城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和控制

1、浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 鄭津洋教授浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所所長高壓過程裝備與安全教育部工程研究中心主任2009年10月12曰t-UBM.jsirf.!11r主要內(nèi)容1、概述2.風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)3.事故類型和原因分析風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)5.若干建議:I浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 1.1城市燃?xì)夤艿赖陌l(fā)展概況HI2004年我國城市燃?xì)饽旯饬恳堰_(dá)980億立方米（以人工煤氣計(jì)），其中天然氣供氣量已經(jīng)打破城市燃?xì)猓ㄈ斯っ簹?、LPG、天然氣）三足鼎立的局面,達(dá)到42%的供氣比例；用氣人口2.78億；燃?xì)馄占奥蔬_(dá)到815%。在全國660個(gè)設(shè)市城市中，己有600多個(gè)城市建有城市燃?xì)庠O(shè)施

2、，絕大部分城市居民都已使用燃?xì)狻?001年金冋鮭麗世代骨道狀況我曾追燃弋人工煤叫LPG&計(jì)564193011971411147W占比例2A-L11.64B.3100RWL鷺1.2我國天然氣管網(wǎng)分類低壓配氣管網(wǎng)P005Mpa中壓配氣管網(wǎng)B0.005Mpap2Mpa中壓配氣管網(wǎng)A0.2Mpap4Mpa高壓配氣管網(wǎng)B04Mpap8Mpap31.4(7500kcal/m3)B組14.66314(35007500kcal/m3總硫（以硫計(jì)）含量mg/m3=150=270480硫化氫含童mg/n?=6=20實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)二氧化碳含屋（體積）505020200200100100PH值8.56.56.54.54.5

3、極化電流密度mA/m20.2TOCT9.015-74門:ft4城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)定義為失效（或危險(xiǎn)）后果（用c表示）和失效可能性（用F表示）的乘積。失效可能性指失效的概率;失效后果主要有：經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡.環(huán)境破壞.對(duì)供氣系統(tǒng)的影響、維修費(fèi)用、對(duì)社會(huì)影響等。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法分為定性、定量兩種，二者之間的稱為半定量方法。長按二維碼關(guān)注公眾號(hào)每天都能免赍獲取安全刪公眾號(hào):EHS無止境丹示桂雙重預(yù)防機(jī)制合賬應(yīng)急預(yù)案安全管理規(guī)劃與總結(jié)消防.錢筑.環(huán)詭公路.礦業(yè)聲各種安全刪加入我們提升自己浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 #MRUMn4.1定性評(píng)價(jià)方法:定性評(píng)估法是一種典型的模糊分析

4、方法,可對(duì)資源、威脅、脆弱性進(jìn)行快捷的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,同時(shí)對(duì)現(xiàn)有的防范措施進(jìn)行評(píng)估,從主要的角度對(duì)風(fēng)向成分進(jìn)行分析,在實(shí)際中已得到廣泛運(yùn)用。預(yù)先危險(xiǎn)分析（PHA）危險(xiǎn)和可操作性研究（HAZOP）安全檢查表法事件樹分析矩陣分析法1-浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 矩陣分析法矩陣分析法是將失效可能性和失效后果的嚴(yán)重性列入4X4的風(fēng)險(xiǎn)矩陣中（下圖），按高風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)來分級(jí)。（美國石油學(xué)會(huì)API581提供）7效可能ABCD果嚴(yán)重頻繁發(fā)生很可能發(fā)生有時(shí)可能發(fā)生不太可能發(fā)生I災(zāi)難的9864II嚴(yán)重的8753皿輕度的6542IV輕微的4321失效后果嚴(yán)重性劃分為I

5、、H、皿、IV四個(gè)等級(jí)I級(jí)災(zāi)難的：有人員死亡，引起公眾不能食用的污染事件大面積環(huán)境公害，設(shè)備損壞導(dǎo)致停工90天以上。II級(jí)嚴(yán)重的：致傷人員喪失工作能力,給公眾造成傷害，設(shè)備損壞導(dǎo)致1090天停工區(qū)域性損失。m級(jí)輕度的：人員受到不喪失工作能力的傷害,環(huán)境污染小,停工1io天。IV級(jí)輕微的：無人員傷害設(shè)備攝壞輕微。失效可能性劃分為A、B.C.D級(jí)A頻繁發(fā)生：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)前10年發(fā)生1次或1次以上事故，概率P10-1/aB很可能發(fā)生：2X10-2/aV概率P10-1/a心有時(shí)可能發(fā)生：2X10-3/aV概率PS2X10-2次/a。不大可能發(fā)生：概率PS2X10-3次/a浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 #浙江大學(xué)

6、化工機(jī)械研究所 Mi卜；4.2定量評(píng)價(jià)方法HRU定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法利用概率結(jié)構(gòu)力學(xué)、有限元方法、斷裂力學(xué)、可靠性與維修技術(shù)和各種強(qiáng)度理論，對(duì)管道的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)和決策。它必須建立在大量設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行資料的基礎(chǔ)上，建立完善的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并掌握裂紋缺陷的擴(kuò)展規(guī)律和管材的腐蝕速率，由此運(yùn)用確定性或不確定性方法來建立評(píng)估的數(shù)學(xué)模型，然后進(jìn)行分析求解。模擬仿真法排隊(duì)論方法定量概率評(píng)估方法道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法肯特(W.Kent.Muhlbauer)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法傷害(或破壞)范圍評(píng)價(jià)法浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 #肯特管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法肯特管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法是在求取管道相對(duì)

7、風(fēng)險(xiǎn)數(shù)大小的基礎(chǔ)上，確定管道危險(xiǎn)程度浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 第三方破壞指數(shù)第三方破壞是指非管道營運(yùn)單位工作人員造成的管道意外破壞，它與管道的最小埋深、管道所經(jīng)地域活動(dòng)水平、地上管道設(shè)備、公眾教育、線路狀況及巡線頻率等因素有關(guān)，但不包括人為的蓄意破壞。A.最小埋深020B.活動(dòng)水平020C.地上管道保護(hù)設(shè)施010D.巡線頻率015E公眾教育015F.線路狀態(tài)05G.單號(hào)呼叫系統(tǒng)015合計(jì)0100廠該系統(tǒng)設(shè)置專用電話號(hào)碼供即將在管線附近施、工的單位或個(gè)人，通知道營運(yùn)單位、政府管理部門和管線負(fù)責(zé)人，以便臨時(shí)給岀施工處埋輪鷹工勰熾有關(guān)的管道事故。浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所浙江大學(xué)化

8、工機(jī)械研究所Al管道在空氣中的暴露方式A大氣腐蝕A2大氣類型010A3保護(hù)層B.內(nèi)腐蝕B1介質(zhì)腐蝕性010B2內(nèi)腐蝕保護(hù)010C1陰極保護(hù)010C2保護(hù)層C3土壤腐蝕性03C4使用年限C埋地金屬腐蝕C5其他金屬埋地物C6交流電干擾C7應(yīng)力腐蝕C&測(cè)試樁C9密間隔管地電位0100C10管道豬合計(jì)設(shè)計(jì)指數(shù)A鋼管安全指數(shù)020B系統(tǒng)安全指數(shù)020C疲勞指數(shù)015D水擊指數(shù)010E水壓試驗(yàn)指數(shù)025F.土壤移動(dòng)指數(shù)010合計(jì)0100浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 錯(cuò)誤指數(shù)A.設(shè)計(jì)A1危險(xiǎn)有害因素辨識(shí)04C.操作C1.操作規(guī)程07A2達(dá)到最大允許工作壓力的可能性012C2.SCADA系統(tǒng)

9、05A3安全系統(tǒng)010C3.藥檢02A4材料選擇02C4.安全管理02A5.設(shè)計(jì)檢査02C5.安全檢査02B.施工B1.施工檢驗(yàn)010C6.培訓(xùn)010B2.材料02C7.機(jī)械故障保護(hù)裝置07B3.接頭02D.維護(hù)D1.維護(hù)記錄02B4.回填02D2維護(hù)計(jì)劃03B5.儲(chǔ)運(yùn)保護(hù)與組對(duì)控制02D3.維護(hù)作業(yè)指導(dǎo)書010B6保護(hù)層02合計(jì)0100A.介質(zhì)危險(xiǎn)分A1急性介質(zhì)危險(xiǎn)分N介質(zhì)可燃性分值04凡介質(zhì)化學(xué)活性分值04Nh介質(zhì)毒性分值04A2.慢性危害分010合計(jì)022B.泄漏影響系數(shù)B1泄漏分值06B2人口密度分值04B=B1/B206指數(shù)和二第三方破壞+腐蝕指數(shù)+設(shè)計(jì)指數(shù)+錯(cuò)誤指數(shù)泄漏影響系數(shù)=管

10、道的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù):相對(duì)鞏險(xiǎn)數(shù)=泄鳥霊篇集數(shù)介質(zhì)危險(xiǎn)指數(shù)影響系數(shù)相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)越大，管道安全性越高Qg=ap亞音速流動(dòng)的氣體泄漏質(zhì)量流量瞬時(shí)排放(1)介質(zhì)泄漏擴(kuò)散危害程度評(píng)價(jià)泄漏量估算音速流動(dòng)的氣體泄漏質(zhì)量流量泄漏危害范圍連續(xù)排放c(x.y,z)=exp(x-ut)2浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所(2)爆炸危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)TNT當(dāng)量法AWfQf=nvnooolOOOkgTNT爆炸時(shí)的沖擊波超壓距離Rio(x/m567891()1214PMIPa2.942.061.671.270.950.760.500.33距離RMm1618202530354045APiow/MPa0.2350.170.12

11、60.0790.0570.0430.0330.027距離Rio(x/m505560657075AP1005/1風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估Li;.建立燃?xì)夤艿赖男畔?shù)據(jù)庫豐富燃?xì)夤艿肋\(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)庫，使管道信息數(shù)據(jù)庫具有規(guī)范性和通用性，為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系做好基本數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)庫內(nèi)容:歷史資料的調(diào)查：包括管道及附件設(shè)計(jì).施工、制造、維修、檢驗(yàn)和竣工資料等；管道失效事故及技術(shù)處理資料;環(huán)境因素，包括地面.地下設(shè)施、違章建筑、交通、人口以及地貌、土壤、氣象、地下水等資料;人口因素狀況、管理機(jī)制、管理模式等數(shù)據(jù);長按二維碼關(guān)注公眾號(hào)每天都能免赍獲取安全刪公眾號(hào):EHS無止境丹示桂雙重預(yù)防機(jī)制合賬應(yīng)急預(yù)案安全管理規(guī)劃與總結(jié)消防

12、.錢筑.環(huán)詭公路.礦業(yè)聲各種安全刪加入我們提升自己浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 :管網(wǎng)抽樣檢驗(yàn)結(jié)合管道材料、氣源性質(zhì)、管道附近地面、地下設(shè)施情況，管道埋深情況,交通情況，居民分布狀況以及地區(qū)位置重要性等，確定地面開挖位置。根據(jù)確定的開挖位置，進(jìn)行開挖和檢驗(yàn)。檢驗(yàn)內(nèi)容為：管道材料、管道尺寸.管道壁厚、接頭類型、接頭結(jié)構(gòu)、可燃?xì)怏w檢漏.土壤類型、土壤水份、植物根系.管道埋深、防腐層外觀、防腐層類型、防腐層厚度等。失效可能性預(yù)測(cè)根據(jù)大量失效的統(tǒng)計(jì)分析，一般認(rèn)為，埋地管道的失效主要由四個(gè)方面的因素構(gòu)成，即第三方破壞、腐蝕破壞、設(shè)計(jì)與施工失誤和操作失誤。通過分析以上四個(gè)因素，可估算出管

13、道的失效可能性。.失效后果嚴(yán)重度預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)失效后果嚴(yán)重度涉及的主要因素有：失效造成的人身傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、對(duì)環(huán)境的影響、對(duì)供氣系統(tǒng)的影響.維修費(fèi)用、對(duì)社會(huì)影響等。確定高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法確定高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，在此基礎(chǔ)上對(duì)管道完整性維護(hù)決策進(jìn)行優(yōu)化，從而科學(xué)的分配維護(hù)資源，采取經(jīng)濟(jì)合理性的措施提高管道安全性。確定優(yōu)化的檢驗(yàn)策略即確定檢驗(yàn)周期、風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別、檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)方法：檢驗(yàn)方法需要有針對(duì)性和有效性，不同的運(yùn)行損傷機(jī)理和失效模式應(yīng)采用不同的檢驗(yàn)方法,這主要依賴的是檢驗(yàn)人員的水平和能力Ommw確定可接受風(fēng)險(xiǎn)：由政府的有關(guān)部門和企業(yè)主管單位綜合多方面因素確定。在滿足風(fēng)險(xiǎn)降低要求下選擇相應(yīng)檢驗(yàn)方

14、法可以降低檢驗(yàn)成本。合理的檢驗(yàn)周期：要確保在下一次檢驗(yàn)到來之前，設(shè)備的各種損傷、退化、劣化不致影響安全使用。檢驗(yàn)周期的確定至少要考慮以下五個(gè)因素:同類設(shè)備在國內(nèi)外使用的歷史經(jīng)驗(yàn)；中國法規(guī)規(guī)范的要求；設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；含缺陷設(shè)備完整性評(píng)估與壽命預(yù)測(cè)結(jié)果;國內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu)的指導(dǎo)建議。浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 RUIL一anihnhj確定降低風(fēng)險(xiǎn)的措施從兩方面考慮:(D通過降低失效可能性調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)(2)通過提高檢驗(yàn)有效性調(diào)整風(fēng)險(xiǎn).完整性管理燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估本身是一項(xiàng)循環(huán)進(jìn)行、不斷優(yōu)化、自我更新的工程活動(dòng)，對(duì)這些技術(shù)性的工作流程應(yīng)加以詳細(xì)規(guī)范化，以利于總結(jié)和經(jīng)驗(yàn)交流。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)

15、行認(rèn)證也是一個(gè)總要的環(huán)節(jié)，可以確保評(píng)估結(jié)果有效并與實(shí)際的操作經(jīng)驗(yàn)相符。:52降低風(fēng)險(xiǎn)的措施A、定期檢測(cè)管道工作情況和周圍環(huán)境并確定合理的保護(hù)措施檢測(cè)內(nèi)容:土壤腐蝕性雜散電流大小三層PE防腐管防腐層在線檢測(cè)裝置檢測(cè)原理防腐層成型后的鋼管經(jīng)水冷卻后，進(jìn)入浮動(dòng)探頭，這時(shí)主機(jī)輸出高頻高壓放電一級(jí)，當(dāng)防腐層耐電壓能力不夠或有漏點(diǎn)、針孔時(shí)，導(dǎo)電橡膠環(huán)（板）就會(huì)產(chǎn)電，并調(diào)整到按防腐層規(guī)定的檢測(cè)電壓，輸送給浮動(dòng)探頭的導(dǎo)電橡膠環(huán)（板）作為生放電，擊穿空氣與鋼管金屬基體，接地裝置形成閉合回路，漏點(diǎn)處放電打火,漏點(diǎn)處打火時(shí)主機(jī)內(nèi)高壓電源的變壓器里的線包電壓發(fā)生變化，經(jīng)檢測(cè)電路測(cè)得的脈沖電壓，經(jīng)放大延時(shí)后，使繼電器動(dòng)

16、作輸出漏點(diǎn)信號(hào)，此信號(hào)驅(qū)動(dòng)報(bào)警蜂鳴器進(jìn)行聲、光報(bào)警，同時(shí)打標(biāo)機(jī)動(dòng)作在管子防腐層漏點(diǎn)處噴涂標(biāo)記。tLIJ、，:!II:土壤腐蝕性檢測(cè)包括：土壤含水率、土壤電阻率、土壤酸堿度、氧化還原電位、管地電位等。杭州市土壤測(cè)試調(diào)査結(jié)果電阻率（Q-m）氧化還原電位（mv）Ph值極化電流密度城北（8個(gè)點(diǎn)15.781.0921965.66.00.100.16城南（7個(gè)點(diǎn)）21.4109.51122254.55.80.0070.009城西（4個(gè)點(diǎn)）18.277.8981253.96.60.110.23城東（5個(gè)點(diǎn)）31.469.9891064.15.90.04（M3市中心（5個(gè)點(diǎn)）42.771.01072184.5

17、6.20.080.12下沙、濱江區(qū)（11個(gè)點(diǎn)）46.58&41252444.96.80.10（M3參考：杭州市地下燃?xì)怃摴芨g分析及犧牲陽極保護(hù)應(yīng)用研究與土壤勘測(cè)分析規(guī)程測(cè)量結(jié)果比較可得：杭州市土壤的腐蝕程度介于中等腐蝕和弱腐蝕之間，城東、城西.城北某些區(qū)域的腐蝕程度為強(qiáng)腐蝕。浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 犧牲陽極法與外加電流法比較優(yōu)劣:1外加電流法是將被保護(hù)金屬與電源負(fù)極相連；犧牲陽極法是將保護(hù)金屬與電位更負(fù)的犧牲陽極相連。P一、2犧牲陽極法具有不需要外加電源、不會(huì)干擾臨近金屬設(shè)施、無需征地或占用其他建構(gòu)筑物.保護(hù)電流利用率高等，因此特別適合于城市范圍內(nèi)的埋地鋼管防腐蝕。3

18、外加電流法保護(hù)范圍大、適合范圍廣、激勵(lì)電勢(shì)及輸出電流高、綜合費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但會(huì)產(chǎn)生干擾電流而影響其他管線及建筑物，且還需要征地或占用建筑物，因此在實(shí)施時(shí)會(huì)帶來較大的困難，故適合用于長輸管線或市郊管線的防腐。4各自施工要求不同。r|檢測(cè)陰極保護(hù)法效果:測(cè)量陰極保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)電位，是否滿足設(shè)計(jì)要求。用超聲波檢測(cè)管道壁厚，與初始壁厚比較壁厚變化是否滿足要求。測(cè)量土壤的導(dǎo)電性，確保陰極保護(hù)能建立起連續(xù)的電路。、加強(qiáng)工程材料的質(zhì)量管理城市燃?xì)夤こ套鳛槌鞘谢A(chǔ)設(shè)施之一，是按照30年使用壽命設(shè)計(jì)施工的,工程管材、設(shè)備的質(zhì)量直接影響整個(gè)工程的使用年限，管材設(shè)備從設(shè)計(jì)、選型、招標(biāo)、質(zhì)檢、采購、運(yùn)輸.庫存到施工的整個(gè)過程要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。D、管道焊接嚴(yán)格要求I、管道焊接前必須檢査管子外觀，符合要求才準(zhǔn)使用；=1=1n、焊接前先將管材，管件放置現(xiàn)場(chǎng)一定