常壓儲罐完整性管理實踐及應(yīng)用

李 博

（中海油能源發(fā)展股份有限公司，北京 100027）

0 引言

儲罐是石油開采、生產(chǎn)儲運和石化生產(chǎn)等系統(tǒng)中的重要設(shè)備設(shè)施，其所儲存的化學(xué)品數(shù)量大、種類多且大多數(shù)易燃易爆、有毒有害，一旦發(fā)生事故則嚴重威脅人們生命財產(chǎn)安全。近年來，儲罐火災(zāi)、爆炸等事故時有發(fā)生，造成了嚴重的人員傷亡、環(huán)境污染和巨大的經(jīng)濟損失，儲罐的安全運行與管理面臨著巨大壓力，尤其是現(xiàn)在在低油價常態(tài)化的大背景下，石油石化行業(yè)資產(chǎn)所有者更是在積極尋求設(shè)備設(shè)施運維“降本、提質(zhì)、增值”的新辦法，以“信息化+數(shù)字化”為基礎(chǔ)的完整性管理正在從“錦上添花”變?yōu)椤把┲兴吞俊盵1-2]。

1 常壓儲罐完整性管理理念

儲罐完整性管理是儲罐管理和技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，是充分發(fā)揮儲罐效能，有效管控風險，實現(xiàn)儲罐保值增值及最大經(jīng)濟回報，促進企業(yè)降本增效的有效工具和手段。2019年，國家標準化管理委員會發(fā)布GB/T 37327—2019《常壓儲罐完整性管理》標準，明確了常壓儲罐開展完整性管理的內(nèi)容、方法和要求，進一步推動儲罐完整性管理模式的推廣應(yīng)用。

常壓儲罐完整性管理就是要采取“完整性管理”的理念和方法，以實現(xiàn)設(shè)備設(shè)施安全性、可靠性、經(jīng)濟性三者的最優(yōu)平衡為目標，對設(shè)備設(shè)施進行以“信息化+數(shù)字化”為基礎(chǔ)的全員、全要素、全生命周期的管理。

儲罐完整性管理內(nèi)涵是對儲罐的風險因素不斷進行識別和評價，持續(xù)采取各種管理和技術(shù)措施，將風險控制在可接受范圍之內(nèi)，保障常壓儲罐安全可靠、經(jīng)濟運行，實現(xiàn)常壓儲罐系統(tǒng)的、動態(tài)的、基于風險的全生命周期管理，并形成持續(xù)改進理的PDCA（Plan-Do-Check-Act，計劃、執(zhí)行、檢查和處理）循環(huán)。儲罐完整性的核心是對設(shè)備設(shè)施實現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的以風險管理為核心的科學(xué)管理，最大限度地發(fā)揮事故后維修、預(yù)防性維修、預(yù)測性維修以及主動性維修等維修方式的優(yōu)點，實現(xiàn)設(shè)備設(shè)施運行經(jīng)濟可靠[3-5]。

2 常壓儲罐完整性管理實踐及應(yīng)用

中海油能源發(fā)展股份有限公司（簡稱“海油發(fā)展”）擁有的150 余臺常壓儲罐，常壓儲罐是其非常重要的一類設(shè)備設(shè)施。儲罐完整性管理是一個系統(tǒng)性工程，海油發(fā)展通過現(xiàn)狀梳理、管理優(yōu)化、技術(shù)應(yīng)用、信息化建設(shè)等一系列工作全面推行儲罐完整性管理，有效提升儲罐管理水平，實現(xiàn)儲罐設(shè)備的經(jīng)濟可靠運行。

2.1 以調(diào)研梳理為基礎(chǔ)，摸清儲罐管理現(xiàn)狀與不足

現(xiàn)狀是管理水平提升的基礎(chǔ)，通過使用基于相關(guān)法律法規(guī)及標準規(guī)范等要求而建立的合規(guī)性檢查工具，從設(shè)計要求、建造單位資質(zhì)、使用登記、定期檢驗、維修改造等方面檢查內(nèi)容，對全部儲罐進行了系統(tǒng)檢查，系統(tǒng)梳理儲罐管理現(xiàn)狀，以便針對性改進。發(fā)現(xiàn)的儲罐問題匯總?cè)鐖D1 所示。

圖1 儲罐合規(guī)性檢查問題結(jié)果匯總

2.2 以管理優(yōu)化為引領(lǐng)，搭建儲罐完整性管理解決方案

為明確常壓儲罐管理內(nèi)容、要求與流程，解決常壓儲罐管理中做法不系統(tǒng)、只關(guān)注運行維護等問題，組織建立覆蓋常壓儲罐全生命周期的完整性管理方案。常壓儲罐完整性解決方案著重對可行性研究階段、設(shè)計階段、建造階段、運營維護階段和棄置階段完整性管理提出詳細的管理要求，保持常壓儲罐設(shè)備的完整性，實現(xiàn)本質(zhì)安全。全生命周期完整性管理流程如圖2 所示。

圖2 常壓儲罐全生命周期完整性管理流程

常壓儲罐完整性管理解決方案應(yīng)嵌套相關(guān)的技術(shù)方法，通過加強完整性技術(shù)應(yīng)用提高常壓儲罐本質(zhì)安全水平，主要包括：針對常壓儲罐本體的RBI（Risk Based Inspection，基于風險的檢驗）技術(shù)，針對工藝操作安全的HAZOP（Hazard-Operability，危險與可操作性）技術(shù)，針對動設(shè)備的RCM（Reliability Centered Maintenance，以可靠性為中心的維修）技術(shù)，針對安全儀表系統(tǒng)的SIL（Safety Integrity Level，安全完整性等級）技術(shù)，以及評估事故對周邊環(huán)境影響的QRA（Quantitative Risk Analysis，定量風險評價）技術(shù)等。

常壓儲罐完整性管理技術(shù)支撐體系如圖3 所示。

圖3 常壓儲罐完整性管理技術(shù)支撐體系示意

2.3 以風險評估為手段，系統(tǒng)評估儲罐運行風險

基于風險的理念是常壓儲罐完整性管理的核心，常壓儲罐風險管理主要包括常壓儲罐進行損傷模式識別，定性或定量評估，根據(jù)風險評估結(jié)果指定基于風險的檢驗策略，優(yōu)化檢驗檢測方案等。常壓儲罐及其附屬設(shè)備設(shè)施涵蓋了動、靜、電、儀等各種設(shè)備類型，因此需要根據(jù)不同設(shè)備設(shè)施類型選擇相應(yīng)的評估方法開展風險評估，如圖4 所示。

圖4 儲罐風險評估示意

以開展RBI 評估為例，通過對儲罐開展RBI 評估，發(fā)現(xiàn)罐體的較高風險主要分布在底板上，依據(jù)結(jié)果制定了相應(yīng)的檢驗策略，保障儲罐的本質(zhì)安全，如圖5 所示。

圖5 基于RBI 評估結(jié)果制定的檢驗策略示例

2.4 基于監(jiān)測檢測數(shù)據(jù)，開展合于使用評價

基于風險評價和檢測的結(jié)果，針對檢測發(fā)現(xiàn)缺陷的儲罐，進一步通過開展適用性評估，評價儲罐完整性狀態(tài)，從而為儲罐的安全運行與維護管理提供依據(jù)。針對機械損傷、腐蝕、自然與地質(zhì)災(zāi)害等產(chǎn)生的不同類型缺陷、損傷，推薦采用不同的評價方法進行合于使用評價，各方法匯總?cè)绫? 所示。

表1 常壓儲罐不同類型缺陷與損傷的評價方法

2.5 基于全生命周期成本，構(gòu)建經(jīng)濟完整性評價模型

經(jīng)濟完整性是儲罐完整性管理的重要組成部分，通過對儲罐進行全生命周期成本費用分析與管理，在確保安全可靠運行條件下，實現(xiàn)儲罐全生命周期費用最優(yōu)，最終達到安全性、可靠性與經(jīng)濟性的平衡與統(tǒng)一。經(jīng)濟完整性管理的內(nèi)容，主要包括全生命周期經(jīng)濟完整性方法及模型、設(shè)備投資回報分析方法、設(shè)備經(jīng)濟壽命分析方法、備品備件經(jīng)濟管理方法等，進而規(guī)范、指導(dǎo)經(jīng)濟完整性各項工作的開展。

2.6 以信息化手段為支撐，建立儲罐完整性管理平臺

信息系統(tǒng)是保障設(shè)備設(shè)施完整性管理建設(shè)系統(tǒng)高效開展的支撐工具，也是完整性管理成果展現(xiàn)的主要載體，為完整性管理工作的開展提供信息化保障。基于《常壓儲罐完整性管理解決方案》，按照完整性管理實施的思路，搭建常壓儲罐完整性管理數(shù)據(jù)平臺，主要功能模塊包括基礎(chǔ)信息和檔案管理模塊、風險管理模塊、檢驗檢測管理模塊、完整性評價管理模塊、維修維護管理模塊和統(tǒng)計分析模塊，實現(xiàn)持續(xù)改進的PDCA 循環(huán)，如圖6 所示。

圖6 常壓儲罐完整性管理信息系統(tǒng)設(shè)計示意

3 實施效果

3.1 通過加強基于風險的管理，全面提升儲罐本質(zhì)安全水平

通過對海油發(fā)展部分儲罐進行風險評估，辨識出中等風險儲罐占10.64%，高風險儲罐40.42%，全面的掌握儲罐風險狀況，并有針對性制定了檢測維護策略。針對中等風險儲罐開展了在線檢驗，發(fā)現(xiàn)1 臺有裂紋類危險缺陷、1 臺腐蝕嚴重。針對高風險儲罐開展了開罐全面檢驗，及時發(fā)現(xiàn)了坑狀腐蝕、基礎(chǔ)沉降超標、罐頂或罐底板穿孔、裂紋等各類嚴重安全隱患。

3.2 通過完整性管理模式的應(yīng)用，實現(xiàn)提質(zhì)降本增效

通過完整性管理模式應(yīng)用，儲罐存在的隱患問題明顯減少，設(shè)備維修率低，檢維修費用降低，在保證儲罐安全可靠的基礎(chǔ)上降低了成本。儲罐完整性管理推行基于風險及可靠性的檢驗維護策略，重點關(guān)注中高風險的儲罐，優(yōu)化檢測范圍和策略，在保證安全可靠的同時，減少全面檢驗儲罐的數(shù)量，延長檢驗周期，檢驗費用及停產(chǎn)造成的損失均明顯減少，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益，在保證安全合規(guī)運營的前提下，提質(zhì)降本增效。

3.3 以信息系統(tǒng)為載體，充分挖掘數(shù)據(jù)價值

通過儲罐完整性管理信息系統(tǒng)，海油發(fā)展系統(tǒng)梳理了儲罐各類數(shù)據(jù)信息，形成了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，有效提高了海油發(fā)展儲罐管理效率與水平，對5000 m3常壓儲罐進行三維建模，以形象直觀地展示常壓儲罐狀態(tài)。同時，通過對儲罐全生命周期信息數(shù)據(jù)定期進行統(tǒng)計、分析，并結(jié)合大數(shù)據(jù)等相關(guān)信息技術(shù)的應(yīng)用，可有效預(yù)判儲罐管理的發(fā)展變化趨勢，為管理決策提供參考。

4 結(jié)束語

儲罐完整性管理通過數(shù)據(jù)管理、風險評估、監(jiān)測檢測、完整性評價及維護維修的持續(xù)循環(huán)，系統(tǒng)、動態(tài)掌握儲罐風險，并有針對性制定優(yōu)化的管理策略，提高儲罐完整性管理水平。通過儲罐完整性管理應(yīng)用及實踐，海油發(fā)展建立了一套系統(tǒng)完善的儲罐完整性管理模式與方法，并取得了良好的效果，得到了上級公司的關(guān)注與認可，為儲罐安全與完整性管理貢獻了專業(yè)價值。未來隨著國家、行業(yè)及企業(yè)對儲罐管理要求和期望的不斷提高，儲罐完整性管理模式將會在國內(nèi)外更廣泛的范圍內(nèi)得到認可與推廣，并將成為眾多企業(yè)提升儲罐管理水平的有效方法和途徑。