油气长输管道作业分级定量风险评价方法研究及应用*

2019-08-13付明福张明星朱晓曼龚晓凤

中国安全生产科学技术 2019年7期

付明福，张明星，朱晓曼，龚晓凤，谭波

(1.中国石油西部管道分公司，新疆乌鲁木齐 830013； 2.中国矿业大学(北京) 应急管理与安全工程学院，北京 100083)

0 引言

我国是油气管道建设大国，油气管道是国家能源供给的大动脉[1]。随着油气管网全国跨越式发展，油气管道安全方面问题越来越突出,国内近年先后发生油气管道事故，如青岛“11·22”输油管道泄漏爆炸特大事故，大连“6·30”原油管道泄漏燃烧事故等，引起国家和民众高度重视[2]。油气管道安全运行成为保障国计民生、社会稳定的关键因素，管道风险管理压力与日俱增，保障管道安全运行是管道运营企业管理的重中之重[3]。因此，开展油气管道风险管理方面研究，降低管道运行风险至关重要。

国内外对于油气管道风险评价进行了大量研究[4]，主要提出以下3种分析方法：一是管道风险定性分析法。通过大量案例分析，找出各种因素对于管道失效的影响程度，最终根据事故原因来制定管道防控措施，这种方法的特点是简便、实用。二是管道风险半定量分析方法。通过分析，对管道失效因素进行打分，再结合造成的后果严重性，形成一个综合指标来表示管道失效风险[5]。三是管道风险定量分析法，其是管道风险分析的高级阶段，考虑了风险因素的不确定性，计算得到管道失效发生的概率，再结合量化后的失效后果严重程度，计算得到油气管道风险值[6]。

本文从作业分级定量风险评价的角度对油气长输管道运行过程中的风险进行评价，通过辨识作业过程中的危险源并分析各种作业活动的风险，评价识别出的危险源，推行危险作业分级控制管理，使作业过程中客观存在的危险源完全处于受控状态，可以有效预防各类安全事故的发生，对油气管道行业安全风险的管理具有一定现实指导意义。

1 油气管道主要作业及危险有害因素辨识

1.1 油气管道系统主要作业活动

长输油气管道的生产运营系统是由人、机、环、管理4个子系统集合组成的综合复杂系统[7]。在整个系统中，要实现各个集合子系统的安全就必须通过一些日常的作业活动保证各个子系统的正常工作，因此管理好其作业活动是实现管道生产运营安全的必要条件[8]。目前油气管道主要作业活动有动火作业、管线打开作业、吊装作业、挖掘作业、带电作业、高处作业、受限空间、有毒作业等，这些也是企业容易发生事故的作业活动。据统计，2018年1-12月某管道公司共发生安全事故16起，具体如图1所示。

图1 某管道公司1-12月安全事故类型比例Fig.1 Proportion of safety accidents in a pipeline company in 1-12 months

由图1可以看出，该公司事故主要集中在高处坠落、触电、机械伤害、物体打击、中毒窒息、灼烫6个方面，而导致这些事故发生主要是在高处作业、高温作业、带电作业、有毒作业过程当中，因此有必要对作业活动进行危险性分析及评价。

1.2 油气管道系统危险有害因素辨识

国内普遍将生产过程中危险和有害因素分为4大类，即人的因素、物的因素、环境因素和管理因素，这4大类因素同样可作为影响油气管道安全的危险有害因素。结合油气管道行业特点，对照梳理常见危害因素，经企业业务部门“头脑风暴”后，形成作业类型及等级的风险严重性对照表,见表1所列。

表1 作业等级与风险严重性对照Table 1 Comparison between operational level and risk severity

注：高温作业的数据以工作2 h为基准，每增加2 h增加1个等级；低温作业的数据以工作4 h为基准，每增加或减少2 h增/减1个等级。有毒作业的C值根据毒物危险程度级别权数、作业劳动强度和毒物超标倍数的乘积决定。(数据来源：GB3608《高处作业分级》、GB12331《有毒作业分级》、GBT4200《高温作业分级》、GB14440《低温作业分级》、GBZ229.2《工作场所职业病危害作业分级第2部分：化学物》、GBZ229.4《工作场所职业病危害作业分级第4部分：噪声》、GB50160《石油化工企业设计防火规范》)

鉴于本文提出的风险评价方法主要针对油气管道生产运营作业活动过程中存在的危险有害因素，将油气管道系统按照功能区域进行划分，在每个划分的功能区域内按工作岗位识别出所有作业活动，再相应地应用作业安全分析方法(JSA)识别出每项作业活动中可能存在的每种危险有害因素。

2 基于作业分级原则和风险矩阵分析的评价方法

2.1 作业分级评价方法

在特定条件下，受作业环境、工艺及其他有害因素的影响，带有一定危险性的作业，稍有疏忽就可能造成安全事故。因此，必须建立严格的危险作业分级管理办法。通过确定作业风险导致事故发生的严重性和可能性, 来对作业危险性分级评价。

1)确定作业导致事故的严重性

危险有害因素识别后需要对其导致事故后果的严重程度进行量化，即确定每项危害因素导致事故后果的严重性大小。每一类危险源导致事故的后果严重程度主要取决于事故发生时意外释放的能量或危险物质的多少，为减少严重性定级的随意性，提出规定作业风险严重性量化参数的取值主要采用国家相关作业危险性分级的方法进行评价，依据涉及到的危害因素的能量等级进行划分，对于没有国标和行标支持的，由企业根据实际自行分级，见表1所列。

2)确定作业导致事故可能性

油气管道系统中，将因作业导致事故发生的影响因子划分为人因、物因和环境、管理因素3类，综合前人的研究，每类赋予一定指数，3类因素指数之和为100分[9-10]。作业现场采取专家打分模式，对实施作业进行打分(打分表见表2所列)。从人因、物因和环境、管理因素进行打分并累加，规定一定分值区间对应相应的该种作业危害等级(亦可能性)，可能性数字从1至5代表该作业发生事故可能性逐渐升高。由于专家打分法具有一定偏差，每次由3～5人进行打分，再综合取平均值，最大限度降低偏差。

3)确定作业风险等级

由以上方法，确定作业导致事故发生的严重性和可能性量化的数值，借鉴风险矩阵分析法，将这二者的代数乘积值表示为作业导致事故发生的风险，将得到的数值带入风险矩阵表得出相应的作业风险等级。

2.2 基于作业分级的风险矩阵分析法

风险矩阵分析法出现于20世纪90年代中后期，由美国空军电子系统中心最先提出，并在美国军方武器系统研制项目的风险管理中得到广泛的推广应用[11]。风险矩阵作为一种简单、易用的结构性风险评价方法，具有广泛适用性。常用于进行半定量的风险估算，将事故发生的可能性和事故后果的严重性分别用表明相对差距的数值来表示，然后用两者的算术乘积反映风险等级，从而定性衡量风险的大小[12]。用公式可表示为：

R=L×S

(1)

式中：R为风险度；L为事故发生的可能性；S为事故后果的严重性。

基于作业分级的阐述，将作业分级与风险矩阵分析法结合起来，开发出一种基于作业分级的风险矩阵评价方法。作业风险等级划分原则为：评价后风险矩阵呈现划分为不同颜色区域的状态，标志风险等级大小。其中，白色区域表示低风险(R<5)，浅灰色区域表示中风险(5≤R≤12)，灰色区域对应高风险(1216)[13]。如图2所示。

图2 基于作业分级的风险矩阵分析Fig.2 Risk matrix analysis based on operation classification

2.3 基于作业分级原则和风险矩阵分析的风险评价方法

基于作业分级原则和风险矩阵分析的风险评价流程: 1)识别危险作业的类型；2)辨识引起作业事故的各类危险有害因素及可能产生的事故后果；3)根据作业分级的原则分别确定危险作业的严重性与危险作业事故发生的可能性；4)将危险作业的严重性和风险可能性的算数乘积值带入风险矩阵表得出某危险条件下的作业风险等级。

3 应用实例

3.1 对高空作业进行风险评估

对某管道公司所运营的输油气管道站场按照功能区域进行划分，特别选取生产区，识别该区域内所有危险作业类型。以高空作业为例进行分析。

表2 专家作业打分评估Table 2 Scoring evaluation of operation by experts

1)邀请专家到现场从“人因、物因和环境、管理因素”3方面对潜在危险源进行打分，按照上述专家作业打分评估表(表2)进行打分，得到每个危险源对应的危险等级，见表3所列。

2)根据表1作业等级与风险严重度对照，确定高空作业潜在风险的严重性，严重性结果见表3所列。

3)依据得到的潜在危险源的事故可能性和严重性，应用式(1)计算其风险度，结合图2得到其风险等级，见表3所列。

3. 2 评价结果

对某管道公司生产区内部高处作业分级定量风险评价结果进行分析，在高空作业4个操作步骤中，共评价得出1个严重高风险，2个中风险和1个低风险。其中一个严重高风险事件为高空作业过程控制，其潜在隐患存在的可能性和严重性分别5和4，后期应加强对于潜在危险源的识别和分析，采取控制措施，最终使风险水平达到理想目标。同样，对于中风险事件，应在平时加强管理，采区针对性措施，确保风险可控。

将分级定量风险评价方法应用于油气长输管道运行过程评价中，对识别出的风险进行分级，针对不同程度的风险按照“ALARP”原则分级管控，采取相应安全措施，将风险控制在可接受范围，达到资源优化配置，这对于风险科学管理是十分必要的。