè)大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院

 

 

摘要： 針對城鎮(zhèn)聚乙烯燃?xì)夤艿赖倪\行安全問題，以我國某城鎮(zhèn)聚乙烯燃?xì)夤艿阑�于半定量風(fēng)險評價技術(shù)的應(yīng)用為例，依照基本流程，分析埋地管道的失效可能性及失效后果，并綜合評價管道各位置的安全風(fēng)險等級，表明該技術(shù)可實現(xiàn)聚乙烯管道按風(fēng)險等級進(jìn)行科學(xué)管理，并進(jìn)一步減小失效發(fā)生的可能性，以保證管道安全、經(jīng)濟(jì)、合理運行。

關(guān)鍵詞： 城鎮(zhèn)聚乙烯燃?xì)夤艿溃话攵�量風(fēng)險評價技術(shù)；風(fēng)險等級；應(yīng)用

 

 

GB 50028―2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》規(guī)定，在中低壓燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)中將聚乙烯作為首選管材，取代傳統(tǒng)的碳鋼、鑄鐵管材等[1]。目前國內(nèi)外對聚乙烯燃?xì)夤艿赖难芯窟�停留在原料選擇、質(zhì)量控制和工程施工等方面[2-3]，對風(fēng)險評估的研究比較少。因此，建立符合我國國情的城鎮(zhèn)聚乙烯燃?xì)夤艿里L(fēng)險評估方法，預(yù)防管道事故的發(fā)生，保護(hù)人民群眾的生命和財產(chǎn)安全，具有重要的社會意義和工程價值。

1 聚乙烯燃?xì)夤艿里L(fēng)險評估技術(shù)

聚乙烯燃?xì)夤艿里L(fēng)險評價采用半定量風(fēng)險評價技術(shù)[4-5]。首先，確定所有的失效事故因素并評價失效可能性。其次，計算管道的失效后果，包括人、物與環(huán)境損失。最后，綜合評價失效可能性和失效后果確定風(fēng)險等級。基本流程如下。

（1）管段劃分。依據(jù)事先所確定的劃分準(zhǔn)則將管道分成若干個可能具有相同風(fēng)險等級的段，恰當(dāng)?shù)膭澐譁?zhǔn)則即當(dāng)出現(xiàn)重要的變化時，插入分段點，準(zhǔn)則的確定與成本開支和期望的數(shù)據(jù)精度有關(guān)。

（2）風(fēng)險影響因素確定。即導(dǎo)致發(fā)生事故的因素和影響其后果嚴(yán)重程度的因素。

（3）各管段失效可能性確定。在評價失效可能性上，不同的評價模型會有側(cè)重點的差異，但通常包括第三方破壞、設(shè)備（裝置）及人員操作、本體安全等方面。

（4）各管段失效后果嚴(yán)重性確定。各管段的失效后果與輸送介質(zhì)的危險性、泄漏影響范圍、泄漏點周圍環(huán)境情況及周圍人口密度大小密切相關(guān)，具體包括人員傷亡、財產(chǎn)損失和社會環(huán)境等無形損失。

（5）各管段失效風(fēng)險值確定。風(fēng)險值等于失效可能性與失效后果的乘積。

（6）各管段風(fēng)險等級確定。根據(jù)各管段失效可能性和失效后果計算出失效風(fēng)險值，再依據(jù)分級準(zhǔn)則進(jìn)行風(fēng)險等級確定。

1.1 管段劃分

將待評價的管道劃分為多個管段能夠提高每個管 段的評價準(zhǔn)確度，管段將作為最小的風(fēng)險值比較的單元，通過計算得到每個管段相應(yīng)的風(fēng)險值，然后對所有管段進(jìn)行風(fēng)險排序。管段的劃分主要考慮的因素包括：管道周圍人口密度、建筑物、土壤情況、運行壓力、管道規(guī)格和服役時間等。

1.2 管段失效可能性確定

采用故障樹分析法對管道風(fēng)險因素進(jìn)行識別。在此基礎(chǔ)上，利用下行法及布爾代數(shù)化簡故障樹（圖 1），求解故障樹最小割集，得到結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)的大小，從而獲取影響管道失效的主要影響因素。基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)越大，該基本事件對頂事件發(fā)生產(chǎn)生的影響也越大，應(yīng)采取措施控制這些結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)較大的基本事件的發(fā)生。

第三方損壞主要是從地面活動情況、管道埋深、環(huán)境影響、地面裝置及其保護(hù)措施、占壓、管道標(biāo)識、巡線、公眾教育等方面進(jìn)行評價，該類信息主要根據(jù)相關(guān)工作人員提供的信息和沿線檢測及詢問調(diào)查確定。

管道本質(zhì)安全主要從設(shè)計施工控制、檢測及評價計劃、自然災(zāi)害及其防范措施等方面進(jìn)行評價。各項評價得分是依據(jù)甲方工作人員提供的信息及沿途調(diào)查確定，對資料信息不完全和不詳?shù)捻棧�選擇相對保守的分?jǐn)?shù)。

設(shè)備（裝置）及操作主要從設(shè)備（裝置）功能及安全質(zhì)量、設(shè)備（裝置）維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程、設(shè)備（裝置）操作規(guī)程、人員培訓(xùn)與考核、安全管理制度、防錯裝置等方面進(jìn)行評價。其中，各項評價得分是依據(jù)相關(guān)資料、甲方提供信息以及現(xiàn)場檢測確定，對資料信息不完全和不詳?shù)捻棧�選擇相對保守的分?jǐn)?shù)。

通過故障樹分析，獲得聚乙烯燃?xì)夤艿?9個最小割集，選取結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)較大的因素，建立聚乙烯燃?xì)夤艿乐卮笪ｋU源評價指標(biāo)體系，失效可能性總分為100分。

1.3 管段失效后果嚴(yán)重性確定

參考埋地鋼質(zhì)管道失效后果的主要因素，從介質(zhì)的短期危害性、介質(zhì)最大泄漏量、介質(zhì)的擴(kuò)散性、人口密度、沿線環(huán)境、泄漏原因和供應(yīng)中斷對下游用戶影響等七個方面對聚乙烯燃?xì)夤艿朗�效后果進(jìn)行評分，總分150分。如表 1所示。

失效后果得分為各個指標(biāo)得分之和，每個指標(biāo)得分為其下設(shè)的一個或多個子評分項之和，下設(shè)子評分項的得分為其下設(shè)所有子評分項得分之和。從每個評分項或子評分項下設(shè)的各列項中，單一選擇最接近實際情況的列項，從而確定該評分項或子評分項的得分。

1.4 管段風(fēng)險等級確定

埋地PE管道的風(fēng)險等級可分為風(fēng)險絕對等級和相對等級。前者是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)劃分的風(fēng)險等級，使得不同管道的風(fēng)險具有可比性；后者隨被評價管道的不同而不同，在不同管段之間具有可比性，體現(xiàn)了不同管段之間的相對差別。各管段風(fēng)險值的計算滿足下式：

風(fēng)險值=失效可能性×失效后果得分 （1）

風(fēng)險絕對等級劃分如下：

低風(fēng)險絕對等級： [0， 3600）；

中等風(fēng)險絕對等級： [3600， 7800）；

較高風(fēng)險絕對等級： [7800， 12600）；

高風(fēng)險絕對等級： [12600， 15000）。

2 半定量風(fēng)險評價技術(shù)的應(yīng)用

2.1 管線基本情況概述

某城鎮(zhèn)聚乙烯燃?xì)夤艿溃?nbsp;2003年建成投用至今，材質(zhì)PE80/PE100，標(biāo)準(zhǔn)尺寸比SDR11.0和SDR17.6，規(guī)格為DE50～DE250。管道主要敷設(shè)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和人口密集的市區(qū)，沿線居民樓、辦公樓、公共場所較多，來往車輛、行人頻繁。

2.2 管段劃分

本次評價以檢測結(jié)果、綜合人口密度、環(huán)境狀況、管道規(guī)格等劃分管段，結(jié)果見表 2。

2.3 管道失效可能性評分

失效可能性評分基本模型包括第三方損壞、設(shè)備（裝置）及人員培訓(xùn)、管道本質(zhì)安全質(zhì)量三個部分。每個部分包括若干評分項，將每個部分中的各評分項的得分相加，得到第三方損壞得分S31、設(shè)備（裝置）及人員培訓(xùn)得分S32、管道本質(zhì)安全質(zhì)量得分S33，并按照下式計算失效可能性得分

S：S＝100－（0.5S31＋0.25S32＋0.25S33） （2）

各管段的失效可能性得分見表 3。

從表 3可知：失效可能性得分范圍為48.5～59.2，失效可能性差別較大主要是因為各管段人口密度、交通繁忙程度、占壓情況、埋深情況不同而引起。

2.4 失效后果評分

埋地聚乙烯燃?xì)夤艿朗�效后果評分從介質(zhì)的短期危害性、介質(zhì)的最大泄漏量、介質(zhì)的擴(kuò)散性、人口密度、沿線環(huán)境、泄漏原因和供應(yīng)中斷對下游用戶影響七個方面進(jìn)行半定量評分，失效后果得分為每個指標(biāo)的得分之和。

從表 4看出，管道失效后果得分范圍為65～81，介質(zhì)泄漏后能擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，且與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱可引起燃燒甚至爆炸，由此引起的管道事故可以造成較大的人員傷亡及財產(chǎn)損失，一旦中斷供應(yīng)會對正常生產(chǎn)生活秩序產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

2.5 風(fēng)險計算及等級劃分

按公式（1）計算各管段的風(fēng)險值如表 5所示。

結(jié)果表明，風(fēng)險值范圍為3152.5～4596.8，中等風(fēng)險值居多。表 6統(tǒng)計了管道風(fēng)險等級的比例。

結(jié)果表明，管道風(fēng)險等級以中等風(fēng)險絕對等級為主。

3 結(jié)束語

通過對城鎮(zhèn)聚乙烯燃?xì)夤艿篱_展風(fēng)險評價，按風(fēng)險大小進(jìn)行排序，從而將管理和有限資源重點集中在高風(fēng)險管道上，最大限度避免管道安全事故的發(fā)生，在降低風(fēng)險的同時減少管理成本，提高管道運營效益。

 

參考文獻(xiàn)：

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項目來源： “ 質(zhì)檢公益性行業(yè)科研專項項目 ”（201310159）。

作者：孟濤，男， 1977年生，山東省萊蕪市人，高級工程師。 2005年7月畢業(yè)于北京工業(yè)大學(xué)機(jī)械電子學(xué)院機(jī)械電子專業(yè)，獲碩士學(xué)位。現(xiàn)就職于中國特檢院，從事壓力管道檢驗檢測及完整性管理研究工作。