城镇燃气管网完整性管理体系分析及建议

2018-08-31王良春郑青川

石油工业技术监督 2018年8期

王良春，郑青川

巴中市兴圣天然气有限责任公司（四川巴中 636000）

城镇燃气管网完整性管理工程是一项复杂的综合工程。近年来，随着天然气大范围普及，城镇燃气公司迅猛发展。据统计，20余年来我国燃气公司从最先的数百家发展到2万多家[1]。因燃气公司发展历史不同、投资来源不同、管道运行管理理念不同，造成不同燃气公司对燃气管网完整性管理的认识也不一致。

城市燃气管网完整性管理是在油气长输管道完整性管理成功实施的基础上提出的[2]，由于城市燃气管网系统体系不再单一，管道运行压力多级，管道种类繁多、节点多、范围广，用气用户结构复杂，社会因素影响大。我国人口基数大，城镇化不断发展，城镇燃气管网完整性管理还在进行探索的初级阶段[3]。因此，加强我国城镇燃气管网完整性管理研究迫在眉睫。

1 燃气管网完整性管理现状

1.1 燃气管网完整性管理社会因素

社会因素主要体现在如下几个方面：①燃气管网完整性管理涉及面广、不同企业交涉多，协调工作量大；②不同企业设计、施工、验收标准差异大；③管网周边环境变化迅速，用户对燃气依赖，燃气管网完整性管理易受本地政府各部门的干预；④非国有资本大量涌入城市燃气行业，燃气企业数量增多，企业之间竞争激烈。因此，不同燃气企业燃气管网完整性管理水平参差不齐，在资金压力、协调管理、燃气施工、管网巡检、维护保养等方面面临压力。

1.2 燃气管网特点

燃气公司所辖管道建设年限不同，同一时期建设的管道，材质、管径也不尽相同，且管道变径次数多；城市燃气用户结构复杂，包括民用、商服、工业用户；城市燃气管网多数仅采取外防腐层防腐，杂散电流干扰普遍很严重；城市道路、通讯电缆、电力电网、城市供水建设、改造等工程增加了管网第三方破坏风险；相对于长输管道，信息化程度不高，自控水平差，管理被动；抢修时资源配备不足，专业技术人员相对匮乏；燃气管道多敷设于经济发达、人口集中地区，一旦发生事故，人员、财产损失大，环境污染重，社会影响恶劣。为了确保燃气管网安全运行，完整性管理作为一种更先进的安全管理模式取代安全管理、风险管理，势在必行[4-7]。

1.3 燃气管网完整性管理现状

目前，城镇燃气管网的管理水平低下，业务流程难以有效衔接，评估手段不成熟，其日常管理的主要内容大多为巡线检漏。在点多面广的城镇燃气管网中，部分燃气公司并无燃气管网完整性管理数据及分析模块，缺乏燃气管网完整性管理体系，不能及时发现安全隐患；部分城镇燃气管网，即便在管理过程中发现有问题存在也因为涉及到市政管理等多个单位，处理起来需要办理较为冗杂的手续，很难及时消除城镇燃气管网的安全隐患。频繁的施工活动和密集的人口造成管道安全标示缺损，管道埋深不够，管道安全间距不足，受多方阻扰，隐患改造难度大。燃气公司在管线改造时，甚至出现燃气管线无路可走，给燃气管网完整性管理带来不便。

2 燃气管网完整性建设

2.1 燃气管网完整性框架

燃气管网完整性管理体系的管理理念是燃气公司对管网安全管理的过程进行持续改进、定期循环、不断完善，让燃气管网系统达到一个安全可控的结果[8]。在城镇燃气管网完整性管理中，由于风险因素的多样性，因素之间错综复杂，不确定性多，所以要综合考虑时间上、空间上、社会环境、安全管理，施工运行管理等多方面因素，管理模式最终变成多维网状节点交叉全程动态管理，如图1所示。

图1 燃气管道完整性管理框架

燃气管网完整性管理框架包括组织完整性、数据完整性、管理过程完整性[9]。从图1可知，组织完整性、数据完整性、管理过程完整性不是分割独立存在，它们各司其职融合于完整性框架的不同部位。如组织完整性包括：组织机构划分、组织机构职责、各组织机构交互作用，在管道全生命周期和风险评估和完整性评估中相互配合，共同完成燃气管网完整性管理成果，保障燃气管网的健康发展。

2.2 燃气管网完整性管理展示平台

为方便相关人员收集、查询、分析、管理、抉择燃气管网完整性管理出现的各种问题，友好的人机互动，简化日常工作的繁琐，建立城镇燃气管理系统平台（图 2）。

该系统由视图展视、业务管理、评价模型、数据中心4个模块组成。根据角色授权完成数据录入、数据核实、数据查询等相关功能。当系统数据发生变化和更新时，同步更新燃气管网完整性管理数据。通过城镇燃气管网完整性系统平台展示，可得出综合的评估报告，并且评估报告各方面均有详细的数据支持和分析结果，也可以查询出相应评判准则。对风险较高的管段，比较完整性管理系统平台汇总的分析结果，逐层反推出城镇燃气管网完整性管理存在的弊端，逐渐挖掘更深层次的管道隐患原因。由于城镇燃气管线具有覆盖范围广、数据较为分散且数量多的特征，可对大量数据云计算，强化数据属性，分析城镇燃气管网完整性管理管道失效规律，进行灾难仿真模拟。

图2 燃气管网完整性管理系统平台框架

3 燃气管网完整性管理实施要点

3.1 组织保障

城镇燃气管网完整性管理是一项系统工程，城镇燃气管网系统的管理涉及到多个方面，与此相关的人员都要高度重视。管道的隐患只是浮于表面的管道缺陷，需要从社会环境，管道周边环境、管道周围施工作业情况、民风民俗、公司内部管理等多方面综合分析得出更进一步结果。城镇燃气管网完整性管理不是某一个部门独立承揽，而是多个部门根据职责相互合作，通过燃气管网完整性系统管理平台，及时交流共享信息，减少不必要的抉择滞后[7]，不断缩短信息的循环更新周期，这样燃气公司管理层可快速有效作出更加合理的决策，保障燃气管网功能完善。

3.2 预防性管理

燃气管网完整性管理采取预防管理模式，在燃气管道建设立项阶段就需考虑，管道以后存在隐患的可能性，事故发生后造成的后果程度，抢修维护难度和停气造成的社会影响。在燃气管网全生命周期过程中，相应的数据作为后续管道完整性评价的依据，是可实施性较强的事故预防措施及应急抢险策略的依据。循环对管网实施完整性检测和评价，全面掌握燃气管网存在的薄弱环节与本体现状，分析和监测管网可能会出现事故的部位及具体原因，并采取有效措施来预防事故的发生。

3.3 数据统一保管制度

燃气管网完整性管理过程中收集了大量的数据，这些数据格式不统一，单位差异大，数据信息量大。每项数据的物理意义也各不相同，如果缺乏对基础资料的统一保管制度，数据在各系统不能完全互通和共享，各部门建立各自的数据库，跨部门数据传递丢失严重。即便拥有相关风险评估技术和完整性评价技术和修复技术，这些数据无法有效利用和综合分析，各部门协调性差，对燃气管网完整性评估、应急抢险、维护维修极其不利，无法提升燃气管网整体安全性。城镇燃气管网完整性管理是一个动态的管理模式，依托城镇燃气管网完整性管理框架，规范各种数据，统一管理，做到数据及时共享和利用，实现电子化管理，完成燃气管网完整性管理要求。

3.4 重视重要影响因素

风险因素的分析关乎到完整性管理的水平。与长输管道一样，在城镇燃气管网风险评价中，可将造成隐患的因素分成四大类：第三方破坏、管道老化及腐蚀、设计误操作、自然灾害[10]。影响燃气管网安全的主要因素是管道老化及腐蚀和第三方破坏。①城镇燃气管网老化及腐蚀在城镇燃气隐患排查中常见，主要体现在老城区埋地管道周边土壤环境恶劣，地形空间狭窄，管材等级低，管道使用年限较久，维护困难，杂散电流多，在老城区管网分步改造中，腐蚀环境得不到合理改善，而且这些区域地面活动频繁，事故后果严重。建议老旧城区以片区为单位，全部更换为PE管，并加大管道巡检力度，缩短管道数据更新周期。②城镇燃气管网第三方施工活动频繁，只有针对其深层次的管理缺陷和社会因素，预先了解管道周围第三方破坏活动，针对性做出相应保护措施，有效防止第三方破坏事故发生。例如：提高居民对燃气危害的认识，加大对燃气管网及设备保护宣传，加强与地方规划部门、其他相关部门的合作沟通，努力将第三方破坏消灭在萌芽中。

4 建立适合的评价方法

4.1 城镇燃气的威胁因素

按照威胁因素发生的规律性和对规律把握程度，将城镇燃气管网完整性的威胁因素分为4类，分别为确定可量化威胁因素、不确定可量化威胁因素、确定不可量化威胁因素、不确定不可量化因素[9]。所谓确定可量化威胁因素，是指威胁因素能按照一定的规律发生，这种规律目前已经能够掌握，且对其燃气管道失效机理原理能够分析透彻。以此类推，同理可得出其余威胁因素。①对于确定威胁因素，可采用统计学，因果分析法，管理统筹学等相关理论，推导威胁因素失效概率，继而求得失效最大分数。②对于可量化因素，可依赖完整性管理体系相应的技术求其失效最大分数。③对于不确定因素，通过因果分析法，管理统筹学，社会学等，只能估算失效概率。④对于不可量化的因素，应尽量提升技术水平，培训员工，专家讲座，业绩考核，强化管理等，将其不可量化转为可量化。由于城镇燃气不确定威胁因素多，且部分因素不可量化，给燃气管网整性管理带来极大不便，很难用一种或几种评价方法便能确定燃气管网风险级别。所以要对上述4种威胁因素单独评价。

4.2 不确定威胁因素不统一

20年前四川、重庆等地区大规模长时间使用天然气，随后，大部分乡镇、农村也开始使用天然气。目前，燃气公司有大型集团燃气公司，也有用户数量几百户的乡镇天然气公司，规模大小不一。每家燃气公司社会因素不一样，导致每家燃气公司燃气管道完整性管理现状不尽相同，管网特点不一，建议按照燃气公司的具体情况，依赖现有的完整性管理体系和相应管理技术，结合本企业燃气管网威胁因素特点，采用各自适应的评价模型和评价体系。

4.3 高后果区域分级评估维护

管道敷设区域全为高后果区域。管道几乎敷设在人员密集场所，只要管道燃气泄漏，就有可能变成一场灾难。建议依据管道历史泄漏率、历史修复效果、地面施工活动频率、停输影响、活动人口密度等对燃气管道分级，按照级别，轻重缓急对区域管网做出完整性评估和维护。对于重点区域，请求相关部门引导干预，提高管道定位的准确性，增加巡检力度和提升检测技术水平度，有必要做一些开挖和回填，准确辨别管道实际情况，旨在把有限的资源用在最危险的地方。

4.4 定量和定性相结合的评价方法

依据管网全生命周期，安全评价体系可分为管网工程设计、管网施工、管网运行、第三方破坏、管网腐蚀、管网维检修、历史事故事件。相比较，管网工程设计、管网施工、管网运行、管网维检修、历史事故事件为确定可量化威胁因素，第三方破坏为不确定和不可量化因素，管网腐蚀为确定不可量化威胁因素。由于威胁因素不确定或不可量化原因，在城镇燃气管网完整性管理中，这类因素造成大量事故。对于第三方破坏威胁因素指标，可以根据管道本体和外延，提出基于失效机理和统计规律相结合的评价方法。例如，在第三方破坏完整性评价中，对施工机械、管道材质型号、土壤及埋深、挖掘角度等分门别类做出模型分析，计算出管道受力大小，建立管道失效的数据模型，然后依据这些失效模型预防第三方破坏，同时就管道周边地面活动水平和周围环境对施工概率做出评估，结合当地政策，根据燃气公司具体情况，做出综合第三方破坏完整性评估。