城市燃气管网安全分析体系参考文本.docx

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InTheActualWorkProductionManagement,InOrderToEnsureTheSmoothProgressOfTheProcess,AndConsiderTheRelationshipBetweenEachLink,TheSpecificRequirementsOfEachLinkToAchieveRiskControlAndPlanning

某某管理中心

XX年XX月

城市燃气管网安全分析体系参考文本

使用指引：

此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。

　　摘要：

总结了国内外城市燃气管网危险源辨识方法及风险评价方法，提出采用概率风险分析法进行城市燃气管网危险源辨识的城市燃气管网安全分析体系。

　　关键词：

燃气输配管网；安全分析；概率风险分析法

　　SafetyAnalysisSystemforCityGasNetwork

　　WANLi-feng¹，YINYi-lin²，ZHANGLi-jun²，JIANGHui-jie³

　　（1.SchoolofManagement，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2.SchoolofManagement，TianjinUniversityofTechnology，Tianjin300384，China；3.CapitalConstructionOffice，ShenzhenEntry—exitInspectionandQuarantineBureau，Shenzhen518045，China）

　　Abstract：

Theidentificationmethodsofdangeroussourcesofcitygasnetworkandtheriskassessmentmethodsathomeandabroadaresummarized.Thesafetyanalysissystemforcitygasnetworkthattheprobabilityriskanalysismethodisusedforidentifyingrisksourcesofcitygasnetworkisputforward.

　　Keywords：

gastransmissionanddistributionnetwork；safetyanalysis；probabilityriskanalysismethod

　　1概述

　　城市燃气主要包括天然气、液化石油气和人工煤气，发展城市燃气对优化城市能源结构、减轻大气污染、实施可持续发展有着不可替代的作用。

如今，我国大多数大中城市的地下都敷设有大规模的城市燃气管网，而且随着未来一个时期我国燃气工业的快速发展，建设城市燃气管网的大中城市的比例还将迅速增加。

由于埋地金属管道受土壤和燃气中杂质的腐蚀，以及城市发展建设活动对燃气管道的侵扰，加上部分管道已超过安全使用年限，使得这些管道随时都有发生泄漏、爆炸等事故的可能。

近年来，全国各地燃气管道的泄漏爆炸事故不断，造成了人员伤亡和巨大的财产损失，因此我国城市燃气管网的管理水平亟待提高。

系统安全理论认为，系统中存在危险源是事故发生的根本原因，防止灾害事故就是消除系统中的危险源。

通过城市燃气管网的安全分析，可使燃气管网运营企业掌握管网状况，提前了解存在的危险源，合理分配维护资金，变盲目被动维修为预知主动维修，最大程度减少燃气管网突发灾害事所造成的经济损失。

因此，采取科学的管理技术，加强城市燃气管网的监控与管理，有效避免和减少灾害事故的发生，已成为保障城市安全的当务之急。

本文对城市燃气管网安全分析体系进行探讨。

　　2安全分析方法的国内外研究现状

　　2.1危险源辨识方法

　　国外关于工业生产危险源辨识的研究比较成熟，形成了系统的分析体系，但对燃气管网危险源辨识技术的讨论并不多，以W.K.Muhlbauer所著的《管道风险管理手册》为代表。

Muhlbauer开创的输气管道总体风险评价指数化技术是美国开展管道风险评价技术研究工作的总结，为全世界各国普遍接受且作为开发风险评价软件的依据[1]

　　。

陈秋雄等人从导致燃气管道失效的一个具体方面（管道腐蚀）出发，分析了城市燃气管道与输气管道的差别，论证了输气管道总体风险评价指数化技术的局限性，认为它不适于对城市燃气管网的危险源辨识和评价[2]

　　。

　　国内在危险源辨识方法的研究主要集中在对国外方法的引进以及对各种辨识方法的比较上。

1994年，钱新明等人对10种安全分析方法进行了对比分析，并简要介绍了这些方法的适用条件[3]

　　。

20xx年，丁平华归纳了一些危险源辨识方法，包括安全检查表（SCL）、危险与可操作性研究（HAZOP）、故障树分析法（FTA）、事件树分析法（ETA）等，但他未讨论这些方法的特点及适用的条件。

在城市燃气管网危险源辨识方法上，我国基本沿用国外的经验，运用故障树分析法辅以其他一些方法对城市燃气管网进行危险源辨识。

20xx年，廖柯熹等人对引起天然气管道失效的原因进行了系统分析，建立了天然气管道失效故障树，研究认为故障树分析法是进行管道可靠性分析的有效方法[4]

　　。

20xx年，何淑静等人的研究认为燃气输配管网可用故障模式和原因分析法（FMEA）及故障模式、原因和致命度分析法（PMEA）进行定性分析，其研究根据燃气输配管网失效率分布函数服从统计规律的特点，用故障树分析法进行燃气输配管网的可靠性分析与评价[5]

　　。

20xx年，黄小美从城市燃气管网的特殊性出发，采用故障树分析法和事件树分析法对城市燃气管网危险源的辨识进行了具体分析[6]

　　。

20xx年，张甫仁的研究认为燃气事故危险源辨识可采用故障树分析法及综合性实统双析法，将这两种方法结合起来可使危险源的辨识过程和分析思路更为直观、清晰和全面[7]

　　。

　　2.2风险评价方法

　　国内在风险评价方法上的研究比较充分。

20xx年，吴宗之等人对定性评价方法、指数评价方法、综合评价方法等风险评价方法的优缺点进行了系统阐述[8]

　　。

对于城市燃气管网风险评价方法的研究主要有两个方向：

　　①具体方法的研究。

以故障树分析法为基础，但故障树分析法存在一定问题，熊志坤的研究认为采用故障树分析法对城市燃气的燃烧爆炸危险性进行定量分析和评价存在困难，主要原因是基本数据的采集相当困难[9]

　　。

而在20xx年，伍良在对比不同风险评价方法的特点及对熊志坤的研究进行分析后，认为故障树分析法能直观地指出消除事故的根本点，方便预防措施的制定，在实践中能取得良好的效果。

并指出，在故障树分析法的分析结果的基础上，建立预防燃气火灾爆炸事故的安全检查表，能为城市燃气火灾爆炸事故的预防提供较为系统的安全措施[10]

　　。

20xx年，黄清武也对风险评价的方法进行了对比研究，对比的对象为故障树分析法、事件树分析法、原因分析法，在综合各方法的特点后，也采用了故障树分析法对城市燃气管网进行风险评价[11]

　　。

　　②对其他方法进行修正。

20xx年，刘锦铭等人分析了石油储运系统中作业条件危险性评价法（LEC）存在的缺陷，并对该方法的模型进行了修正，在实际应用中取得了良好的效果[12]

　　。

20xx年，董继红在分析了二维矢量安全评价法的不足之处，并结合国内外的相关研究后，在原有的二维（严重性和可能性）矢量安全评价法的基础上提出三维矢量安全评价方法，把安全管理水平作为第三维评价矢量，认为将安全管理水平作为第三维评价矢量能充分解决原有二维矢量安全评价法的欠缺[13]

　　。

　　2.3我国安全分析存在的问题

　　①目前，各种燃气管网风险评价方法取得的研究进展有限，主要是对各种方法的机械使用，各种方法之间结合不够，缺乏实用性、灵活性和创造性。

　　②我国的研究者还在沿用国外的研究方法，对于城市燃气管网的风险评价的研究不够深入，仅限于某个具体的环节，如管道腐蚀等，缺乏全方位全过程的考虑。

　　③由于国内对于城市燃气管网风险评价的研究开展较晚，对燃气管道灾害事故数据的采集存在较大困难，将国外的方法引入我国的条件不完备。

而常用的风险评价方法往往对数据的准确性要求比较高，是否完全适用于国内目前的情况还有待进一步研究。

　　3安全分析体系及概率风险分析法

　　3.1安全分析体系

　　根据安全工程学的一般原理，工业安全评价一方面评价事故发生的可能性，即事故的概率风险评价；另一方面评价事故后果的严重程度，即事故后果评价。

城市燃气管网的安全分析在于提出预防和控制城市燃气火灾爆炸事故的相应办法和措施，降低事故灾害的发生，为建立预警系统提供依据和参考。

城市燃气管网安全分析体系见图1。

燃气管道泄漏扩散模型包括泄漏的形式及泄漏量的时间函数、泄漏气体扩散边界条件等，爆炸危害模型包括爆炸伤害等级、爆炸临界浓度、组分、伤害区域、安全距离的关系函数，维护措施包括普查、周期检查等。

　　3.2概率风险分析法

　　城市燃气管网是一个非常复杂的系统，一旦发生事故，往往会造成人员伤亡和经济损失，因此有必要对城市燃气管网风险进行较为准确的定量评估，制定科学的防护手段。

然而，我国绝大多数城市没有建立起完善的燃气事故故障库，在进行定量分析时，底层数据分析比较困难。

另外，复杂的燃气管网又给模型的建立、数据的推算带来困难，因此机械地使用定性和定量方法进行城市燃气管网的安全分析都不可取。

　　目前，概率风险分析法（PRA）可有效解决这个问题。

概率风险分析法是一种定性、定量相结合，以定量为主的风险评价法，是对复杂系统进行定量风险评价的重要工具。

概率风险分析法以事件树和故障树为核心分析工具，识别系统中的薄弱环节及原因，并对各种相关因素进行量化和综合，确切描述系统可能发生的状态[14]

　　。

可在概率的意义上区分各种不同因素对风险的影响程度，为风险决策提供有价值的定量信息[15]

　　。

　　对于城市燃气管网风险评价，概率风险分析法的优点主要表现在通过定性的方法，可以准确地找出造成城市燃气管网发生故障的原因，清晰地反映城市燃气管网存在的故障隐患及故障隐患之间的逻辑关系。

特别是在故障状态的表现方面，可以明显表示出各种故障状态，易于进行故障查找和分析，找出薄弱环节并加以改进。

通过概率分析等定量手段可以较准确地给出危险有害因素的危害范围和程度，对城市燃气管网的风险状况做出精确评价。

因此，概率风险分析法既可以得到系统的危险性定量估算，又可以得到造成故障的基本原因的定性分析结果，而且有利于将多种数据、各种模型计算结果与专家经验有机结合，充分利用工程技术人员的经验。

　　概率风险分析法的流程见图2。

　　  其首要任务是识别初因事件，得到事故的发展序列以及对城市燃气系统的影响。

利用危险性与可操作性研究从中间事件开始迅速找到城市燃气管网的故障状态，对产生的原因和后果进行快速确定。

然后，根据危险|生与可操作性研究分析出的故障状态为初因事件，采用事件树分析法分析此初因事件可能导致的各种事件系列的结果，得出城市燃气管网的事故序列组。

事故序列组是指按时间排列的事树环节事件节点的集合，它由某些偶然发生的事件而发生，通过干涉事件结束。

再以事件树的各个事件环节为顶事件，采用故障树分析法构建城市燃气管网的集成故障树，辨识出存在的危险源。

然后采用故障树分析法对城市燃气管网中的危险源进行定量分析。

定量分析通常包含顶事件发生概率的计算以及对底事件概率的重要度分析。

　　3.3灾害事故发生后果危害估计

　　 灾害事故后果分析主要包括泄漏强度分析及泄漏燃气的扩散模拟，在后者的分析中，通常采用高斯烟羽扩散模型[16]

　　。

文献[17]给出了在灾害事故后果危害估计中的计算方法。

　　4结语

　　 城市燃气管网隶属于城市基础设施，其灾害事故的影响和破坏超出了人们的预测和估计。

因此，近年来城市燃气管网的安全减灾已逐步得到了人们的重视，但在我国仍缺乏深入和系统的研究，以致我国目前对城市燃气灾害的预测、预控技术仍处于较低水平，其安全状况理应得到高度重视。

　　 燃气管网的概率风险分析法是建立在结构可靠性数学和经济学基础之上的新型工业管理技术。

通过对城市燃气管网的安全评价、燃气管道的失效分析以及燃气管道泄漏的后果事件分析等手段，科学系统地识别城市燃气管网重大危险源及其重要程度。

据此制定现役管道安全维护计划，有利于控制灾害事件的发展并尽可能消除，将事故造成的损失减小到最低程度，有利于提高我国城市燃气管网管理技术水平，延长城市在役燃气管道寿命，避免或减少燃气管网的突发性事故。

　　考文献：

　　[1]（英）MuhlbauerWK（著），杨嘉瑜（译）.管道风险管理手册（第2版）[M].北京：

中国石化出版社，2005.

　　[2]陈秋雄，周卫，杨印臣.城市燃气管道安全评估中的腐蚀评价[J].煤气与热力，2004，24（8）：

423-426.

　　[3]钱新明，陈宝智.危险源辨识与安全分析[J].劳动保护科学技术，1994，（6）：

7-10.

　　[4]廖柯熹，姚安林.天然气管线失效故障树分析[J].天然气工业，2001，21

（2）：

94-96.

　　[5]何淑静，周伟国，严铭卿，等.燃气输配管网可靠性的故障树分析[J].煤气与热力，2003，23（8）：

459-461.

　　[6]黄小美.城市燃气管道系统风险评价研究（硕士学位论文）[D].重庆：

重庆大学，2004.

　　[7]张甫仁.燃气火灾爆炸事故危险源辨识及危险性模拟分析[J].天然气工业，2005，

（1）：

151-154.

　　[8]吴宗之，高进东.重大危险源辨识与控制[M].北京：

冶金工业出版社，2001.

　　[9]熊志坤.城镇燃气爆炸危险性分析与评价（硕士学位论文）[D].北京：

清华大学，1996.

　　[10]伍臣城镇燃气事故风险评价研究（硕士学位论文）[D].福州：

福州大学，2002.

　　[11]黄清武.城镇燃气管网系统可靠性与风险研究（硕士学位论文）[D].福州：

福州大学，2003.

　　[12]刘锦铭，孙凯峰.作业条件危险评价方法的修正及在吉林油田的应用[J].中国安全科学学报，2003，（12）：

78-81.

　　[13]董继红.重大危险源辨识与评价技术的研究（硕士学位论文）[D].西安：

西安建筑科技大学，2004.

　　[14]徐培德，刘明亮，董献洲.基于PRA方法的风险分析系统设计[J].武汉理工大学学报，2003，25（3）：

135-137.

　　[15]赵艳丽，顾基发.概率风险评估（PRA）方法在我国某型号运载火箭安全性分析中的应用[J].系统工程理论与实践，2000，（6）：

91-97.

　　[16]丁信伟，王淑兰.可燃及毒性气体泄漏扩散研究综述[J].化学工业与工程，1999，（4）：

118-122.

　　[17]刘诗飞，詹予忠.重大危险源辨识及危害后果分析[M].北京：

化学工业出版社，2004.

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