采氣廠壓力容器風(fēng)險評估與控制

袁亞儒 張廣平 魏銘

(1．中國石油長慶油田分公司安全環(huán)保監(jiān)督部，陜西 榆林 719000)(2．中國石油長慶油田分公司蘇里格南作業(yè)分公司，陜西 西安 710018)

采氣廠壓力容器風(fēng)險評估與控制

袁亞儒1張廣平1魏銘2

(1．中國石油長慶油田分公司安全環(huán)保監(jiān)督部，陜西 榆林 719000)(2．中國石油長慶油田分公司蘇里格南作業(yè)分公司，陜西 西安 710018)

采氣廠作為氣田開發(fā)的基層單位，承擔(dān)著天然氣開采、處理、輸送和氣井提產(chǎn)工藝優(yōu)化等工作，在整個工藝系統(tǒng)內(nèi)，具有大量的壓力容器或承壓設(shè)備在持續(xù)運行著。而天然氣具有易燃、易爆、有毒和腐蝕性等特征，一旦發(fā)生安全事故，將造成極大的經(jīng)濟損失和環(huán)境災(zāi)難。因此對于壓力容器運行過程的風(fēng)險評估，具有重要的意義。分析了風(fēng)險評估的方法，并基于API581風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合采氣廠實際情況展開了討論，提出了風(fēng)險定量計算的思路，為采氣廠壓力容器風(fēng)險評估和控制提供借鑒。

采氣廠；壓力容器；承壓設(shè)備；風(fēng)險評估

近年來隨著安全生產(chǎn)管理水平的逐漸提高，人們對安全生產(chǎn)勞動的認(rèn)識越來越重視，使得低風(fēng)險、高效率的工藝技術(shù)勞動成為了發(fā)展的趨勢[1]。石油天然氣行業(yè)諸多設(shè)備多為承壓設(shè)備，在設(shè)備運行過程將面臨著高溫、高壓、腐蝕性的工作環(huán)境，同時隨著行業(yè)的發(fā)展，行業(yè)所采用的壓力容器趨于大型化和復(fù)雜化。尤其是設(shè)備內(nèi)流體為易燃、易爆、有毒性氣體，一旦出現(xiàn)風(fēng)險事故，無論對作業(yè)人員還是環(huán)境都將產(chǎn)生極大的危害。嚴(yán)重時造成巨大經(jīng)濟損失、人員傷亡和極大的社會負(fù)面效應(yīng)[2]。

在生產(chǎn)活動過程要保證壓力容器設(shè)備正常運行，避免事故的產(chǎn)生，需要對設(shè)備進行有效維護和安全監(jiān)測，從而有效的降低風(fēng)險。隨著現(xiàn)場工藝技術(shù)的發(fā)展，以及安全檢驗檢測技術(shù)的提高，根據(jù)設(shè)備的運行環(huán)境，產(chǎn)生了諸多相適應(yīng)的安全監(jiān)測手段。

風(fēng)險評估技術(shù)是首選是對設(shè)備可能出現(xiàn)的損傷和失效因素進行分析評估，用定性或定量的方法判斷出風(fēng)險發(fā)生后可能出現(xiàn)的后果，得出設(shè)備失效后的風(fēng)險。根據(jù)各個設(shè)備的風(fēng)險類型進行歸類，對風(fēng)險的級別繼續(xù)排序，再依據(jù)排序后的風(fēng)險情況進行優(yōu)先的關(guān)注并制定系統(tǒng)的檢測和維護方案。從而達(dá)到降低成本，使得設(shè)備良好運行和避免事故發(fā)生的目的。我國在實際上已經(jīng)開展了多年的風(fēng)險評估工作，并取得了一定的成果和進展。目前壓力容器行業(yè)使用較為廣泛的是API581標(biāo)準(zhǔn)，為石化行業(yè)較為通用的標(biāo)準(zhǔn)，主要是利用Larson-Miller理論來計算風(fēng)險。本文主要介紹分析評估方法的原理和應(yīng)用范圍，并分析出以往API581標(biāo)準(zhǔn)在采氣廠實際應(yīng)應(yīng)用過程中出現(xiàn)的不足之處，再加以分析評價。

1 風(fēng)險評估理論基礎(chǔ)

1.1 風(fēng)險評估方法介紹

根據(jù)在API581標(biāo)準(zhǔn)中對風(fēng)險的定義，風(fēng)險為失效概率與失效后果的乘積。因此，實際上需要確定風(fēng)險值時，首選需要確定失效的概率和預(yù)判失效后的后果。例如通過加強設(shè)備安全監(jiān)測的方法頻率，對風(fēng)險設(shè)備進行隔離或者加強外圍監(jiān)護設(shè)備和系統(tǒng)，防止失效后產(chǎn)生的危害，以此來降低風(fēng)險。

但在目前實際應(yīng)用過程，加強設(shè)備安全監(jiān)測的方法頻率，風(fēng)險并不能持續(xù)降低，甚至無風(fēng)險產(chǎn)生。主要因為：（1）突發(fā)自然災(zāi)害，暴雨、洪水、地震和冰雹等；（2）人為分析誤差，由于技術(shù)人員自身技術(shù)能力和檢測設(shè)備的計算誤差，并非每次的監(jiān)測成果都完全符合實際情況；（3）故意破壞，偷盜、蓄意破壞等；（4）外部連帶事件，某設(shè)備的故障導(dǎo)致其余設(shè)備也產(chǎn)生事故；（5）檢測方法的限制性，檢測方法并非能將所有的風(fēng)險都能監(jiān)測出來。

API581標(biāo)準(zhǔn)中對于風(fēng)險定性及半定量分析過程，需要花費大量的時間來對數(shù)據(jù)進行收集和處理，具體的流程如下：（1）管理系統(tǒng)評估；（2）確定失效頻率；（3）確定失效后果；（4）風(fēng)險計算。

1.2 風(fēng)險評估方法應(yīng)用范圍

主要應(yīng)用在石油化工行業(yè)，包括：壓力容器、熱交換器、反應(yīng)容器、壓力管道、安全閥門、鍋爐加熱爐等。其中有API750工藝安全規(guī)范，API510壓力容器檢驗規(guī)范，API570管道檢驗規(guī)范，API851等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范作為風(fēng)險評估的依據(jù)。

1.3 采氣廠應(yīng)用過程的矛盾

目前API581是依據(jù)國外工業(yè)和管理水平上制定的，根據(jù)國內(nèi)特別是采氣廠單位，在壓力容器維修、檢驗和使用上，都與國外基本情況存在著一定的差異，主要矛盾如下：（1）采氣廠作為基層生產(chǎn)單位，對于壓力容器消失的數(shù)據(jù)資料收集無法到達(dá)完全，使得風(fēng)險計算過程的準(zhǔn)確性和精度難以提高；（2）標(biāo)準(zhǔn)中針對于壓力容器的損傷因子是依據(jù)不同壓力容器的自身情況和運行情況獲得，而采氣廠壓力容器和工作環(huán)境具有很大的特殊性，無法通過標(biāo)準(zhǔn)查表來獲得，使得計算結(jié)果較為粗糙，后續(xù)的檢驗計算科學(xué)性降低；（3）標(biāo)準(zhǔn)中對于壓力容器內(nèi)介質(zhì)的泄漏是選取一種特征介質(zhì)來進行分析的，而采氣廠壓力容器內(nèi)介質(zhì)類型多樣，計算過程無法滿足泄漏介質(zhì)的出門泄漏方式和泄漏量的準(zhǔn)確定義，計算結(jié)果影響失效后果的評判程度。

2 風(fēng)險評價定量計算

結(jié)合采氣廠壓力容器實際流體特征，采用具有代表性的單一介質(zhì)來取代混合物的計算，再選用合適的泄漏孔徑，計算泄漏速率，進而分析失效后果。評估過程如下：（1）根據(jù)不同的壓力容器分別選擇出具有代表性的流體介質(zhì)；（2）根據(jù)失效的條件，選擇不同的泄漏孔徑；（3）估算出泄漏量；（4）根據(jù)所選擇的流體介質(zhì)計算出泄漏速率和泄漏量；（5）確定不同流體介質(zhì)的泄漏類型；（6）計算失效的后果，并推斷出設(shè)備的損失情況；（7）根據(jù)各流體介質(zhì)的百分比，加權(quán)計算總失效的后果。

3 結(jié)語

介紹了風(fēng)險評估的理論基礎(chǔ)和技術(shù)方法，分析了目前采氣廠基于API581標(biāo)準(zhǔn)方法進行風(fēng)險評估存在的矛盾問題，在實際應(yīng)用過程，存在這很多弊端需要解決。提出了一種風(fēng)險定量計算的技術(shù)思路，再利用API581標(biāo)準(zhǔn)進行計算時，將能得到更為滿意的結(jié)果，為風(fēng)險評估和控制起到更好的促進作用。

[1]程世東,張春濤,穆謙益,等.蘇里格氣田橇裝集氣站設(shè)計及試驗[J].油氣儲運,2014,33(10):1117-1121.

[2]馬欣,雒定明,伍開松,等.Ⅲ類壓力容器設(shè)計階段風(fēng)險評估與系統(tǒng)開發(fā)[J].天然氣工業(yè),2014,34(07):104-108.

袁亞儒（1974-），男，漢族，助理工程師，從事安全環(huán)保監(jiān)督工作。