天然气站场风险评价和安全管理研究

程茂 王敏 殳宏 凌张伟(浙江省特种设备检验研究院,浙江 杭州 310020)

摘要：天然气站场是长输管道的核心部位，场内设备众多、工艺复杂，对站场的综合风险评价研究有利于站场运行的安全管理。本文在介绍站场设施风险因素辨识的基础上，总结站场综合风险评价研究现状，并提出站场安全管理的主要措施，为天然气站场的安全运行提供决策依据和参考。

关键词：天然气站场;风险评估;安全管理

0 引言

天然气站场是长输管道系统的核心部分，主要功能有接收天然气、增压天然气、分输天然气等。站场内设备种类众多且失效模式多样化，因此站场综合风险评要比管道风险评价复杂[1]。本文从站场设施风险因素辨识入手，总结国内外天然气站场风险评价研究成果，提炼天然气站场风险控制与安全管理的重点，为天然气站场的安全运行提供决策依据。

论和方法。美国石油学会标准API-1160[3]认为管线的风险评估方法也可用于管道终端，但没有站场设施完整性管理的方法和步骤。基于风险的检验（RBI）方法是以储罐、静设备、工艺管线为对象，侧重于腐蚀，也没有针对站场风险评价的实施步骤。

国内关于站场的综合风险评价研究一般采用定性评价法、半定量评价法和定量评价法。定性评价法主要以安全检查表法为主，依据国家/行业标准以及站场实际编制检查表，内容包括工艺与设备、安全管理等多方面，检查项目多达150多项[2,9]。但是该方法主观性强，受限于评价人员的专业水平和实践经验，对风险级别和后果只能定性估计。因此站场实际风险评价多以安全检查表法等定性评价方法为基础手段确定各风险要素，然后结合半定量评价方法进行评价。

半定量评价方法是基于经验建立事故概率和后果的指标体系，计算相对综合的风险评价指标。常用方法包括专家评价

优、缺点简便可行；受主观因素影响1 天然气站场风险因素分析

天然气站场设备包括压力容器、压力管道、运转设备等，风险要素错综复杂，目前适用于站场的风险因素辨识方法主要有故障树法(FTA）、事件数法、故障模式及影响分析(FMEA）等，几种常用方法如表1所示。

表1 常用风险辨识方法

方法事件树法评价目标事故发生原因方法原理归纳法；由初始事件推断事故发生的原因演绎法；由事故与基本事件间的逻辑关系推断事故发生的原因归纳法；由设备的故障模式分析导致事故的原因适用范围局部工艺[2]

法、蒙德法（MOND）等。专家评价法是根据站场特点、失效分析等建立评价指标体系，目前多采用9个评价指标[2,9-11]，按公式（1）计算站场综合风险评价值，其中每个风险评价指标满分均为100分。

站场综合风险评价值=站场位置及环境评分×15%+站内埋地管道评分×10%+地面压力设备×10%+运转设备×10%+站内阀门×10%+仪器仪表×10%+工艺流程适应性×15%+站内甲烷泄漏×10%+安全与消防系统×10% （1）

每个风险评价指标的二级影响因素可根据故障树分析法或安全检查表法确定，权重可由事故数据调查及专家经验决定，如表2所示为站内埋地管道的管道内腐蚀、埋地金属腐蚀评价指标的二级影响因素及权重[9]。

表2 站内埋地管道的风险评价

评价指标管道内腐蚀（10分）二级影响因素输送介质引发的腐蚀防治方法腐蚀性（土壤）防腐外涂层埋地金属腐蚀（30分）阴极防腐保护埋地其他金属引起的腐蚀干扰电流占比88833故障树法事故发生原因工艺设备等事故原因分析航天、电气工业等失效模式分析直观简明；工作量大故障模式及影响分析法事故发生原因较复杂；受主观因素影响站场内承压设备压力容器、压力管道及阀门的风险因素识别多采用故障树法

[3-5]

。压力容器包括集液罐、过滤分离器、

收发球筒等，故障树可从压力容器开裂、法兰泄露等失效方面构建[4]。压力管道主要包括埋地和架空管道，典型失效模式包括腐蚀/冲蚀、焊接缺陷、机械损伤等[2]，可从设计、安装、材料质量等方面构建故障树[5]。如采用采用故障模式及影响分析（FMEA）法，可从阀门外漏、阀门内漏、阀门卡堵及支座下沉等[6,7]失效模式辨识阀门风险因素。

站场内设备种类众多、失效模式复杂，如统一进行风险因素分析，则系统过于复杂且风险因素之间存在耦合现象，故站场综合风险评价有必要根据设备特点及工艺流程分区块进行风险评价分析。

2 天然气站场风险评价研究

关于承压设备的风险评价技术相对比较成熟，如管道的风险评价[8]，但是站场的综合风险评价目前还没有一套系统的理

110 | 2018年11月专家评价法所需失效数据较少，是目前应用比较广泛的站场风险评价方法。但是其风险因素权重的确定方法为主观赋权法，受限于专家的专业水平与实践经验。为了更科学合理

地确定风险因素的权重，可结合定量评价方法，在充分尊重专家经验的基础上综合运用层次分析法或熵权法等确定风险因素权重

[12,13]

参考文献：

[1]姚安林,曾明友,曾明勇,等.输油站场运行风险因素分析及评价方法研究[J].中国特种设备安全,2015,(9):19-24.

[2]郭涵忠.天然气输气站场风险分析和应急管理[D].华南理工大学,2012.

[3]王勇.普光输气站场定量风险评价技术研究[D].西南石油大学,2012.

[4]王明凤.集输场站量化风险评价应用研究[D].长江大学,2012.

[5]郭.天然气压气站模糊风险评价与控制措施研究[D].西南石油大学,2014.

[6]张媛,顾为敏.输气站场管道完整性检测评价技术体

。

定量评价法是基于大量的失效数据建立数学模型进行定量风险计算。早期主要参考美国石油学会标准API581对站内设施进行定量风险评价

[14,15]

。目前站场定量风险评价研究主要

将专家打分的模糊性转换成确定采用模糊综合评定法[5,16-18]，

性，最大程度避免专家评分的主观性。一般首先确定影响站场安全的主要因素确定评价因素集合U、各影响因素权重A，建立模糊综合评价公式(2)所示，其中rij为评价因素对评价指标的隶属度。

（2）

模糊综合评价方法可实现对站场定量风险评价，如站场站场压力容器的失效概率明显高地理位置风险权重最大[19]，

但是因站场设备种类多，风险因素复于管道的失效概率[3]。

杂，需要的失效信息数据庞大、专业水平要求高，因此该方法目前在站场综合风险评价的应用相对比较少，而比较适用于站场内重点设施的风险控制。比如结合模糊数学方法对电动球阀失效可能性分析，对指标因素权重分值和故障程度进行定量分析等[20]。

系[J].管道技术与设备,2016,(2):47-50.

[7]黄亮亮.成品油输油站场风险评价技术研究[D].西南石油大学,2015.

[8]张艳.天然气长输管道系统风险评价技术研究[D].大庆石油学院,2007.

[9]贺小康.贵阳输气站风险评价和应急管理研究[D].西南石油大学,2015.

[10]施林圆,郑洁,李晶.四川输气站场风险评价研究[J].天然气工业,2004,24(11):135-138.

[11]刘扬,张艳,李广良,等.天然气输气站场的风险管理[J].东北石油大学学报,2007,31(1):-67.

[12]张浩.天然气输配站场风险评价研究[D].昆明理工大学,2013.

[13]赵新好,姚安林,郭磊,等.基于AHP-熵权法的输气站场区块风险因素权重确定方法研究[J].中全生产科学技术,2012,08(10):91-96.

[14]谷志宇,帅健,董绍华.应用API581对输气站场进行定量风险评价[J].天然气工业,2006,26(5):111-114.

[15]董绍华,韩忠晨,费凡,等.输油气站场完整性管理与关键技术应用研究[J].天然气工业,2013,33(12):17.

[16]姚安林,宋8(11):118-123.

[17]张扬.模糊综合评价技术在城市天然气管网运行风险评价中的应用[D].华中科技大学,2006.

[18]李平,张锦伟,税旭东.基于模糊失效概率的输气站场收球区定量风险评价研究[J].石油工业技术监督, 2017,33(7):56-60.

[19]张慧娟.长输油气管道天然气站场风险管理研究[D].华东理工大学,2017.

[20]黄亮亮,姚安林,杨鲁明,等.基于T-S模糊故障树的输气站场设备失效可能性研究[J].中全生产科学技术, 2014(8):144-149.

作者简介：程茂(1972-),男,本科,高级工程师，主要研究领域为承压类特种设备检验检测技术研究。

基金项目：浙江省质量技术监督系统科研计划项目(No.20140222)。

2018年11月 | 1113 天然气站场风险控制与安全管理

为最大程度地优化资源和降低风险，站场的风险控制应着重针对风险较高的设备，采取相应的应对策略和控制措施。综合目前站场风险评价研究，站场存在风险主要包括站场位置及环境、埋地管道腐蚀和甲烷泄漏等。

由于站场位置的不可变形，可采取加强站场安全和应急管理，确保事故发生时能及时疏散来降低潜在风险。关于埋地管道的风险控制，应增加埋地管道探伤频率，采取有效措施减少管道的外腐蚀及减少杂质对管道的内腐蚀。站场内甲烷泄漏的风险控制，应定期检查设备防腐涂层，及时补涂脱落和破损的涂层或漆面，对可能出现泄漏的重点部位进行有效的风险控制。

昕.基于模糊综合评价的城市配气

站场事故模式预测研究[J].中全生产科学技术,2012,

4 结论

本文介绍了站场风险因素辨识主要方法，重点讨论了天然气站场的综合风险评价方法及安全管理，得到结论如下：

（1）天然气站场综合风险评价一般按工艺流程和设备特点划分为多个风险区块进行综合评价。目前采用较多的为结合安全检查表法或故障树法等方法确定各风险区块的风险因素，通过专家评分法等半定量评价方法确定风险权重对站场进行综合风险评价。

（2）因站场设施失效数据的不完备性、风险因素的模糊性以及风险评价指标体系不完善等原因，适用于站场的量化风险评价方法还有待深入研究，进而健全站场设备完整性管理体系，从而提升站场整体的安全管理水平。