基于模糊综合评价法的天然气管道风险评价研究

叶天宇 上海交通大学

基于模糊综合评价法的天然气管道风险评价研究

叶天宇 上海交通大学

随着国家经济的飞速发展，管道天然气全面取代人工煤气，成为市民百姓日常生活的首选。但因天然气管道泄漏而导致爆燃、火灾等重大事故频发，严重威胁到百姓的生命安全和财产损失，社会影响恶劣。本文基于我国城市燃气管道特点，运用模糊综合评价方法对城市天然气管网的风险评价进行深入研究。使用模糊综合评价法确定评价层次结构，建立评价体系，通过综合评价的风险值确定天然气管道的安全隐患处，有针对性地采取措施，同时，也为安全管理提供数据支持。

城市燃气 天然气管道 风险评价 模糊综合风险评价

1 绪论

1.1 研究意义

随着城市天然气管网覆盖面增大，近年来安全事故频发，形势严峻。通过总结事故经验，发现可能影响天然气管道失效的因素很多，因此需要使用合理的方法进行风险评估，明确风险程度以采取风控措施。

3.2 相关因素等级划分

1.2 国内外发展概况

1．2．1 外国发展概况

美国在管道风险评价方面的研究已趋向成熟。肯特撰写的《管道风险管理手册》总结了前20年美国境内油气长输管道在风险评价技术方面的成效。当然，因为该方法体系指标模型较为简单，实际运营中较为复杂的情况容易导致考虑不周。

1．2．2 国内发展概况

中国石油公司逐步形成了较成熟的管道半定量风险评价方法和系统的理论，该方法基于《风险管理指南》第三版相关内容，根据管道运行的实际情况对肯特法指标进行了部分修改，研发了风险评价软件RiskScore，制定了企业标准SY/T6891．1-2012《管道风险评价方法》。

2 研究方法及概念

2.1 模糊综合评价方法

模糊综合评价方法的特点是最终的评价结果以模糊集合表示，而不是一个绝对值。该方法运用隶属度原理，将定性评价改变为定量评价，不仅结果清晰、逻辑清楚，且能有效解决结构模糊问题或者很难进行量化处理的问题。

天然气管道失效相关因素复杂，使用模糊综合评价方法可全面考虑到各类影响因素，利用模糊数学将模糊信息定量化，应用加权平均方法对多个管道相关因素作定量评价，以此可以系统地解决燃气管道风险评价问题。

3 埋地天然气管道失效因素辨识和分析

国际公认的管道事故影响因素主要有管道腐蚀、外力破坏、设计与误操四大因素。

3.1 因素等级划分

误操作二级因素有：施工作业失误、人员素质、人员培训效果、操作规程制定与执行。二级因素包含多个三级因素：

施工操作失误包括施工管理措施和施工监督执行力；人员素质分为责任心和施工人员从业经验；人员培训效果分为基本知识掌握、培训计划和应急响应训练；操作规程的制定与执行分为操作规程制定、操作规程执行。

二级因素“操作规程制定与执行”的因素分级标准如下：

三级因素：操作规程制定。“壹”：有完备的操作规程，且具有可操作性；“贰”：有较完备的操作规程，并且规程极富可操作性；“叁”：制定了操作规程，不过其可操作性并不是很强；“肆”：制定了操作规程，但不具有可操作性；“伍”：未制定相应的操作规程。

三级因素：操作规程执行。“壹”：积极执行；“贰”：按照要求良好地执行；“叁”：执行情况并不是特别好；“肆”：执行情况差强人意；“伍”：没有按照操作规程开展工作。

4 天然气管道风险评价体系的设计与分析

4.1 管道模糊风险因素的结构模型

模糊综合评价步骤如下：

（4）综合评价：采用加权平均法，依据权重集合A={a1,a2,…,an}中各权重的大小，均衡兼顾所有因素进行综合评价。

4.2 风险控制措施

对于日常生产，应按照各管段风险值及风险等级，采取相应的控制措施，进行风险控制等级管理。由评价结果可知，公司管道失效主因是管道腐蚀和外力破损，建议针对这两项采取针对性的改进措施，做到事前控制和管理，降低风险等级，减少安全事故。

5 模糊综合评价法在实际案例中的应用及分析

5.1 事故可能性模糊综合评价

因素：操作规程设计；基本情况：良好；等级：贰。

因素：操作规程落实；基本情况：落实力度一般；等级：叁。

三级因素权重：

操作规程制定E411=(0．596 0．767 0．674 0．404 0．156)

三级因素权重：

操作规程落实E412=(0．363 0．607 0．720 0．607 0．363)

二级综合评价：

根据最大隶属原则，计算所得的五个隶属度中最大值为0．703，风险等级是“叁”级，管道失效事故发生概率中等。

5.2 事故后果严重性模糊综合评价

5．2．1 有形损失

因素：事故人口情况；基本情况：主要商业区和人口密集区；等级：伍。二级因素权重Top=0．28。

一级综合评价：

二级综合评价：

根据最大隶属原则，最大值为0．708，风险等级是“肆”级，事故后果非常严重。

5．2．2 无形损失

二级综合评价：

根据最大隶属原则，最大值为0．703，风险等级为“叁”级，事故后果严重性中等。

5．2．3 事故后果严重性事故后果严重性模糊评价

根据最大隶属原则，最大值为0．695，风险等级为“肆”级，事故后果严重性的等级为较严重。

5.3 风险值

事故发生可能性的模糊综合评价结果为L=(0．279 0．479 0．644 0．653 0．494)，设加权集q0=(1 3 5 7 9)，由加权计算方法计算风险值：

首先，归一化处理L=(0．109 0．188 0．253 0．256 0．194)

其次，加权计算法计算风险值：J=LTQ=5．76

同理，事故后果严重性加权值：J’=L’TQ=6．11

风险值OR =35．19。参照风险等级划分表，该风险值对应等级为较高风险。

6 结论及展望

对风险因素进行辨识和分析，确定因素权重，建立事故发生可能性和事故后果严重性的模型；计算得到事故发生可能性主要因素的风险值，根据风险等级采取控制措施，降低事故发生概率。

须建立城市天然气官网信息数据库，优化评价方法，进一步消除原有专家评价法主观因素较强带来的弊端；研发信息系统，借助物联网等高科技手段，做到事前管理，提高事故发生后采取应急措施的反应速度和处理效率。

[1]Wei Song, Pei Yang, Guosheng Yang, etc, Horror video recognition based on fuzzy comprehensive evolution. China Communications, 2014,11(14):86-94

[2]W.Kent Muhlbauer，管道风险管理指南——理念、技术及资源(第三版)[M]，北京：石油工业出版社，2014.5，29-183页

[3]石金凯，郭明宇，基于模糊综合评价法的热力管道施工方案比选研究及应用[J]，区域供热，2017，1，109-133