2023年油气管道风险管理技术的核心是管道风险评价技术.doc

油气管道风险管理技术的核心是管道风险评价技术。油气管道风险评价技术的研究经历了定性、半定量到定量分析三个阶段,方法种类很多,适合于不同情况的需求。 定性风险评价的主要作用是找出管道系统存在哪些事故危险,诱发管道事故的各种因素程度,这些因素在何种条件下会导致管道失效事故的发生以及对系统产生的影响程度,最终确定控制管道事故的措施。在进行定性风险评价时,不必建立精确的数学模型和计算方法,其评价结果的精确性取决于分析人员的经验、划分事故因素的细致性、层次性等，具有直观、简便、快速、实用性强的特点。传统的定性风险评价方法主要有安全检查表(CL).预先危再性分析(PHA),危险和操作性研究(HAZOP),事故树分析〔ETA〕.故障类型、影响和致命度分析(FMECA)等. 管道风险的半定量分析法是以风险的数量指标为根底,对管道事故损失后果和事故发生概率按权重值各自分配一个指标,然后用加和除的方法将两个对应事故概率和后果严重程度的指标进行组合.从而形成一个相对风险指标。最常用的是专家评分法，1992年.海湾出版公司出版的、管道风险竹理于 册(},,一“。R卜k入1:,工lagot:lont入1:,n、,al)一书是美国油 气管道风险评价技术研究工作的成果偿、结,朽中洋 细沦述r专家评分法的根本原理、模型和评价指标 体系.并在1〔{96年的第二版中补充了管道在不1司使 川盯、境下讨琴仁呱险评价模恻的修正方法以及风{:行 管理的经济性限IJ)夙险与本钱的关系、等最新研究成 果:目前,该书所介绍的管道风险评价模型己为世界 各国普遍采用,国内外大多数管道风险评价软件程 序都是基于它所提出的根本原理进行编制的。 定量风险分析是管道风险评价的高级阶段.又叫做概率风险评价〔PRA),它是将产生管道事故的各类因素处理成随机变量或随机过程,通过对单个事件概率的计算得出最终事故的发生概率,然后再结合量化后事故后果计算出油气管道的风险值。定量风险分析一般是在定性分析的根底上进行的.它主要是对定性分析中已识别出的风险水平较高的故障类型进行详细地定量评价由于引起管道失效的故障类型比拟复杂.因此。定量风险评价技术需要利用概率结构力学、有限元法、断裂力学、可靠性技术和各种强度理论.同时根据大量的设计、施工、运行资料建立风险评价数据库,并掌握管道裂纹缺陷的扩展规律和管材的腐蚀速率,由此运用确定性的和不确定性的方法建立评价的数学模型,最后进行分析求解,其结果的精确性取决于原始数据的完整性、数学模型的精确性和分析方法的合理性。目前,管道的定量风险分析技术研究是一个热点开展领域,在国际上日益受到重视,许多新的技术正在开展之中。在管道工业上已经应用的定量风险评价技术有,基于断裂力学理论和实物评价半经验性公式(如ASMEB31G)的管道剩余强度评价、基于腐蚀机制的剩余寿命预测评价、基于失效评估图(FAD)的概率失效分析、管道失效的故障树分析法(FTA)、管道的可靠性评价等。 风险评价方法按评判的准确性来分有定性、定量和介于前两者间的半定量评价。定性评价对待评对象做出定性评判说明,具有简便、直观的特点但主观性较强,评价结果的精确性和可信度有限,较常用的有故障树分析法(或称FTA)和故障类型及影响分析(或称FMEA);定量评价技术那么利用统计概率论、可靠性技术等对风险作定量评价决策,分析过程复杂但结果严密而准确,常用方法有模拟仿真和概率法、结构可靠性评估;半定量评价那么介于两者之间利用数值体现指标重要性,兼顾二者优势,并能较精确的进行评判,常用专家评分指标法和模糊综合评判法进行半定量评价。 2. 1 故障树分析法 FTA法[8]运用逻辑演绎法分析产生事故的原因及事件间的某种特定组合逻辑关系,用倒置的树形图直观地表示出来,树根表示顶事件,枝叶表示各中间事件,细分各中间事件直至延伸到不能再分为止。事件间用逻辑门(逻辑或门或与门)联结,根据布尔代数原理对树形图进行分析计算,求出根本领件在失效树结构中所造成的影响(称为重要度)。找到躲避事故的措施。从燃气管道的某一特定事故出发,运用逻辑推理识别出潜在影响因素,根据各失效因素对系统的影响程度,提出风险控制方案FTA分析既可以帮助判明潜在危险的模式和灾难性危险因素,也可进行失效诊断、改良技术管理。 2. 4 模糊综合评价法 由于城市燃气管道潜在风险因素繁多,我国学者结合专家评分法引入模糊数学进行燃气管道风险打分和评价,充分考虑城市燃气管网的纷繁复杂,成认失效因素和相互关系的模糊性,并进行半定量计算。为使城市燃气管网评价结果更详细精确,充分发挥模糊数学适于非线性系统或系统数学模型不准确甚至难建立的优势。通过专家使用模糊语言[12]对引起管道失效的程度建立因素集和评价集并对因素做出量化评判,构造权重向量和关系矩阵,得到模糊评判向量,利用模糊数学的算法对燃气管道的风险等级做出评价,引入模糊数学方法将是极为有效的。 3 管道风险评价的展望 3. 3 评价方式和模型的选取分析城市燃气管道的特征与长输油气管道有许多差异,不能照搬评价长输管线的方法。实际上,城市燃气管道不同类型所蕴涵的内容往往有本质的差异,影响因素错综复杂,有些因素的交互作用非常强烈,不宜忽略同类因素的相互关系,而应综合考虑这种关系并采用分散赋值、健全模型等方法评价。城市燃气管道在管道设计、施工、运行管理等方面有自身固有的特点,如城市燃气管网结构复杂、设计规划和建设周期、腐蚀与防护方式、缺陷检测等都跟长输管线有很大差异,在选择风险评估方法一定要考虑被评对象的特点以及可获得的资料,根据燃气管网的实际状况确定评价模型。对某些城市管网的相似环境、相似状况可采取类比分析法对同类问题进行类比风险分析,节省分析时间、提高分析效率和效果。 风险评价包括风险辨识、风险事件概率分析、风险事件后果分析和风险评估。 本文运用故障树分析理论对城市燃气管道失效风险进行辨识。运用粗集理论对城市燃气管道失效故障树的根本领件进行属性约简,确定影响管道的各风险因素"针对各风险因素组织专家进行分析,由专家根据数据资料和实际情况给出各风险因素发生可能性的大小,通过模糊集理论将专家的模糊语言转为模糊失效概率,给出了确定风险因素发生概率和管道失效概率的定量模型 本论文针对城市燃气管道风险因素,采用科学合理的风险分析!评价方法进行分析评价"本论文的完成可以初步建立适合我国国情的燃气管道系统的风险评价标准,实现工程管理从传统的抵御灾害的安全管理向风险管理的战略性过渡,因此本研究为控制燃气管道风险,减小事故损失,制定风险管理措施提供决策依据,为工程系统风险分析!评价提供应思路和理论依据,有益于保护城市安全!促进国民经济和社会开展" 第二章利用故障树的方法对城市燃气管道系统进行了全面风险辨识" 提出了管道分段原那么和管段聚类的方法,管道分段根本原那么是管线任何点任何重要参数有重大变化那么插入分段点,然后用模糊聚类方法,将风险状态相似的管段归类;然后将模糊综合评价方法引入到管段的风险分析,通过管段本身及环境的参数和选择的权重集,综合评价得到管段的风险状态的定性描述" 第四章将故障树的定性分析和定量分析方法引入到城市燃气管道系统,先对故障树作了模块化分解,然后求出了每个模块的最小割集或最小路集,并按求解的结果对燃气管道系统风险作了定性评价并定性地提出了减小风险的对策,然后提出了故障树底事件概率的专家估计法和历史事故统计方法,最后提出了管道系统部件寿命的统计推断方法" 4．将模糊理论和模糊综合评价技术结合起来应用于城市天然气管道风险评价。模糊理论和模糊综合评价技术的使用，使之可以处理大量确定与模糊的信息，同时又能够将大量的专家经验有效利用起来。 62 6 结论及展望 6.1 结论 本文在深入研究国内外现有燃气管道风险评价方法的根底上，建立了城市天然气管道风险评价体系，深刻阐述了城市天然气管道风险评价的内涵，对天然气管道风险评价方法的现状进行了总结与评述，论述了每一种评价方法的根本思路及其优缺点，并在此根底上进一步从第三方破坏、腐蚀破坏、设计缺陷、操作不当、储气站失效、事故后果影响六个方面分析了各因素对天然气管道安全性的影响，应用层次分析法建立了本文的评价模型，同时对模糊理论和模糊综合评价技术在风险评价中的应用进行了探讨，提出了基于模糊综合评价技术的城市天然气管道风险评价的智能评价方法。 本文得到的主要结论如下： 1．应用层次分析法(AHP )将评价的六个方面因素进行综合考虑，建立了较为完整的城市天然气管道风险评价模型，并结合管道安全评价指标实际确定了其完整的指标体系。 2．在传统燃气气管道风险评价四大因素第三方破坏、腐蚀破坏、设计缺陷和操作不当的根底上参加了储气站失效和事故后果影响两个因素进行综合考虑，使最终的评价结果更加全面合理。 3．将层次分析法与模糊综合评价有效集合，消除了评估人员由于主观性造成的偏差，为城市管网风险评价提供了一种有效、适用和较为准确的方法。 4．将模糊理论和模糊综合评价技术结合起来应用于城市天然气管道风险评价。模糊理论和模糊综合评价技术的使用，使之可以处理大量确定与模糊的信息，同时又能够将大量的专家经验有效利用起来。 6.2 展望 城市天然气管道的安全性评价工作是一项迫切的艰巨的科研课题，许多工作有待于进一步研究。欧、美、日等兴旺工业国家自80年代起，城市天然气管道安全管理的重点已逐步转移到既有燃气管道的养护维修、安全性评价等方面，我国城市燃气事业也应该从单纯的建设向建设和管理并重过度，积极开展既有天然气管道的安全性评价工作，特别是在役大型城市天然气管网的维修养护和安全性评价工作。本文引入模糊数学理论和模糊综合评价技术，提出了基于模糊综合评价技术的城市天然气管道风险评价的方法，进一步的研究可着重于以下几个方向： 1．城市天然气管网的安全性与设计、施工、运营、管理等多种因素相关，其安全性评价应该从全过程考虑，建立的评价模型应能尽可能多的考虑全部因素，以便使评价的结果更为准确。 2．评价指标体系及等级标准确实定方法应进一步深入探讨，指标体系应尽可能多的包含所有与安全性评价相关的项目；等级标准确实定应尽量符合工程实际。 3．将模糊综合评价技术和目前应用广泛的神经网络技术结合起来应用于城市天然气管道风险评价，将大量的数据处理工作交给计算机去完成，从而大大提高工作效率，并且利用神经网络的学习能力通过大量的训练建立专家库，使该评价技术的适用性和权威性得到更大的提高。