肯特評(píng)分法在輸油管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用及改進(jìn)

張 哲 呂明晏 汪是洋

（1.西南石油大學(xué)，成都 6105002；

2.中國(guó)石化集團(tuán)管道儲(chǔ)運(yùn)公司京唐輸油處，天津 300271；3.中國(guó)石油天然氣管道局管道投產(chǎn)運(yùn)行公司，河北 廊坊 065001）

經(jīng)驗(yàn)交流

肯特評(píng)分法在輸油管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用及改進(jìn)

張 哲1呂明晏2汪是洋3

（1.西南石油大學(xué)，成都 6105002；

2.中國(guó)石化集團(tuán)管道儲(chǔ)運(yùn)公司京唐輸油處，天津 300271；3.中國(guó)石油天然氣管道局管道投產(chǎn)運(yùn)行公司，河北 廊坊 065001）

介紹了肯特評(píng)分法及其評(píng)價(jià)步驟，利用肯特法吳起-延煉原油管輸工程進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。通過對(duì)肯特模型計(jì)算方法中風(fēng)險(xiǎn)分值換算的改進(jìn)，使相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值處于0～100分的范圍，且改進(jìn)公式表示分值越大、風(fēng)險(xiǎn)越高，易于理解，適合我國(guó)輸油管道的實(shí)際情況。應(yīng)用實(shí)例表明，改進(jìn)公式和原有模型評(píng)價(jià)結(jié)果一致。

風(fēng)險(xiǎn)分析；輸油管道；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)例；肯特評(píng)分法；改進(jìn)

輸油管道是一種既安全又可靠，且在正常運(yùn)行下對(duì)環(huán)境污染最小的運(yùn)輸方式。然而，當(dāng)輸油管道在使用過程中發(fā)生因腐蝕、第3方破壞或機(jī)械失效所造成的管道泄漏或管道破裂而導(dǎo)致事故時(shí)，管輸介質(zhì)本身的易燃、易爆和易擴(kuò)散性質(zhì)，會(huì)帶來人身健康威脅、設(shè)備損壞和環(huán)境污染等嚴(yán)重后果，而且長(zhǎng)輸管道周邊地區(qū)環(huán)境復(fù)雜多變，因此十分有必要對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，識(shí)別出對(duì)管道運(yùn)行安全性影響的最大風(fēng)險(xiǎn)因素，為采取有效的、優(yōu)先的事故預(yù)防措施、確保管道各環(huán)節(jié)可靠運(yùn)行提供有力依據(jù)[1]。

Muhlbauer管道風(fēng)險(xiǎn)分析法（也稱專家評(píng)分法，EST）是美國(guó)運(yùn)輸部（DOT）在對(duì)大量管道工程的研究經(jīng)驗(yàn)總結(jié)之后得出的。W Kent在《管道風(fēng)險(xiǎn)管理手冊(cè)》書中詳細(xì)地介紹了專家打分法。此法以風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)量指標(biāo)為基礎(chǔ)，對(duì)管道事故發(fā)生的概率和事故后果的嚴(yán)重程度按權(quán)重分配到各個(gè)危害因素，逐項(xiàng)評(píng)分，再將2者進(jìn)行組合得到各段管道的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)。管道相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)越高，即越安全[2]。

近年來，國(guó)外應(yīng)用Muhlbauer專家評(píng)分法進(jìn)行了大量成功案例，國(guó)內(nèi)此法應(yīng)用報(bào)道較少，本文應(yīng)用此方法對(duì)吳起-延煉原油管輸工程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和綜合評(píng)價(jià)。鑒于W Kent模型是基于美國(guó)工業(yè)管道運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)提出的，因此，其中一些指標(biāo)并不符合我國(guó)的實(shí)際情況，且模型計(jì)算結(jié)果難于理解和分析，需要對(duì)這些問題進(jìn)行改進(jìn)，找到適合我國(guó)輸油管道實(shí)際的修正模型。

1 評(píng)價(jià)步驟

1)管道分段。管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的特點(diǎn)在于，沿程的多樣性環(huán)境條件決定了管道各段風(fēng)險(xiǎn)大小不一，所以有必要對(duì)管道進(jìn)行分段。管道分段太少無疑會(huì)降低評(píng)價(jià)精度，而管段劃分過多又會(huì)增加數(shù)據(jù)采集、處理和維護(hù)等方面的成本，最好方法是在管段內(nèi)外部條件出現(xiàn)較大變化時(shí)插入分段點(diǎn)，影響變化的因素主要包括管徑、技術(shù)條件、水文、地質(zhì)狀況、土壤特性和人口分布等。

2)事故因子確定和權(quán)重賦值。按事故原因和產(chǎn)生的后果將每個(gè)管段的事故因子分為第3方破壞（third party）、腐蝕破壞（corrosion）、設(shè)計(jì)誤差（design）和違章操作（incorrect operations）4類，這4類總數(shù)最高400分[3]。其中每個(gè)事故因子又分解為多個(gè)影響因素，如圖1所示。

3)介質(zhì)危險(xiǎn)性評(píng)定。介質(zhì)危險(xiǎn)性分為急劇危險(xiǎn)和緩慢危險(xiǎn)，急劇危險(xiǎn)有爆炸、火災(zāi)和劇毒泄漏等，緩慢危險(xiǎn)有水源污染、潛在致癌物擴(kuò)散等。介質(zhì)危險(xiǎn)分由介質(zhì)燃燒性（Nf）、反應(yīng)性（Nr）、有毒性（Nh）以及長(zhǎng)期危險(xiǎn)性（RQ）4方面因素來評(píng)定。

4)泄漏沖擊指數(shù)的計(jì)算。泄漏沖擊指數(shù)由介質(zhì)危險(xiǎn)性和影響范圍綜合決定。

5)計(jì)算相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)。相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)Re等于事故因子指數(shù)S的和除以泄漏沖擊指數(shù)L，其數(shù)學(xué)模型為：

式中，T為第3方破壞因子指數(shù)，C為腐蝕因子指數(shù)，D為設(shè)計(jì)誤差因子指數(shù)，I為違章操作因子指數(shù)。

2 應(yīng)用實(shí)例及改進(jìn)

2.1 項(xiàng)目基本情況介紹

吳起-延煉原油管輸工程總投資12.58億元，管線全長(zhǎng)396.24 km，共有首末站各1座、插輸站6座、輸油站2座，管線途經(jīng)吳起、志丹、寶塔區(qū)、甘泉、富縣、洛川等5縣1區(qū)，起自石百萬輸油首站，止于洛川輸油末站，線路長(zhǎng)度272.49 km。設(shè)計(jì)任務(wù)量為600×104t/a，采用加熱輸送為主、加劑熱處理為輔的密閉輸油工藝。管線全程采用3種管徑，其中石百萬-雙河段79.20 km，φ323.9 mm管線；野山-甘泉段99.02 km，φ406.4 mm管線，甘泉-延煉段94.27 km，采用φ457 mm管線。

引發(fā)吳起-延煉輸油管道事故的主要危險(xiǎn)因素有自然災(zāi)害、人為事故、腐蝕穿孔和設(shè)備故障。根據(jù)管線走向和沿程環(huán)境條件，將對(duì)石百萬-雙河段（1單元）、野山-甘泉段（2單元）、甘泉-延煉段（3單元）3段進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析。

2.2 評(píng)價(jià)過程

參照肯特風(fēng)險(xiǎn)分析的基本模型，首先確定每個(gè)事故因子影響因素的分值，得到每段管道4個(gè)事故因子的各自得分（見表1～4），然后計(jì)算事故因子指數(shù)和（見表5），最后根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算每個(gè)管段的泄漏沖擊指數(shù)（見表6）。

表1 設(shè)計(jì)誤差因子指數(shù)Tab 1 Design index

表2 違章操作因子指數(shù)Tab 2 Incorrect operations index

表3 腐蝕因子指數(shù)Tab 3 Corrosion index

2.3 相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算

相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分值計(jì)算公式如下：

相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分值（0～20 000 分）=

表4 第3方破壞因子指數(shù)Tab 4 Third party damage index

表5 事故因子指數(shù)和Tab 5 Sum of accident factor indexes

表6 管道泄漏沖擊指數(shù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Tab 6 Pipeline Standard on the leak impact index

(400-概率評(píng)分值)×泄漏影響系數(shù)。 (3)

根據(jù)公式(3)計(jì)算各管段相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值結(jié)果見表7。

表7 各管段相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值Tab 7 Relative risk scores of three sections

2.4 評(píng)價(jià)結(jié)果分析及改進(jìn)

Schlechter等認(rèn)為，采用肯特模型進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)，相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)大于47.5，則認(rèn)為可以接受；相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)小于47.5，則認(rèn)為不可以接受[4]。由此可見，石百萬-雙河段（1 單元）相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值（Re）小于 47.5，有一定風(fēng)險(xiǎn)，需要采取提高管道安全性措施；野山-甘泉段（2單元）和甘泉-延煉段（3單元）2段的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值（Re）分別為 55.5 和 57.8，均大于 47.5，風(fēng)險(xiǎn)處于可接受的范圍內(nèi)，且整體來看，管段3安全性＞管段 2＞管段 1。

如果需要繪制矩陣圖和柱狀圖來進(jìn)一步分析管段的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，可以將公式(3)進(jìn)行變形，使得風(fēng)險(xiǎn)分值在0～100分[5]。改進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)分值計(jì)算模型為：

依照改進(jìn)公式計(jì)算得到的管段相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值，最安全狀態(tài)下得分為0，最易發(fā)生事故狀態(tài)下得分為100。改進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)值計(jì)算方法使風(fēng)險(xiǎn)值的相對(duì)性可以保持不變，易于理解，其分值越大，風(fēng)險(xiǎn)越高。應(yīng)用公式(4)計(jì)算得到的管段1、管段2和管段3的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值分別為5.24、3.56和3.38，說明管段1安全性＜管段2＜管段3，與改進(jìn)前模型計(jì)算結(jié)果一致。

然而，3段管道由于可變因素占據(jù)比例較高（分別為63.3%、59.9%和62.3%），所以依舊存在一定的風(fēng)險(xiǎn)?？梢栽诓辉黾油顿Y成本的前提下，加強(qiáng)管道管理來提高事故因子中可變因素分值，進(jìn)而提高管道相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值。

1)設(shè)計(jì)誤差因子中，已經(jīng)證明水壓試驗(yàn)對(duì)于檢測(cè)管道系統(tǒng)強(qiáng)度十分有效，如果采取高壓水壓試驗(yàn)，那么可以給此項(xiàng)賦值為24分。

2)違章操作因子中，按計(jì)劃定期對(duì)重要設(shè)備和儀器進(jìn)行維護(hù)，每次都有專人記錄檔案，則維護(hù)誤操作指數(shù)可以增加到12分。

3)第3方破壞因子中，和管道周邊地區(qū)居民搞好關(guān)系，加強(qiáng)群眾教育和宣傳力度，則此項(xiàng)可以最多增加到20分；固定人員定期巡線，提高巡線效率，則此項(xiàng)可以增加到15分。

3 結(jié)論

對(duì)某一輸油管道建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分體系時(shí)，應(yīng)該基于歷史事故風(fēng)險(xiǎn)因素統(tǒng)計(jì)，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行驗(yàn)證，最終通過管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)專家的審議后，才能制定適應(yīng)性更強(qiáng)的評(píng)分體系。利用肯特評(píng)分法對(duì)吳起-延煉原油管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明：

1）該輸油管道的管段2和3相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值大于47.5，可以接受；管段1相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值（37.5）小于47.5，需要加強(qiáng)管理措施，確保管道運(yùn)行安全性。

2）對(duì)現(xiàn)有的肯特評(píng)分法計(jì)算公式進(jìn)行改進(jìn)，使相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值處于0～100分的范圍，且改進(jìn)公式表示分值越大，風(fēng)險(xiǎn)越高，易于理解。應(yīng)用實(shí)例表明，改進(jìn)公式和原有模型評(píng)價(jià)結(jié)果一致。

3）對(duì)于管道經(jīng)過的地質(zhì)狀況復(fù)雜區(qū)（地震帶或其他活動(dòng)斷層部分）應(yīng)該另外進(jìn)行定性評(píng)估。

4）肯特評(píng)分法主要適用于長(zhǎng)輸埋地管道安全評(píng)價(jià)，其他敷設(shè)方式的管道需要修改評(píng)分原則。

[1]姚安林.論我國(guó)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略[J].天然氣工業(yè),1999,19(4):1-6.

[2]Muhlbauer W Kent.Pipeline risk management manual[M].Houston,USA:Gulf Publishing Company,1996:73-77.

[3]Schlechter W P G.Facility risk review as a means to addressing existing risks during the life cycle of a process unit,operating or facility[J].International Journal of Pressure Vessels and Piping,1996,66:387-402.

[4]馮斌,李大全,廖國(guó)威.改進(jìn)的油氣管道風(fēng)險(xiǎn)專家評(píng)分方法[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2008,27(11):4-8.

[5]Martin Fingerhut.Pipeline fitness-to-purpose certification[J].Pipe&Pipeline Int,2000,45(2):11-22.

TQ022.12+5

A DOI10.3969/j.issn.1006-6829.2011.01.015

2010-11-17