油气管道安全系统工程探讨

油气管道安全系统工程探讨 本文从油气储运系统安全的重要性、油气管道事故的特点着手，分析了油气管道安全系统工程与传统安全管理方法的主要不同之处。提出实施油气管道安全系统工程的构想，以确保油气管道整体安全管理水平的提高：加大实施“管理体系”的宣贯力度；加强管道安全方面的科研工作；提高管道检测水平和能力；制定实施我国油气管道风险管理的规划。一、油气储运系统安全的重要性由于储运的介质都是易燃、易爆、易挥发和易与静电聚集的流体，有的还含有毒物质，一旦系统发生事故，泄漏的油气极易起火、爆炸，酿成恶性灾害。石油工业中发生机率较高、难于控制和扑救且损失重大、后果严重的事故主要有三类：井喷失控引发的火灾、爆炸事故；油罐等的火灾、爆炸事故；油气泄漏后的火灾、爆炸事故。油气储运系统就占其中两类。其原因是：油气长输管道具有管径大、运距长、压力高和输量大的特点，它包括了管线、站场、通信系统、防腐设施等附属系统，是一巨大而复杂的工程。因各种原因造成管道泄漏、破坏均可能引发火灾、爆炸事故。当管道穿过人口稠密地区或接近重要设施时，大火将造成生命、财产的巨大损失；在边远的荒漠山区，往往灭火困难。站场和油库的罐区集中储存着大量油品，大型油罐火灾也是难以扑救的严重事故。油气储运系统的这些事故还会污染环境，给公共卫生和环境保护带来较长时间的负面影响。在社会日益重视公众安全和环保的背景下，油气储运系统的安全受到广泛的关注。二、油气管道事故的特点事故原因分析我们可以从以往国内外有关的事故统计中来找出管道事故的主要原因。虽然国内外的统计数据分类方法有所不同，但可以表明，油气管道的事故原因主要在外力干扰、腐蚀、材料缺陷引起。我国输油管道的设备故障占较大比例，其中包括设备质量及腐蚀引发的事故。干线输气管道事故的特点年月日在美国新泽西州，一条英寸天然气管道破裂引发火灾。着火后形成的火球高英尺，方圆英尺处的建筑物受到辐射热影响，毁坏了套房屋，撤离了人，多人受伤。年月日，横贯加拿大管道公司的一条管径毫米天然气管道在附近破裂起火，多分钟后同一地点的另一条管径毫米气管也爆裂着火。两条管道分别停输了天、天。后来查明第一条管道是外部腐蚀裂纹引起延性过载断裂，后一事故是因火灾没有及时扑灭引发次生性灾害。美国运输部安全办公室关于天然气管道的重大事故调查资料显示，次事故均着火，次发生爆炸。他们研究了管道运行压力与着火燃烧的半径的关系，结论是燃烧半径随压力增高而增大。具体为：）事故管道运行压力与着火燃烧的最大半径可得出一条上限；）事故点均落在最下的线上，即同样压力下燃烧范围较小；）燃烧半径和管径没有直接关系。上述事故举例及研究表明，输气管道爆管一般均会着火，多数发生爆炸，若扑救不及时就会引发次生灾害，往往损失巨大。新泽西州的上述输气管道爆炸和火灾，引发了关于发达国家人口稠密地区输气管道安全距离的讨论，美、加等国对此进行了相关研究。输油管道事故的特点年月日，美国，一条英寸汽油管道因外力损伤断裂，桶未加铅汽油流入了穿过该城市的小河并着火，造成人死亡、人受伤。年、年因地震、山洪暴发分别使我国秦京线、铁秦线管道断裂跑油，经济损失巨大，环境污染严重。输油管道特别是成品油管道破裂泄漏事故着火的危险性大，油品污染环境将危害公众健康并对环境有长期不良影响。油罐火灾的特点油罐火灾中绝大多数发生在汽油等轻油及原油罐上，据统计原油和汽油罐火灾占油罐火灾的比例在我国是，前苏联为。大这些火灾的的危害更大，且更容易造成人员伤亡。年黄岛油库的原油罐火灾就是典型的例子。三、油气管道安全系统工程为了预防事故发生、保障安全生产，需要从安全法规的建立健全、安全管理、安全技术、职业卫生等各方面来配合，以保障生产过程中人员、设备和环境的安全。建国以来特别是十一届三中全会后，党和政府非常重视安全生产和劳动保护的立法，建立健全了国家的安全管理及监察机构。年月国务院颁布了“石油、天然气管道保护条例”。今年月日我国第一部全面规范安全生产的专门法律“中华人民共和国安全生产法”经第九届全国人大常委会第次会议通过，于年月日开始实施。国家质量监督检验、检疫总局正在起草“特种设备安全监察条例”，包括对压力管道检测的法规，将于年内报国务院审批。中国石油和下属各部门也在长期的安全管理中积累了丰富的经验，包括建立健全安全管理体系、建立各项规章制度、安全教育和培训、安全技术措施、安全检查、总结评比、事故管理等方面。这种传统的安全管理方法及工作程序有方法简单、容易掌握、出结论所需时间短的优点，但它着重在总结、评价过去，往往以是否发生重大事故或事故多少来评价安全性。实际上在一定条件下，事故隐患存在，但事故可能发生，也可能不发生，它具有偶然、随机的性质，目前没有出事故不能就说明系统很安全。另一方面，随着生产技术发展及环境变化，新的不安全因素又会出现，仅仅从以前事故中总结找出的预防措施往往可能滞后。安全系统工程安全系统工程在二十世纪年代起源于军火工业，近多年在多个工业领域得到了推广。它用系统工程的理论、方法，分析和研究系统中不安全因素的内在联系，检查各种可能发生的事故的概率及其危险程度，做出定量及定性的评价。在一定投资、生产成本等约束条件下，把发生事故的可能性及造成的损失减到低限。根据风险评估的结果，提出相应的整改措施，把有限的资源最佳配置，以达到控制或消除事故的目的。油气管道安全系统工程油气管道包括管线、站场、通信及防腐等设施，是一个复杂的大系统。它的不安全因素及事故原因很多，涉及到系统本身、人、环境的相互关系，与管道工程的规划、设计、施工、运营、维护和抢修等各方面有关。运用安全系统工程理论、方法对油气管道实施现代化的安全管理，提高管道系统整体安全，是当前安全管理的重要任务。它与传统的管理方法不同之处主要有：）管道安全评估国际标准化组织发布的“石油及天然气管道输送系统”管道设计部分的公共安全条文中规定：天然气管道及通过高层建筑是大多数、公路交通繁忙及当地已埋设有不少地下设施的地区的输油管道，应进行安全性评价。该规范要求根据五类事故根源设计、施工或操作失误、材料或零件损坏、腐蚀、第三方活动、自然灾害所引发的事故频率及危害性进行评价和风险计算，结果与安全要求对比后得出结论，并提出降低危害至允许水平的建议。）管道风险分析风险是潜在的危险转变成为事故的概率和损失程度的综合。在一定条件下，杜绝事故发生不大现实，只能把事故的危害控制在当时能够接受的水平以下。通过风险分析可以确定管道系统的风险状况，以便把改善安全的资金最佳配置。欧美等发达国家己将风险分析方法应用到油气管道，对新建或已建管道进行风险评估。）管理体系这是近年来出现在国际石油天然气工业的保障健康、公众安全和环境保护的管理体系，是突出预防为主、领导承诺、全员参与、持续改进的现代化安全管理体系。国际标准化组织年发布了“石油天然气工业健康、安全和环境管理体系”。这一标准得到了世界各大石油公司的认可。原中国石油天然气总公司于年发布了“石油天然气工业健康、安全和环境管理体系”，并计划从年开始，用三年时间建立和实施管理体系，按照先国外、后国内、先试点、后推广的原则开展工作。年月进入全面建立和实施阶段。目前正在多个油田落实。各部门需要根据的框架内容，结合本系统的特点，建立自己的执行标准和细则并严格执行。实施管理体系是贯彻我国可持续发展战略、推动石油企业与国际接轨并进入国际市场的重大步骤。认真贯彻管理体系需要我们树立安全管理新观念，摒弃旧的思维方式，在提高管理水平方面做大量工作。）安全生产监督机制若没有强有力的监督，完善的安全立法及规范则难以认真执行。现行的安全管理规范中都强调了监督和审核，实行第三方监督与行业内部监审相结合的体制。国家的第三方监督要采取各种强制性措施包括立法、制裁及全员责任制等来确保生产安全。内部监督一方面对生产过程的人身和设备安全进行事先及事后的督促、检查，带有一定强制性；同时协助企业领导抓好安全管理工作。国家经贸委年月日发布了“石油及天然气管道安全监督管理规定”，明确了对油气管道系统的安全监督管理规则，包括从设计到报废全过程实施安全监督管理的要求。四、对实施油气管道安全系统工程的构想近十多年来，我国在油气管道安全的观念、立法及管理等方面有很大进步。国家和石油天然气总公司颁布的许多安全法规、管理规范都逐步或己经与国际接轨。管道工程的设计、施工质量是保证系统本质安全的关键。近年建设的陕京输气管道、库鄯输油管道都进行了可靠性设计；西气东输管道正在做管道安全评价，包括管道可靠性、管材安全评价、环境安全评价等。管道施工实行施工监督与工程监理制。管道局系统正在贯彻执行管理体系。我国已建油气管道近万公里，其中东部许多管道运行已接近或超过年，逐步进入后期多发事故阶段。正在建设的西气东输工程有长达公里的高压、大口径天然气管道，穿过自然条件恶劣、地质条件复杂的西部地区，下游连接人口稠密、经济发达的东部各省。油气管道安全的重要性和紧迫性更为突出。在这种形势下更需应用安全系统工程的方法，搞好安全管理，提高油气管道系统的整体安全水平。用好安全系统工程方法，实现高效的现代化安全管理，还需要做大量工作。我们设想目前可以从下述几方面开展工作：加大实施“管理体系”的宣传、贯彻力度要采用各种方式，如：宣传、培训、专家讲学、经验交流等手段，促进从领导、各级管理人员到全体职工牢固树立新的安全观念。管道安全包括了人身、设备和公众安全、职业卫生健康和环境安全的范畴。现代化的安全管理要从过去主要抓事故后的检查、总结转变为事前对隐患的预测、控制，把风险降低到当前可以接受的水平。安全管理的规划、目标、体制、方法、人员培训、专家评审等，均需按管理体系的要求执行。这些对管道企业还是新的课题，需要领导承诺、人人重视、全员参与，借鉴国内外先进经验，严格贯彻执行，才能取得真正良好的效果。加强管道安全方面的科研工作在安全评估、风险分析及可靠性设计中都应用了概率论与数理统计方法来分析判断事故发生的可能性。诸如管道的可靠性指标：单位长度管道故障率、平均故障间隔时间、平均故障修复时间等都是概率意义的数值。需要从大量子样的分析中得到这些数值。油气管道的这些数据只能从已有管道的事故统计中得到。欧美发达国家均有积累多年的管道事故数据库，我国还刚起步，设计及计算时只能参考国外的数据，不完全符合实际情况。陕京输气管道可靠性设计中输气管道故障率采用了欧洲输气管数据库的资料。针对我国油气管道事故特点进行调研，得出适合国情的事故数据资料并建立全国性的管道事故数据库，是一项必要的基础工作。风险分析方法应用于油气管道的工作国外处于试验推广阶段，我国也刚起步，有关风险分析方法研究、评判尺度、油气泄漏后危险评估，关于我国高粘易凝原油管道的流动保障的研究等方面，都需要有关的学科通力合作，结合我国工程实际，尽快开展工作，以期取得可以逐步应用的定量分析的模型和方法。提高管道检测水平和能力油气管道检测是预测事故隐患、为安全评价提供基础资料的重要手段。国家经贸委明确地规定了油气管道全面检测和一般性检测的周期。随着我国油气管道总长度增加和管道服役年限的增长，管道检测的任务日益繁重。尽快使检测手段和方法现代化，提高检测准确性和精度，培养一支强大的检测队伍，是摆在我们面前的重要任务。制定实施我国油气管道风险管理的规划对风险正确、科学地识别、评价和有效地管理，将危害降低至目前可以接受的最低水平，是实施管理体系最直接的目的，因此风险管理是管理体系各种要素的基础。风险评估应该遵循科学性、系统性、综合性及适用性的原则，才能得到高质量的结果，达到预期的目的并取得良好的效果。这与我们对油气管道系统事故的了解程度、对其危害性的认识、评价方法