油氣管道安全系統(tǒng)工程探討
本文從油氣儲運系統(tǒng)安全的重要性、油氣管道事故的特點著手,分析了油氣管道安全系統(tǒng)工程與傳統(tǒng)安全管理方法的主要不同之處。提出實施油氣管道安全系統(tǒng)工程的構(gòu)想,以確保油氣管道整體安全管理水平的提高:加大實施“HSE管理體系”的宣貫力度;加強管道安全方面的科研工作;提高管道檢測水平和能力;制定實施我國油氣管道風(fēng)險管理的規(guī)劃。
一、油氣儲運系統(tǒng)安全的重要性
由于儲運的介質(zhì)都是易燃、易爆、易揮發(fā)和易與靜電聚集的流體,有的還含有毒物質(zhì),一旦系統(tǒng)發(fā)生事故,泄漏的油氣極易起火、爆炸,釀成惡性災(zāi)害。石油工業(yè)中發(fā)生機率較高、難于控制和撲救且損失重大、后果嚴(yán)重的事故主要有三類:
?。保牼畤娛Э匾l(fā)的火災(zāi)、爆炸事故;
?。玻犛凸薜鹊幕馂?zāi)、爆炸事故;
?。常犛蜌庑孤┖蟮幕馂?zāi)、爆炸事故。
油氣儲運系統(tǒng)就占其中兩類。其原因是:油氣長輸管道具有管徑大、運距長、壓力高和輸量大的特點,它包括了管線、站場、通信系統(tǒng)、防腐設(shè)施等附屬系統(tǒng),是一巨大而復(fù)雜的工程。因各種原因造成管道泄漏、破壞均可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故。當(dāng)管道穿過人口稠密地區(qū)或接近重要設(shè)施時,大火將造成生命、財產(chǎn)的巨大損失;在邊遠(yuǎn)的荒漠山區(qū),往往滅火困難。站場和油庫的罐區(qū)集中儲存著大量油品,大型油罐火災(zāi)也是難以撲救的嚴(yán)重事故。油氣儲運系統(tǒng)的這些事故還會污染環(huán)境,給公共衛(wèi)生和環(huán)境保護帶來較長時間的負(fù)面影響。在社會日益重視公眾安全和環(huán)保的背景下,油氣儲運系統(tǒng)的安全受到廣泛的關(guān)注。
二、油氣管道事故的特點
?。保鹿试蚍治?br /> 我們可以從以往國內(nèi)外有關(guān)的事故統(tǒng)計中來找出管道事故的主要原因。
雖然國內(nèi)外的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分類方法有所不同,但可以表明,油氣管道的事故原因主要在外力干擾、腐蝕、材料缺陷引起。我國輸油管道的設(shè)備故障占較大比例,其中包括設(shè)備質(zhì)量及腐蝕引發(fā)的事故。
?。玻删€輸氣管道事故的特點
?。保梗梗茨辏吃拢玻橙赵诿绹聺晌髦?,一條36英寸天然氣管道破裂引發(fā)火災(zāi)。著火后形成的火球高500英尺,方圓300英尺處的建筑物受到輻射熱影響,毀壞了128套房屋,撤離了1500人,50多人受傷。
?。保梗梗的辏吩拢玻谷?,橫貫加拿大管道公司的一條管徑1067毫米天然氣管道在RapidCity附近破裂起火,50多分鐘后同一地點的另一條管徑914毫米氣管也爆裂著火。兩條管道分別停輸了15天、4天。后來查明第一條管道是外部腐蝕裂紋引起延性過載斷裂,后一事故是因火災(zāi)沒有及時撲滅引發(fā)次生性災(zāi)害。
美國運輸部安全辦公室NTSB關(guān)于天然氣管道的重大事故調(diào)查資料顯示,13次事故均著火,6次發(fā)生爆炸。他們研究了管道運行壓力與著火燃燒的半徑的關(guān)系,結(jié)論是燃燒半徑隨壓力增高而增大。具體為:
?。保┦鹿使艿肋\行壓力與著火燃燒的最大半徑可得出一條上限;
2)事故點均落在最下的線上,即同樣壓力下燃燒范圍較小;
?。常┤紵霃胶凸軓?jīng)]有直接關(guān)系。
上述事故舉例及研究表明,輸氣管道爆管一般均會著火,多數(shù)發(fā)生爆炸,若撲救不及時就會引發(fā)次生災(zāi)害,往往損失巨大。新澤西州的上述輸氣管道爆炸和火災(zāi),引發(fā)了關(guān)于發(fā)達(dá)國家人口稠密地區(qū)輸氣管道安全距離的討論,美、加等國對此進行了相關(guān)研究。
3.輸油管道事故的特點
?。保梗梗鼓辏对拢保叭?,美國Bellingham.WA,一條16英寸汽油管道因外力損傷斷裂,6600桶未加鉛汽油流入了穿過該城市的小河并著火,造成3人死亡、8人受傷。
?。保梗罚赌?、1984年因地震、山洪暴發(fā)分別使我國秦京線、鐵秦線管道斷裂跑油,經(jīng)濟損失巨大,環(huán)境污染嚴(yán)重。
輸油管道特別是成品油管道破裂泄漏事故著火的危險性大,油品污染環(huán)境將危害公眾健康并對環(huán)境有長期不良影響。
?。矗凸藁馂?zāi)的特點
油罐火災(zāi)中絕大多數(shù)發(fā)生在汽油等輕油及原油罐上,據(jù)統(tǒng)計原油和汽油罐火災(zāi)占油罐火災(zāi)的比例在我國是66%,前蘇聯(lián)為90%。大這些火災(zāi)的的危害更大,且更容易造成人員傷亡。1989年黃島油庫的原油罐火災(zāi)就是典型的例子。
三、油氣管道安全系統(tǒng)工程
為了預(yù)防事故發(fā)生、保障安全生產(chǎn),需要從安全法規(guī)的建立健全、安全管理、安全技術(shù)、職業(yè)衛(wèi)生等各方面來配合,以保障生產(chǎn)過程中人員、設(shè)備和環(huán)境的安全。建國以來特別是十一屆三中全會后,黨和政府非常重視安全生產(chǎn)和勞動保護的立法,建立健全了國家的安全管理及監(jiān)察機構(gòu)。2000年4月國務(wù)院頒布了“石油、天然氣管道保護條例”。今年6月29日我國第一部全面規(guī)范安全生產(chǎn)的專門法律“中華人民共和國安全生產(chǎn)法”經(jīng)第九屆全國人大常委會第28次會議通過,于2002年11月1日開始實施。國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗、檢疫總局正在起草“特種設(shè)備安全監(jiān)察條例”,包括對壓力管道檢測的法規(guī),將于年內(nèi)報國務(wù)院審批。中國石油和下屬各部門也在長期的安全管理中積累了豐富的經(jīng)驗,包括建立健全安全管理體系、建立各項規(guī)章制度、安全教育和培訓(xùn)、安全技術(shù)措施、安全檢查、總結(jié)評比、事故管理等方面。這種傳統(tǒng)的安全管理方法及工作程序有方法簡單、容易掌握、出結(jié)論所需時間短的優(yōu)點,但它著重在總結(jié)、評價過去,往往以是否發(fā)生重大事故或事故多少來評價安全性。實際上在一定條件下,事故隱患存在,但事故可能發(fā)生,也可能不發(fā)生,它具有偶然、隨機的性質(zhì),目前沒有出事故不能就說明系統(tǒng)很安全。另一方面,隨著生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展及環(huán)境變化,新的不安全因素又會出現(xiàn),僅僅從以前事故中總結(jié)找出的預(yù)防措施往往可能滯后。
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安全系統(tǒng)工程在二十世紀(jì)50年代起源于軍火工業(yè),近20多年在多個工業(yè)領(lǐng)域得到了推廣。它用系統(tǒng)工程的理論、方法,分析和研究系統(tǒng)中不安全因素的內(nèi)在聯(lián)系,檢查各種可能發(fā)生的事故的概率及其危險程度,做出定量及定性的評價。在一定投資、生產(chǎn)成本等約束條件下,把發(fā)生事故的可能性及造成的損失減到低限。根據(jù)風(fēng)險評估的結(jié)果,提出相應(yīng)的整改措施,把有限的資源最佳配置,以達(dá)到控制或消除事故的目的。
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油氣管道包括管線、站場、通信及防腐等設(shè)施,是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)。它的不安全因素及事故原因很多,涉及到系統(tǒng)本身、人、環(huán)境的相互關(guān)系,與管道工程的規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營、維護和搶修等各方面有關(guān)。運用安全系統(tǒng)工程理論、方法對油氣管道實施現(xiàn)代化的安全管理,提高管道系統(tǒng)整體安全,是當(dāng)前安全管理的重要任務(wù)。它與傳統(tǒng)的管理方法不同之處主要有:
?。保┕艿腊踩u估國際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布的ISO13623/2000“石油及天然氣管道輸送系統(tǒng)”管道設(shè)計部分的公共安全條文中規(guī)定:天然氣管道及通過高層建筑是大多數(shù)、公路交通繁忙及當(dāng)?shù)匾崖裨O(shè)有不少地下設(shè)施的地區(qū)的輸油管道,應(yīng)進行安全性評價。該規(guī)范要求根據(jù)五類事故根源設(shè)計、施工或操作失誤、材料或零件損壞、腐蝕、第三方活動、自然災(zāi)害所引發(fā)的事故頻率及危害性進行評價和風(fēng)險計算,結(jié)果與安全要求對比后得出結(jié)論,并提出降低危害至允許水平的建議。
2)管道風(fēng)險分析風(fēng)險是潛在的危險轉(zhuǎn)變成為事故的概率和損失程度的綜合。在一定條件下,杜絕事故發(fā)生不大現(xiàn)實,只能把事故的危害控制在當(dāng)時能夠接受的水平以下。通過風(fēng)險分析可以確定管道系統(tǒng)的風(fēng)險狀況,以便把改善安全的資金最佳配置。歐美等發(fā)達(dá)國家己將風(fēng)險分析方法應(yīng)用到油氣管道,對新建或已建管道進行風(fēng)險評估。
?。常龋樱殴芾眢w系這是近年來出現(xiàn)在國際石油天然氣工業(yè)的保障健康、公眾安全和環(huán)境保護的管理體系,是突出預(yù)防為主、領(lǐng)導(dǎo)承諾、全員參與、持續(xù)改進的現(xiàn)代化安全管理體系。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織1996年發(fā)布了ISO/CD14690“石油天然氣工業(yè)健康、安全和環(huán)境管理體系”。這一標(biāo)準(zhǔn)得到了世界各大石油公司的認(rèn)可。原中國石油天然氣總公司于1997年發(fā)布了SY/T6267-1997“石油天然氣工業(yè)健康、安全和環(huán)境管理體系”,并計劃從2000年開始,用三年時間建立和實施HSE管理體系,按照先國外、后國內(nèi)、先試點、后推廣的原則開展工作。2000年10月進入全面建立和實施階段。目前正在多個油田落實。
各部門需要根據(jù)SY/T6267-1997的框架內(nèi)容,結(jié)合本系統(tǒng)的特點,建立自己的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和細(xì)則并嚴(yán)格執(zhí)行。實施HSE管理體系是貫徹我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、推動石油企業(yè)與國際接軌并進入國際市場的重大步驟。認(rèn)真貫徹HSE管理體系需要我們樹立安全管理新觀念,摒棄舊的思維方式,在提高管理水平方面做大量工作。
?。矗┌踩a(chǎn)監(jiān)督機制若沒有強有力的監(jiān)督,完善的安全立法及規(guī)范則難以認(rèn)真執(zhí)行。現(xiàn)行的安全管理規(guī)范中都強調(diào)了監(jiān)督和審核,實行第三方監(jiān)督與行業(yè)內(nèi)部監(jiān)審相結(jié)合的體制。國家的第三方監(jiān)督要采取各種強制性措施包括立法、制裁及全員責(zé)任制等來確保生產(chǎn)安全。內(nèi)部監(jiān)督一方面對生產(chǎn)過程的人身和設(shè)備安全進行事先及事后的督促、檢查,帶有一定強制性;同時協(xié)助企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)抓好安全管理工作。
國家經(jīng)貿(mào)委2000年4月24日發(fā)布了“石油及天然氣管道安全監(jiān)督管理規(guī)定”,明確了對油氣管道系統(tǒng)的安全監(jiān)督管理規(guī)則,包括從設(shè)計到報廢全過程實施安全監(jiān)督管理的要求。
四、對實施油氣管道安全系統(tǒng)工程的構(gòu)想
近十多年來,我國在油氣管道安全的觀念、立法及管理等方面有很大進步。國家和石油天然氣總公司頒布的許多安全法規(guī)、管理規(guī)范都逐步或己經(jīng)與國際接軌。管道工程的設(shè)計、施工質(zhì)量是保證系統(tǒng)本質(zhì)安全的關(guān)鍵。近年建設(shè)的陜京輸氣管道、庫鄯輸油管道都進行了可靠性設(shè)計;西氣東輸管道正在做管道安全評價,包括管道可靠性、管材安全評價、環(huán)境安全評價等。管道施工實行施工監(jiān)督與工程監(jiān)理制。管道局系統(tǒng)正在貫徹執(zhí)行HSE管理體系。
我國已建油氣管道近2萬公里,其中東部許多管道運行已接近或超過20年,逐步進入后期多發(fā)事故階段。正在建設(shè)的西氣東輸工程有長達(dá)4000公里的高壓、大口徑天然氣管道,穿過自然條件惡劣、地質(zhì)條件復(fù)雜的西部地區(qū),下游連接人口稠密、經(jīng)濟發(fā)達(dá)的東部各省。油氣管道安全的重要性和緊迫性更為突出。在這種形勢下更需應(yīng)用安全系統(tǒng)工程的方法,搞好安全管理,提高油氣管道系統(tǒng)的整體安全水平。
用好安全系統(tǒng)工程方法,實現(xiàn)高效的現(xiàn)代化安全管理,還需要做大量工作。我們設(shè)想目前可以從下述幾方面開展工作:
1.加大實施“HSE管理體系”的宣傳、貫徹力度
要采用各種方式,如:宣傳、培訓(xùn)、專家講學(xué)、經(jīng)驗交流等手段,促進從領(lǐng)導(dǎo)、各級管理人員到全體職工牢固樹立新的安全觀念。管道安全包括了人身、設(shè)備和公眾安全、職業(yè)衛(wèi)生健康和環(huán)境安全的范疇。現(xiàn)代化的安全管理要從過去主要抓事故后的檢查、總結(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑皩﹄[患的預(yù)測、控制,把風(fēng)險降低到當(dāng)前可以接受的水平。安全管理的規(guī)劃、目標(biāo)、體制、方法、人員培訓(xùn)、專家評審等,均需按HSE管理體系的要求執(zhí)行。這些對管道企業(yè)還是新的課題,需要領(lǐng)導(dǎo)承諾、人人重視、全員參與,借鑒國內(nèi)外先進經(jīng)驗,嚴(yán)格貫徹執(zhí)行,才能取得真正良好的效果。
?。玻訌姽艿腊踩矫娴目蒲泄ぷ?br /> 在安全評估、風(fēng)險分析及可靠性設(shè)計中都應(yīng)用了概率論與數(shù)理統(tǒng)計方法來分析判斷事故發(fā)生的可能性。諸如管道的可靠性指標(biāo):單位長度管道故障率、平均故障間隔時間、平均故障修復(fù)時間等都是概率意義的數(shù)值。需要從大量子樣的分析中得到這些數(shù)值。油氣管道的這些數(shù)據(jù)只能從已有管道的事故統(tǒng)計中得到。歐美發(fā)達(dá)國家均有積累多年的管道事故數(shù)據(jù)庫,我國還剛起步,設(shè)計及計算時只能參考國外的數(shù)據(jù),不完全符合實際情況。陜京輸氣管道可靠性設(shè)計中輸氣管道故障率采用了歐洲輸氣管數(shù)據(jù)庫的資料。針對我國油氣管道事故特點進行調(diào)研,得出適合國情的事故數(shù)據(jù)資料并建立全國性的管道事故數(shù)據(jù)庫,是一項必要的基礎(chǔ)工作。風(fēng)險分析方法應(yīng)用于油氣管道的工作國外處于試驗推廣階段,我國也剛起步,有關(guān)風(fēng)險分析方法研究、評判尺度、油氣泄漏后危險評估,關(guān)于我國高粘易凝原油管道的流動保障的研究等方面,都需要有關(guān)的學(xué)科通力合作,結(jié)合我國工程實際,盡快開展工作,以期取得可以逐步應(yīng)用的定量分析的模型和方法。
?。常岣吖艿罊z測水平和能力
油氣管道檢測是預(yù)測事故隱患、為安全評價提供基礎(chǔ)資料的重要手段。國家經(jīng)貿(mào)委明確地規(guī)定了油氣管道全面檢測和一般性檢測的周期。隨著我國油氣管道總長度增加和管道服役年限的增長,管道檢測的任務(wù)日益繁重。盡快使檢測手段和方法現(xiàn)代化,提高檢測準(zhǔn)確性和精度,培養(yǎng)一支強大的檢測隊伍,是擺在我們面前的重要任務(wù)。
?。矗贫▽嵤┪覈蜌夤艿里L(fēng)險管理的規(guī)劃
對風(fēng)險正確、科學(xué)地識別、評價和有效地管理,將危害降低至目前可以接受的最低水平,是實施HSE管理體系最直接的目的,因此風(fēng)險管理是HSE管理體系各種要素的基礎(chǔ)。風(fēng)險評估應(yīng)該遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、綜合性及適用性的原則,才能得到高質(zhì)量的結(jié)果,達(dá)到預(yù)期的目的并取得良好的效果。這與我們對油氣管道系統(tǒng)事故的了解程度、對其危害性的認(rèn)識、評價方法的準(zhǔn)確性及評價人員的素質(zhì)等因素有關(guān)。美國從上世紀(jì)80年代己開展這方面的工作,近年來管道運輸安全處實施了風(fēng)險管理示范規(guī)劃的活動。截至1997年8月,已有12家油氣管道公司申請并被接受參加這項活動。每個公司都提交一份有特色的風(fēng)險管理計劃,己初步鑒定合格。到1998年還不是所有申請的公司都得到完全的認(rèn)證。我國從九十年代中期開始介紹和推動油氣管道風(fēng)險評價,在風(fēng)險管理推行過程中,有許多管理、研究工作要做。目前更需制定實施我國油氣管道風(fēng)險管理的規(guī)劃,明確工作目標(biāo)、計劃、各部門的職責(zé)、任務(wù),再逐步推行,以確保油氣管道整體安全管理水平的提高。
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