城市天然气管道风险特征与改进

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【摘 要】 根据城市高压天然气管道特点，将适合于城市天然气管道风险分析的肯特评分法加以改进，包括调整评分项目和事故因素权重，使其成为适于城市天然气管道的风险分析法。

【关键词】 城市 天然气管道 肯特评分法 风险分析

0、 引 言

城市高压天然气管道是接收外部气源、向市区及郊区村镇居民供应生活用气、企业热源或化工原料的重要枢纽。高压天然气管道发生的任何意外事故，都可能严重地影响市区人民的生产、生活，甚至造成人身伤害和财产损失[1]。

1、 城市天然气管道风险特征与适用评估技术

1.1 城市天然气管道与长输管道的差异城市高压天然气管道与长输管道间在风险因素上的差异主要表现在以下几个方面[4]：

1）管道周边环境变化密度不同。长输管道铺设在野外，周边环境在数公里甚至数百公里管段可能不会发生很大变化。城市埋地燃气管道通往城市各个角落，周边环境在几百米甚至十几米都可能有很大不同。

2）管道所处自然条件不同。长输管道跨越不同的地形地貌，主要以原土覆盖，遭受地质应力和气候条件等自然力的侵害较大。城市埋地燃气管道地形地貌波动不大，覆盖层大多为水泥或沥青路面，管道遭受自然力条件影响较少；长输管道敷设在野外，除恶意偷窃外，受人为破坏的可能性较小。城市埋地燃气管道穿越道路、桥梁、房屋等各种构筑物，与电力、通讯、上下水等各类管线相临，受人为破坏的可能性较大。

3）管道腐蚀形式不同。长输管道在输送过程中内部介质———天然气的成分和物理状态（压力、温度、湿度等）都可能发生变化，因此，腐蚀破坏不仅要考虑土壤外腐蚀，还要考虑大气腐蚀和内腐蚀。

4）管道设计和管理重点不同。长输管道必须在不同的地点设计、安装升压或降压设备，以适应正常输送和用户使用的需要，对这些设备的维护是长输管道管理的重要内容。城市天然气管网基本上为恒压运行，压力波动小，基本不需安装变压设备。

5）管道泄漏概率和后果严重度不同。由于上述原因，两类管道发生泄漏的影响因素不同，因此，泄漏的概率也就不同。同时，由于长输管道通常敷设在野外人口稀少地区，周围建筑物分布少，发生事故后，直接人员伤亡和财产损失不大。城市燃气管道敷设在人口稠密地区，周边环境复杂，一旦发生泄漏、火灾、爆炸事故，会造成更严重的人员伤亡和财产损失。

1.2 城市天然气管道风险适用评估技术———肯特评分法

在引言里提到的管道风险评价方法中，定量风险评价基础信息要求高，技术难度大；HAZOP、事故树分析法等，对于调查特定的情况是极其有用的，有助于确定最佳阀门位置，安全保护系统安装、管线线路选择和其他的普遍管道分析等，但不适合对管道总体风险的评估。

1.2.1 肯特评分法的优势

肯特评分法用于城市天然气管道的风险评价，具有众多明显优势：

1）以采集评估管道的实际参数和发生的事故统计数据为基础，评估结论具有明显的针对性和可信性。

2）从第三方破坏、腐蚀、设计和操作差错4个方面考查管道失效的原因及其可能性，保证了对失效模式评估的系统性和完整性。

3）从介质自身的危险性、介质泄漏后火灾爆炸的影响范围两个方面考查管道失效后果的严重程度，全面综合地考虑了影响管道安全的因素。

4）通过对引起管线失效的各因素进行评分，结合管线失效后果，计算各管段的相对风险值，从而各管段间相对风险值高低一目了然，为管道的分级管理提供了依据[6]。

5）为了满足城市天然气管道风险评估的需要，可以根据管道环境确定分段长度；根据与长输管道的差异通过调整肯特模型中的评分项目以及权重来实现风险评估的合理性。

1.2.2 肯特评分法的步骤

肯特评分法工作步骤如下：

1）根据管线人口密度、地理环境、地上设施、地下埋深等因素差异将管线分段。

2）根据历史记录以及现场调查结果分类进行评分并将各分类评分值乘以权重系数再相加得到总评分值。肯特评分模型将管道失效因素可分为4大类：①第三方破坏（T），主要与管道的最小埋深、地面的活动情况、当地居民素质以及管线线路管理等方面有关；②腐蚀（C），分为内腐蚀与外腐蚀，它主要与输送介质的腐蚀性、内保护层情况、防腐层状况、阴极保护状况、土壤的腐蚀性等因素有关；③设计误差（D），主要考虑管道的安全系数的大小、安全系统的状况、土壤移动的概率大小等因素；④误操作（I），包括设计、施工、运营和维护

4个方面，主要从选材、安全系数考虑、管道的焊接、回填情况、防腐层的施工以及检验情况来考虑，还要考虑操作人员素质和定期维护等方面。根据不同的评分指标对该4大类因素评分得到事故因素指数和（S），即S=T+C+D+I （1）

3）根据输送介质的危险性以及失效后果影响的大小综合评定得到泄漏影响系数（L）。

4）将总评分值与泄漏影响指数综合计算，得到相对风险值（R）：R=S/L （2）

2、 肯特评分模型的改进

2.1 评分项目的调整

由上述分析可知，肯特模型中的评分项目和分值不完全适用于城市天然气管道[7-12]，对部分评分项目应进行调整。结合文中示例，具体调整的项目主要有：

1）目前国内城市还未建立天然气运营商、挖掘单位、政府以及大众间的直呼联动系统，所以第三方损害指数中的“直呼系统”项目无法评分。

2）城市环境中开挖现象频繁，是“第三方破坏”的重要因素。所以第三方损害指数中可添加“工程开挖可能性”一项。

3）腐蚀评估模型中将腐蚀评分项分为内腐蚀和大气腐蚀，内防腐措施包括内防腐层、缓蚀剂、清管3项，这些措施只可能用于长输管道，而所有城市燃气管道都不会采用这些措施。同时，城市埋地燃气管道也不用考虑大气腐蚀的影响。

4）城市天然气管道附近金属影响物较多，且经常穿越交通路面，导致其“管地电位测试”、“密间隔测量”数据不准确。

5）“误操作因素”中的“药检”对国内管道维护人员也不适用。

2.2 层次分析法调整事故因素权重

2.2.1 构造因素判断矩阵构造两两比较判断矩阵时，评价者要反复回答

问题：两个因素Ai和Aj哪一个更重要（次要），重要（次要）多少。需要对重要（次要）多少赋予定数值，采用1～9比例尺度。决策者进行两两因素之间重要程度的比较，可得如表1所示的结果。

3、 结 论

1）城市天然气管道事故因素复杂，在对其进行风险评价时要综合、全面考虑事故因素类别，并在以后的评价方法研究中持续改进。

2）肯特法评分模型是基于国外长输管道而建立的，不能直接用于国内城市天然气管道的风险评估。在实际应用时需要综合考虑城市天然气管道特点，对评分模型加以改进，调整评分项目以及事故因素权重，从而使该方法更好地应用于城市天然气管道的风险评估。

3）在确定事故因素权重值时要以当地城市埋地管道事故因素统计数据为基础，结合层次分析法来确定评价指标的权系数，使计算结果更客观。

4）改进后的肯特评分法可以根据城市天然气管道自身特点和环境特征建立适合我国城市燃气管道实际的评估模型，得到切合实际的评估结果。从工程应用实例也可以看出，两种分析结果的总体风险差异呈一致性，但调整评估模型后相对风险值差异更明显。因此，改进后的肯特法应用于城市天然气管道的风险评估有利于辨识风险，提高风险管理和控制的水平，为天然气运营企业管理人员进行安全管理及合理分配维护资源提供理论依据，提高了企业综合效益。

参考文献

[1] 王玉梅，郭书平.国外天然气管道事故分析[J].油气储运， 2000， 19（7）： 1～6

[2] 赵新伟，李鹤林，罗金恒等.油气管道完整性管理技术及其进展[J].中国安全科学学报，2006， 16（1）： 129～135