肯特评分法在输油管道风险评价中的应用及改进

张 哲 吕明晏 汪是洋

（1.西南石油大学，成都 6105002；

2.中国石化集团管道储运公司京唐输油处，天津 300271；3.中国石油天然气管道局管道投产运行公司，河北 廊坊 065001）

经验交流

肯特评分法在输油管道风险评价中的应用及改进

张 哲1吕明晏2汪是洋3

（1.西南石油大学，成都 6105002；

2.中国石化集团管道储运公司京唐输油处，天津 300271；3.中国石油天然气管道局管道投产运行公司，河北 廊坊 065001）

介绍了肯特评分法及其评价步骤，利用肯特法吴起-延炼原油管输工程进行了风险评价。通过对肯特模型计算方法中风险分值换算的改进，使相对风险值处于0～100分的范围，且改进公式表示分值越大、风险越高，易于理解，适合我国输油管道的实际情况。应用实例表明，改进公式和原有模型评价结果一致。

风险分析；输油管道；风险评价实例；肯特评分法；改进

输油管道是一种既安全又可靠，且在正常运行下对环境污染最小的运输方式。然而，当输油管道在使用过程中发生因腐蚀、第3方破坏或机械失效所造成的管道泄漏或管道破裂而导致事故时，管输介质本身的易燃、易爆和易扩散性质，会带来人身健康威胁、设备损坏和环境污染等严重后果，而且长输管道周边地区环境复杂多变，因此十分有必要对其进行风险评价，识别出对管道运行安全性影响的最大风险因素，为采取有效的、优先的事故预防措施、确保管道各环节可靠运行提供有力依据[1]。

Muhlbauer管道风险分析法（也称专家评分法，EST）是美国运输部（DOT）在对大量管道工程的研究经验总结之后得出的。W Kent在《管道风险管理手册》书中详细地介绍了专家打分法。此法以风险的数量指标为基础，对管道事故发生的概率和事故后果的严重程度按权重分配到各个危害因素，逐项评分，再将2者进行组合得到各段管道的相对风险数。管道相对风险数越高，即越安全[2]。

近年来，国外应用Muhlbauer专家评分法进行了大量成功案例，国内此法应用报道较少，本文应用此方法对吴起-延炼原油管输工程进行风险分析和综合评价。鉴于W Kent模型是基于美国工业管道运行经验提出的，因此，其中一些指标并不符合我国的实际情况，且模型计算结果难于理解和分析，需要对这些问题进行改进，找到适合我国输油管道实际的修正模型。

1 评价步骤

1)管道分段。管道风险评价的特点在于，沿程的多样性环境条件决定了管道各段风险大小不一，所以有必要对管道进行分段。管道分段太少无疑会降低评价精度，而管段划分过多又会增加数据采集、处理和维护等方面的成本，最好方法是在管段内外部条件出现较大变化时插入分段点，影响变化的因素主要包括管径、技术条件、水文、地质状况、土壤特性和人口分布等。

2)事故因子确定和权重赋值。按事故原因和产生的后果将每个管段的事故因子分为第3方破坏（third party）、腐蚀破坏（corrosion）、设计误差（design）和违章操作（incorrect operations）4类，这4类总数最高400分[3]。其中每个事故因子又分解为多个影响因素，如图1所示。

3)介质危险性评定。介质危险性分为急剧危险和缓慢危险，急剧危险有爆炸、火灾和剧毒泄漏等，缓慢危险有水源污染、潜在致癌物扩散等。介质危险分由介质燃烧性（Nf）、反应性（Nr）、有毒性（Nh）以及长期危险性（RQ）4方面因素来评定。

4)泄漏冲击指数的计算。泄漏冲击指数由介质危险性和影响范围综合决定。

5)计算相对风险数。相对风险数Re等于事故因子指数S的和除以泄漏冲击指数L，其数学模型为：

式中，T为第3方破坏因子指数，C为腐蚀因子指数，D为设计误差因子指数，I为违章操作因子指数。

2 应用实例及改进

2.1 项目基本情况介绍

吴起-延炼原油管输工程总投资12.58亿元，管线全长396.24 km，共有首末站各1座、插输站6座、输油站2座，管线途经吴起、志丹、宝塔区、甘泉、富县、洛川等5县1区，起自石百万输油首站，止于洛川输油末站，线路长度272.49 km。设计任务量为600×104t/a，采用加热输送为主、加剂热处理为辅的密闭输油工艺。管线全程采用3种管径，其中石百万-双河段79.20 km，φ323.9 mm管线；野山-甘泉段99.02 km，φ406.4 mm管线，甘泉-延炼段94.27 km，采用φ457 mm管线。

引发吴起-延炼输油管道事故的主要危险因素有自然灾害、人为事故、腐蚀穿孔和设备故障。根据管线走向和沿程环境条件，将对石百万-双河段（1单元）、野山-甘泉段（2单元）、甘泉-延炼段（3单元）3段进行风险评价分析。

2.2 评价过程

参照肯特风险分析的基本模型，首先确定每个事故因子影响因素的分值，得到每段管道4个事故因子的各自得分（见表1～4），然后计算事故因子指数和（见表5），最后根据实际情况计算每个管段的泄漏冲击指数（见表6）。

表1 设计误差因子指数Tab 1 Design index

表2 违章操作因子指数Tab 2 Incorrect operations index

表3 腐蚀因子指数Tab 3 Corrosion index

2.3 相对风险值计算

相对风险分值计算公式如下：

相对风险分值（0～20 000 分）=

表4 第3方破坏因子指数Tab 4 Third party damage index

表5 事故因子指数和Tab 5 Sum of accident factor indexes

表6 管道泄漏冲击指数评分标准Tab 6 Pipeline Standard on the leak impact index

(400-概率评分值)×泄漏影响系数。 (3)

根据公式(3)计算各管段相对风险值结果见表7。

表7 各管段相对风险值Tab 7 Relative risk scores of three sections

2.4 评价结果分析及改进

Schlechter等认为，采用肯特模型进行风险分析时，相对风险数大于47.5，则认为可以接受；相对风险数小于47.5，则认为不可以接受[4]。由此可见，石百万-双河段（1 单元）相对风险值（Re）小于 47.5，有一定风险，需要采取提高管道安全性措施；野山-甘泉段（2单元）和甘泉-延炼段（3单元）2段的相对风险值（Re）分别为 55.5 和 57.8，均大于 47.5，风险处于可接受的范围内，且整体来看，管段3安全性＞管段 2＞管段 1。

如果需要绘制矩阵图和柱状图来进一步分析管段的风险评价结果，可以将公式(3)进行变形，使得风险分值在0～100分[5]。改进风险分值计算模型为：

依照改进公式计算得到的管段相对风险值，最安全状态下得分为0，最易发生事故状态下得分为100。改进风险相对值计算方法使风险值的相对性可以保持不变，易于理解，其分值越大，风险越高。应用公式(4)计算得到的管段1、管段2和管段3的相对风险值分别为5.24、3.56和3.38，说明管段1安全性＜管段2＜管段3，与改进前模型计算结果一致。

然而，3段管道由于可变因素占据比例较高（分别为63.3%、59.9%和62.3%），所以依旧存在一定的风险。可以在不增加投资成本的前提下，加强管道管理来提高事故因子中可变因素分值，进而提高管道相对风险值。

1)设计误差因子中，已经证明水压试验对于检测管道系统强度十分有效，如果采取高压水压试验，那么可以给此项赋值为24分。

2)违章操作因子中，按计划定期对重要设备和仪器进行维护，每次都有专人记录档案，则维护误操作指数可以增加到12分。

3)第3方破坏因子中，和管道周边地区居民搞好关系，加强群众教育和宣传力度，则此项可以最多增加到20分；固定人员定期巡线，提高巡线效率，则此项可以增加到15分。

3 结论

对某一输油管道建立风险评分体系时，应该基于历史事故风险因素统计，并对相关数据资料进行验证，最终通过管道风险评价专家的审议后，才能制定适应性更强的评分体系。利用肯特评分法对吴起-延炼原油管道的风险评价表明：

1）该输油管道的管段2和3相对风险值大于47.5，可以接受；管段1相对风险值（37.5）小于47.5，需要加强管理措施，确保管道运行安全性。

2）对现有的肯特评分法计算公式进行改进，使相对风险值处于0～100分的范围，且改进公式表示分值越大，风险越高，易于理解。应用实例表明，改进公式和原有模型评价结果一致。

3）对于管道经过的地质状况复杂区（地震带或其他活动断层部分）应该另外进行定性评估。

4）肯特评分法主要适用于长输埋地管道安全评价，其他敷设方式的管道需要修改评分原则。

[1]姚安林.论我国管道风险评价技术的发展战略[J].天然气工业,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]冯斌,李大全,廖国威.改进的油气管道风险专家评分方法[J].油气储运,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