上海天然氣主干網(wǎng)完整性管理系統(tǒng)的研究

上海天然氣管網(wǎng)有限公司 葉 峻

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上海天然氣主干網(wǎng)完整性管理系統(tǒng)的研究

上海天然氣管網(wǎng)有限公司 葉 峻

通過主干網(wǎng)完整性管理系統(tǒng)的研究，解決了主干網(wǎng)完整性管理的關(guān)鍵問題，提出適合上海天然氣主干網(wǎng)的高后果區(qū)識別方法、風(fēng)險評估方法，并由此采取相應(yīng)的技術(shù)措施與管理方法，有計劃、有針對性的對主干網(wǎng)管道采取維護(hù)措施，使天然氣管道始終處于受控狀態(tài)，為天然氣管道的安全運行管理提供技術(shù)支持與保障，有效杜絕天然氣管道事故的發(fā)生。

管道完整性管理 高后果區(qū)識別 管道風(fēng)險評估

0 前言

城市天然氣管道安全關(guān)系到城市及社會的發(fā)展，關(guān)系到城市功能的有效發(fā)揮。政府和社會對天然氣管道安全運行日益關(guān)注，國務(wù)院相關(guān)部門多次下發(fā)關(guān)于地下管線管理、隱患整治等相關(guān)文件和通知，明確要求全面推行油氣管道完整性管理。因此如何通過實施管道完整性管理，有效的將管道風(fēng)險控制在可接受的范圍內(nèi)，有效的減少管道失效概率是燃?xì)馄髽I(yè)管理工作的重中之重。

上海天然氣主干網(wǎng)完整性管理系統(tǒng)的研究就是根據(jù)管道完整性管理理念，結(jié)合上海天然氣主干網(wǎng)的運營情況，構(gòu)建主干網(wǎng)完整性管理體系，規(guī)范管理流程、完善工作制度，從而實現(xiàn)上海天然氣主干網(wǎng)的完整性管理。

1 主干網(wǎng)完整性管理的主要研究內(nèi)容

上海天然氣主干網(wǎng)完整性管理架構(gòu)見圖1。

圖1 天然氣主干網(wǎng)完整性管理架構(gòu)

上海天然氣主干網(wǎng)完整性管理的主要研究內(nèi)容如下：

(1)建立主干網(wǎng)完整性管理數(shù)據(jù)平臺，滿足管道完整性管理需求。兼容現(xiàn)有主干網(wǎng)DMS/GIS等生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；

(2)研究主干網(wǎng)完整性管理方法，建立主干網(wǎng)高后果區(qū)識別和風(fēng)險評估方法；

(3)建立主干網(wǎng)完整性管理系統(tǒng)，開發(fā)高后果區(qū)識別、風(fēng)險評估、完整性評價等軟件功能模塊，并與主干網(wǎng)GIS系統(tǒng)相結(jié)合；

(4)根據(jù)主干網(wǎng)完整性管理方法以及管網(wǎng)公司運行規(guī)章制度，制定天然氣管網(wǎng)完整性管理體系文件；

(5)項目先期選取運行段(兩站一線)與新建段(閘航路管道)為試點，進(jìn)行管道完整性管理樣板段工作。

2 主干網(wǎng)完整性管理數(shù)據(jù)平臺

為建立主干網(wǎng)完整性管理數(shù)據(jù)平臺，要對管道基礎(chǔ)屬性、自然環(huán)境、沿線社會、歷史狀態(tài)和失效數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查、收集和綜合。平臺建設(shè)中明確了主干網(wǎng)全生命周期不同階段所需采集數(shù)據(jù)的種類和屬性，統(tǒng)一了主干網(wǎng)完整性管理數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)采集模版。目前已建立68個數(shù)據(jù)采集表單，包括建設(shè)期數(shù)據(jù)表單和運行期數(shù)據(jù)表單，為后續(xù)數(shù)據(jù)錄入及數(shù)據(jù)管理提供基礎(chǔ)。

(1)管道基礎(chǔ)屬性數(shù)據(jù)：管線位置、埋深、材質(zhì)、壁厚、工作壓力、工作溫度等。

(2)管道沿線環(huán)境：管道底圖、道路、河流、學(xué)校、村莊、人口密度、管道沿線人文環(huán)境等。

(3)管線運行相關(guān)數(shù)據(jù)：管道內(nèi)(外)檢測數(shù)據(jù)、巡線相關(guān)、維護(hù)數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)等。

3 高后果區(qū)識別準(zhǔn)則與風(fēng)險評估方法

根據(jù)ASME B31.8標(biāo)準(zhǔn)與《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》(GB 32167—2015)，結(jié)合主干網(wǎng)特性，依照管道完整性管理六步法(見圖2)，初步制定了天然氣主干網(wǎng)高后果區(qū)識別準(zhǔn)則與風(fēng)險評估方法。

圖2 管道完整性管理六步法

3.1 主干網(wǎng)高后果區(qū)識別準(zhǔn)則

高后果區(qū)(High Consequence Areas，簡稱為HCAs)，是指如果管道發(fā)生泄漏會危及公眾安全，對財產(chǎn)、環(huán)境造成較大破壞的區(qū)域。隨著人口和環(huán)境資源的變化，高后果區(qū)的地理位置和范圍也會隨著改變。高后果區(qū)內(nèi)的管段為實現(xiàn)風(fēng)險評價和完整性評價的重點管段。

上海天然氣主干網(wǎng)完整性管理系統(tǒng)研究中通過調(diào)研國內(nèi)外高后果區(qū)識別相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采用了Fluent軟件對失效場景建立數(shù)學(xué)模型，分析管道失效后發(fā)生的災(zāi)害類型和影響范圍，估算其造成的損失情況，初步建立起適合上海天然氣主干網(wǎng)高后果區(qū)識別準(zhǔn)則。

3.2 主干網(wǎng)風(fēng)險評估方法

天然氣主干網(wǎng)的風(fēng)險評估方法，主要參照《埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險評估方法》(GB/T 27512—2011)。結(jié)合天然氣管網(wǎng)的特性，確定失效可能性、失效后果各因素的權(quán)重值，制定適用于主干網(wǎng)的風(fēng)險評估方法。通過風(fēng)險因素識別與失效后果分析，城市天然氣管道失效可能性評價共建立一級評價指標(biāo)6個(第三方破壞得分、腐蝕得分、設(shè)備及操作得分、地質(zhì)和自然災(zāi)害得分、本體安全得分、政府監(jiān)管得分)，二級評價指標(biāo)32個，三級指標(biāo)75個；失效后果分析共建立一級評價指標(biāo)3個(介質(zhì)危害性、沿線環(huán)境、應(yīng)急搶險)，二級評價指標(biāo)5個，三級指標(biāo)8個。采用半定量風(fēng)險評估方法對天然氣管道進(jìn)行風(fēng)險評估。

4 完整性管理系統(tǒng)平臺的建立

根據(jù)所制定的主干網(wǎng)高后果區(qū)識別準(zhǔn)則與風(fēng)險評估方法，將其軟件化，并結(jié)合GIS平臺，采用C/S架構(gòu)，開發(fā)建立了管道完整性管理系統(tǒng)平臺，與完整性管理數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。管道完整性管理系統(tǒng)平臺模塊架構(gòu)見圖3，上海天然氣主干網(wǎng)完整性管理系統(tǒng)截屏見圖4。

圖3 管道完整性管理系統(tǒng)平臺模塊架構(gòu)

圖4 完整性管理數(shù)據(jù)平臺截屏

4.1 管道數(shù)據(jù)全面管理

應(yīng)用GIS平臺，實現(xiàn)管道GIS數(shù)據(jù)一體化，建立管道的二維地形圖；通過數(shù)據(jù)模版對管道的文檔資料、基礎(chǔ)信息、運行數(shù)據(jù)、檢驗數(shù)據(jù)等進(jìn)行數(shù)據(jù)入庫，實時展示管線基礎(chǔ)信息和GIS信息。

4.2 管道完整性管理

依據(jù)管道完整性管理六步法，對管道運行中面臨的風(fēng)險因素進(jìn)行識別和評價，包括：高后果區(qū)識別、風(fēng)險評估、完整性評價等，并對管線高后果區(qū)、風(fēng)險隱患點、占壓或第三方活動區(qū)域等進(jìn)行管理，建立風(fēng)險隱患從發(fā)現(xiàn)、監(jiān)督到消除隱患的全過程管理。

5 體系文件建設(shè)

管道完整性管理體系文件建設(shè)有利于梳理企業(yè)管道完整性管理工作，對管道管理形成工作指導(dǎo)與技術(shù)支持，同時，也可應(yīng)用于員工培訓(xùn)以及員工工作考核。體系文件主要包括以下幾個部分：

(1)總則。包括管理總則、用戶權(quán)限、安全操作規(guī)范等各部分說明性文件。即政策管理型文件。

(2)程序控制文件。主要是規(guī)定完整性管理過程中的工作技術(shù)內(nèi)容的技術(shù)方法與技術(shù)要求，即流程管理型文件。

(3)作業(yè)指導(dǎo)書。主要是根據(jù)技術(shù)手冊的要求，以及結(jié)合“流程表單化”工作，制定完整性管理過程中，每一個與管道完整性管理工作相關(guān)的工作指導(dǎo)文件，包括工作流程，工作表單，儀器要求等。即操作管理型文件。

(4)其他參考資料，主要給出一些技術(shù)和方法的參照文獻(xiàn)、標(biāo)準(zhǔn)目錄、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)等，便于更深入了解相關(guān)技術(shù)。

通過工作梳理，已完成了體系文件架構(gòu)的搭建，并制定了總則文件一篇，程序文件七篇，作業(yè)指導(dǎo)書十篇，其他相關(guān)表單及資料若干。

6 試點工程

已選取已投運管段(兩站一線)與新建管道(閘航路)為試點工程，根據(jù)管道完整性管理方法，對管道進(jìn)行完整性管理試點工程，包括對管道完整性數(shù)據(jù)采集、周邊環(huán)境調(diào)研、管道高后果區(qū)識別、管道風(fēng)險評估、管道完整性評價等工作。

7 結(jié)語

本研究通過對上海天然氣主干網(wǎng)完整性管理系統(tǒng)的研究，解決上海天然氣主干網(wǎng)完整性管理的關(guān)鍵問題，提出適合上海天然氣主干網(wǎng)的高后果區(qū)識別方法、風(fēng)險評估方法，并由此采取相應(yīng)的技術(shù)措施與管理方法，有計劃、有針對性地對主干網(wǎng)管道采取維護(hù)措施，使天然氣管道始終處于受控狀態(tài)，為天然氣管道的安全運行管理提供技術(shù)支持與保障，有效杜絕天然氣管道事故的發(fā)生。同時可以使主干網(wǎng)管道長期處于良好運行狀態(tài)，有效延長管道的使用壽命，提高管網(wǎng)設(shè)施使用效率，節(jié)省管道大修成本，提高管道運行經(jīng)濟(jì)效益。

Research on Integrity Management System of Shanghai Natural Gas Backbone Network

Shanghai Natural Gas Pipeline Network Co., Ltd. Ye Jun

Through the research on the integrity management system of the backbone network, the key problems of the integrity management of the backbone network are solved. The identification method and risk assessment method of the high consequence area suitable for the Shanghai natural gas backbone network are put forward, and the corresponding technical measures and management methods are adopted to maintain the pipelines of the backbone network in a planned and targeted way. Measures are taken to keep the natural gas pipeline under control, which provide technical support and guarantee for the safe operation and management of the natural gas pipeline, and effectively prevent the occurrence of natural gas pipeline accidents.

pipeline integrity management, high risk area identification, pipeline risk assessment