管道完整性管理系统的工程设计及应用研究

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摘要：长输管道的安全问题始终是石化企业所关注的焦点。为了确保燕山石化长输管线的安全运行和高效管理，中国特种设备检测研究院对燕山石化长输管道开展了完整性管理工作。通过该项目的实施，摸索出了一套适合长输管道完整性管理的先进技术方法体系。

关键词：管道完整性管理；长输管道；管道信息管理；管道风险管理

中图分类号：TE832　文献标识码：A　文章编号：1009-2374(2011)28-0029-03

长输管道的安全问题始终是石化企业所关注的焦点。燕化长输管道全长共计155km，共八条，介质为原油、成品油及天然气。管道铺设于北京市房山和丰台两区，途经山区、丘陵、平原等，沿途地形复杂、交通不便。影响管道安全性的因素很多，管道运行期间的腐蚀、第三方破坏、自然灾害都有可能引发严重的管道事故，造成人员伤亡和财产损失。

为了确保燕山石化长输管线的安全运行和高效管理，在2010年，中国特种设备检测研究院对燕山石化长输管道开展完整性管理工作。

一、管道完整性管理概述

管道完整性(Pipeline Integrity)是指：管道始终处于安全可靠的工作状态；管道在物理上和功能上是完整的，管道处于受控状态；管道运营商不断采取措施防止管道事故的发生；管道完整性与管道的设计、施工、运行、维护、检修和管道的各个过程是密切相关的。

管道的完整性管理PIM(Pipeline IntegrityManagement)，是指管道运营公司对管道潜在的风险因素进行识别和评价，并采取相应的风险控制对策，将管道运行的风险水平始终控制在合理的和可接受的范围之内。

管道完整性管理体系以保证管道的经济安全运行为核心目标，综合运用可靠性分析、风险评估、管道内外检测以及数据与信息管理等多项技术，对管道进行多元的动态管理。管道的完整性管理是一种系统的管理工程，体系庞杂，牵涉面广，其内容涉及到管道的材料、设计、施工、检测、维护、数据管理、信息处理、地质状况及环境监测等方面，并贯穿管道整个运行期。

二、燕山石化管道完整性管理系统的总体设计

燕山石化管道完整性管理系统主要包括管道信息管理平台、风险评估(再评估)、完整性检测与评价、完整性评价、危险源改造与监控运行五大部分。

图1各组成部分之间关系

数据及信息的管理处于完整性管理的关键地位，是保证完整性管理顺利进行的重要因素；风险评估是完整性管理的核心组成部分，通过对风险的识别与评估，并将这些风险信息或数据输入到管道信息管理平台中，可以分析对管道完整性产生不利影响的因素或事件，以便采取措施保证管道的完整性；而完整性检测与评价技术、安全评价技术、危险源改造与监控运行技术是完整性管理体系的主要组成部分。

(一)管道信息管理平台

管道信息管理平台处于完整性管理的核地位，这是因为管道完整性管理主要通过监测、检测、检验等各种方式，获取与专业管理相结合的管道完整性的信息，从而对可能使管道失效的主要危险因素进行检测、检验，据此对管道的适用性进行评估，最终达到持续改进、减少和预防管道事故发生、经济合理地保证管道安全运行的目的。信息的管理对完整性管理来说是一个十分重要的环节，而管道信息管理平台是所有数据的载体。如图2所示，而管道的完整性管理就是对所有影响管道完整性的因素进行综合的、一体化的管理，同时也是进行持续不断的改进的动态管理过程。

(二)管道风险管理技术

风险管理技术的基本概念是风险评估，是一种基于数据资料、运行经验、直观认识的科学方法。通过将风险量化，便于进行分析、比较，为风险管理的科学决策提供可靠的依据，从而合理运用有限的人力、财力和物力等资源条件，采取最为合理的措施，达到最为有效地减少风险的目的。

风险评估是管道完整性管理的核心内容，也是管道现代安全管理的关键。通过定性、半定量或定量的风险评估，进行管段及站场的风险识别、排序，确定重大风险的性质并定位，寻求降低风险的措施，在有效分配资源的前提下，将风险降低到可以接受的水平。管道公司可以根据风险评估的结果，实施风险管理，其目的在于优化资源配置，使管道系统达到可以接受的风险水平。

完整性决策与维护方法最大的特点是风险评估作为一种分析工具将贯穿应用于决策系统的始终。实际上，决策效果监测模块就是一个维护措施实施后重新评价系统风险的过程，也是管道完整性管理的重要组成部分。

(三)管道完整性检测评判技术

管道安全问题是一个系统工程。在管道的日常运行与维护中，应该考虑如何避免或者减少管道事故的发生；如何准确全面了解管道及其防腐涂层的状况；如何对管道未来的运行状况及防腐涂层的性能做出科学的预测；如何预测跨越管道管跨振动对管道安全的影响。所有这些影响管道安全的因素和问题都是管道安全评估的对象与范畴。只有充分考虑这些因素和问题，建立相应的数据库和预测模型，才能确保管道的安全经济运行。而要建立数据库和预测模型，就离不开管道检测。

管道检测是进行安全评价的基础和前提。通过对各条管线进行有计划的防腐性能及其它性能的检测，建立相应的数据库和预测模型，以便对管道进行经济合理的保护与维修。

(四)完整性评价技术

完整性评价主要包括典型复杂工矿和不良地质条件管道安全评价软件、腐蚀综合防护系统评价、管道的剩余强度评价、剩余寿命预测以及完整性修复技术等。合理的评价方法可以定量地确定管道缺损严重程度与管道操作状况的关系，为管道的运行管理提供科学依据，延长管道的使用寿命，并有可能在不降低管道安全和完整性的前提下，允许超过制造范围质量标准所要求的较大的缺损存在。

(五)危险源改造与监控运行

通过安全评价技术，在不降低管道安全和完整性的前提下，允许超过制造范围质量标准所要求的较大的缺损存在。合理的维修改造技术可以最大限度的消除管道存在的隐患，确保管道的安全，延长管道的使用寿命。

借助于现代化监测系统，可以有效确保管道的安全运行。比如，对高后果区的管道装配泄漏监测，对土壤腐蚀性高地区装配腐蚀监测系统等，都可确保高风险的管段安全运行。

三、燕山石化管道完整性管理系统的开发

中国特种设备检测研究院依据系统总体设计的思路，划分功能模块，再设计开发。

燕山石化的管道完整性管理系统是以管道地理信息系统(GTS)为管道数据信息平台，集成风险评估子系统、完整性检测及评价子系统、安全评价子系统、运行管理子系统、应急抢险模块、设备管理模块，并且可与管道泄漏监测系统、阴极保护监测系统、管体腐蚀监测系统、智能预制维修诊断系统、办公系统(OA)、ERP等进行对接。系统功能组成如图3所示：

图3燕化管道完整性管理系统功能组成图

在系统的架构上，燕化管道完整性管理系统系统架构采用c/s与B/s相搭配的结构。

管道信息管理、风险管理、完整性检测评价、完整性评价、运行管理、应急抢险等模块采用c/s结构设计。巡线管理、管道地理信息浏览、设备管理系统采用B/s结构设计。

c/s结构的优点在于：(1)电子地图和各功能软件安装在客户端，减小了服务器存贮负担；(2)分布式计算，减少客户机访问服务器的频度，减轻了服务负荷，加快了响应速度。c/s结构的这一优势对比B/s结构相比是非常明显的。

B/s结构的优点在于：(1)扩展性好：与c/s结构相比，B/s结构在规模扩展方面是十分便利的。(2)维护升级方便：B/s结构的系统将所有的地图数据、运营数据、监控软件和通信软件统一安装在服务器上，数据的更新或软件的升级只需针对服务器来进行。

根据本项目的实际情况，以及成本考虑，本平台采用中型数据库SQL SeFver 2008。

四、结语

燕山石化的管道完整性管理系统历时两年的开发，于2011年在燕山石化上线投用。企业通过本系统，实现了管道的完整性管理。确保了其155km长输管道处于安全可靠的运行，对高风险段管道实时监控，不断采取措施防止管道事故的发生。

通过该项目的实施，摸索出了一套适合长输管道完整性管理的先进技术方法体系，在管道信息管理平台、风险评估(再评估)、完整性检测与评价、完整性评价、危险源改造与监控运行等方面，取得了相应的技术推广依据。实践证明，利用完整性管理系统技术对管道进行管理，具有其它常规方法不可比拟的优势，其技术成熟、方法可行，可以在更大范围内进行推广应用。