基于改进SHIPP模型的大型原油库区事故风险预测

隐患、未遂事故及无伤亡事故等异常事件是重大事故的早期预警和征兆,此类事件发生频率高,通过建立事故模型识别及纠正事件中的不安全因素能够有效预防重大事故发生。结合油库工艺特点和事故特征,对系统危害辨识、预测及预防(System Hazard Identification,Prediction and Prevention,SHIPP)模型改进,建立基于安全屏障的油库事故模型。采用故障树和事件树相结合的方式构建原因-后果关系模型,将故障树和事件树映射为贝叶斯网络以表征不确定性和条件依赖性。针对新的证据信息,通过贝叶斯网络更新机制实施概率更新;基于贝叶斯理论对现场异常事件数据进行经验学习,降低先验概率的不确定性,实现对油库事故的动态风险预测。对某油库算例分析结果表明,库区发生物质和能量释放的概率较大,整体安全性能趋于退化,应加强安全检查和隐患排查的力度。研究成果可为大型油库风险预测和事故预防提供科学指导和决策支持。     

基于完整性管理的川气东送数字化管道系统

介绍了基于完整性管理的川气东送数字化管道建设的设计框架和具体内容。结合完整性管理的理念,对川气东送管道的生产运行、风险评价、维抢修等环节进行了整合,归纳为管道GIS管理、管道环境与地质灾害风险管理、管道第三方破坏风险管理、管道本体缺陷风险管理、输气站场与设施风险管理及管道完整性评价6个方面。介绍了基于完整性管理的川气东送数字化管道系统方案设计的内容和研究方向。结合川气东送管道的实际应用情况,阐述了完整性管理与数字化管道平台相结合的优势以及今后的发展建议。     

基于贝叶斯网络的城市燃气管道安全失效概率

贝叶斯网络对不确定性问题具有强大的处理能力和自我学习更新能力,而贝叶斯网络软件的应用提高了基于贝叶斯网络风险预测的有效性。建立了基于贝叶斯网络的城市燃气管道失效概率分析模型,运用HUGIN和MSBNX软件工具,结合某市天然气管道案例,计算多态故障顶事件安全失效概率和各失效因素的结构重要度。运用BN的推理能力,对造成管道安全失效的自然破坏因素和腐蚀因素分别进行单因素和双因素修正。修正后的贝叶斯网络模型更加符合实际,对提高城市燃气管道安全失效定量分析的系统性、预见性和准确性具有更好的现实意义,也充分显示了贝叶斯网络在处理复杂系统风险分析中独特的优越性和适用性。     

CNG加气站储气井动态安全评估

地下储气井作为CNG加气站最主要的储气方式,其安全性是保证CNG加气站正常运行的关键。为了对CNG加气站储气井进行动态安全评估,提出一种基于贝叶斯网络的概率化动态安全评估方法:利用Bow-Tie模型建立完整的加气站储气井泄漏失效因果逻辑,根据Bow-Tie模型与贝叶斯网络的映射关系生成相应的基于贝叶斯网络的安全评估模型;分别计算顶上事件和事故后果先验概率、顶上事件发生情况下的后验概率、防锈漆完全脱落情况下的失效风险以及报警响应可靠性变化情况下的事故后果概率,并利用贝叶斯网络的特性对根节点的敏感性进行分析。动态安全评估结果表明:提高CNG加气站储气井安全性的关键在于降低高敏感性基本事件的失效概率、基于新证据周期性地预测失效风险,并通过提高报警响应可靠性以最大程度降低事故损失。(图8,表5,参20)     

天然气管道失效的定量风险分析

提高天然气管道安全失效定量分析的准确性,对管道的安全运行与管理具有十分重要的意义。贝叶斯网络具有强大的建模分析能力,能够合理运用各种信息处理现有概率安全评价方法在描述系统多态性、非确定性、动态性等方面存在的问题。概述了天然气长输管道破坏的主要影响因素,运用事故树向贝叶斯网络转化的算法,建立了长输天然气管道贝叶斯网络定量分析模型,确定了管道失效概率的计算方法。在此基础上,运用HUGIN贝叶斯网络软件对某长输管道进行了案例计算和失效分析,实现了对事故树分析难以描述的事件状态多态性和逻辑关系非确定性的修正。     

接地导致埋地管道阴极保护失效的应对措施

为了查明川气东送天然气长输管道诸多阀室及邻近管段强制电流阴极保护失效、常年处于欠保护状态的原因,以其某RTU阀室为例,建立了阀室局部阴极保护的简单物理模型,通过模型推导与现场测试验证相结合的方法,得出管道与接地网导通诱发绝缘失效是导致管道欠保护的直接原因。在查找管道绝缘失效原因并进行定位的过程中,发现了长输管道阴极保护和防雷接地系统在设计、建造、运行维护期间的诸多问题,提出管道绝缘失效整改及保护电位恢复应采取电路隔离、牺牲阳极接地极改造、区域牺牲阳极热点保护、区域强制电流阴极保护等应对措施。(图4,表4,参20)     

川气东送管道土壤腐蚀埋片试验

埋地管道的土壤腐蚀对管道的安全经济运营造成不利影响。川气东送管道埋设距离长,土壤和水文地质条件复杂,易遭受土壤腐蚀。通过对管道干线沿线典型土壤的理化性质进行现场测试,并开展现场腐蚀埋片试验,得出川气东送管道沿线土壤的腐蚀类型和腐蚀性强弱。根据试验结果,川气东送管道沿线土壤的腐蚀性较强,处于劣等级的土壤占管道工程全程的1/3以上,应对管道实施有效的腐蚀防护处理。     

基于故障树与模糊理论的埋地管道风险评价

以常州港华燃气公司的工程数据为基础,建立了城市燃气埋地管道失效故障树,确定引起埋地管道失效的主要因素为第三方破坏、腐蚀、管道本质缺陷、管理维护不当,得出了导致埋地管道失效的48种基本事件。将故障树法与模糊综合评判法相结合,建立了埋地管道风险评价模型。详细说明了风险评价步骤,用影响埋地管道失效的主要因素作为埋地管道模糊综合评价模型的评价因素集,建立故障树底层各评价指标的因素等级隶属度,以及单因素评判矩阵和单因素权重集,进而得到单因素评判集和整体评价结果。实例证明,该模型对埋地管道的风险评价结果与实际情况相符,可为城市燃气公司的科学管理提供依据。     

基于动态规划法与改进遗传算法的管网稳态运行优化

为了降低天然气输送管网的运行费用,更好地实现节能降耗,应用输气理论与最优化方法,建立了以输气管网运行能耗费用最低为目标的稳态优化模型。利用动态规划与改进遗传算法对川气东送管道运行方案进行优化,并将算法优化结果与商业优化软件Syner GEE-Gas的优化方案进行对比。结果表明:在川气东送管道一期设计输量下,优化方案可实现全线运行能耗减少2.92 MW,降幅为4.4%,从而指导天然气管网安全、经济、可靠运行。     

川气东送管道放空参数的计算

利用SPS软件建立了川气东送管道放空计算模型,模拟计算了不同条件下的放空时间和放空过程中的压力变化,进行了放空阀出口管径的比选。模拟结果可为合理组织天然气管道事故抢险提供技术支持。     

基于AcciMap-BN的城镇燃气管网生产安全事故致因分析

【目的】中国城镇燃气管网生产安全事故近年来呈现频发态势,对公共安全造成了严重的负面影响。现有研究缺乏对城镇燃气管网生产安全事故致因的量化剖析,亦未明确不同类型事故的关键致灾路径。探讨城镇燃气管网生产安全事故典型致因及最大致因链,能够为保障燃气行业安全生产提供理论依据和实践支撑。【方法】基于对中国2014—2022年间322起典型事故的回顾,识别运营、施工、第三方破坏3类主要事故类型;集成事故地图（Accident Map, AcciMap）模型与贝叶斯网络（Bayesian Network, BN）建立分析框架,基于客观数据量化剖析风险因素及其逻辑关系,从而有效降低主观意见造成的偏差。【结果】3类事故的发生概率从高至低依次为第三方破坏事故、施工事故、运营事故;其最大致因链均涉及政府政策与预算、监管机构与组织、企业管理3个层级;不良社会环境负面影响、人员违规指挥和违章作业、第三方单位违章或野蛮施工分别是运营、施工、第三方破坏事故的核心诱因;政府部门安全监管不力是事故的客观根源,相关企业安全管理制度缺欠则是主观关键原因。【结论】应基于协同视角,针对最大致因链和高敏感度节点采取风险防控措施。...     

输油气管道智能化事故应急体系建设

针对国内输油气管道事故应急体系存在缺少次生灾害预警、指挥协调不方便、应急制度文件难于兼顾针对性和适应性等问题,开展了管道智能化事故应急体系研究,该体系由事故响应、次生灾害预警、抢修规程智能化和事故应急调度组成。以"川气东送"管道为背景,将"川气东送"管道《抢险方案》(百案百例)拆分重组编成几十个单项作业规程,通过现场对规程进行推演、讨论和演练,开发了应急抢修规程体系智能化查询系统,系统可自动生成针对特定管道事故的应急抢修处置规程,避免了歧义。以信息技术为基础的管道智能化事故应急体系具有人力不及的突出优势,是提高管道事故应急处置能力的最佳措施。     

顶张紧式立管作业风险源识别与失效模型

顶张紧式立管(Top Tensioned Riser,TTR)主要应用于深水油气田开发中的单柱式平台和张力腿平台,为了保证海洋工程作业的安全可靠,对复杂载荷条件下顶张紧式立管作业过程中的风险进行了分析。根据美国大陆架区域立管失效资料整理、统计结果,对立管关键工作步骤的危险与可操作性分析进行风险源的识别;将风险源按照因果关系建立了TTR的失效故障树,通过上行法求出故障树的最小割集;将模糊数学的层次分析法与专家评价法相结合,对故障树进行定量分析。基于专家评价结果,确定了故障树中基本风险事件、顶事件的发生概率,并针对概率较大的风险事件提出了防控措施。通过对TTR作业风险源进行识别,建立了基于故障树的失效模型,解决了深水立管事故数据缺乏且不确定性较高的问题,为深水立管的风险管理提供了参考。     

气液两相流管道内腐蚀失效概率计算方法

气液两相流管道广泛存在于油气开采和集输过程中,确保其安全可靠运行具有重要的理论和工程意义。在所有失效类型中,内腐蚀缺陷是造成气液两相流管道结构失效的主要原因之一。将管道内腐蚀速率预测模型与结构可靠性评价方法相结合,对气液两相流管道进行内腐蚀失效概率计算:针对气液两相流的流动特征,采用流体相平衡模型、气液两相流模型及腐蚀速率预测模型,计算气液两相流管道在不同流型下的内腐蚀速率;基于ASME B31G-1991《腐蚀管道剩余强度评价方法》中推荐的腐蚀缺陷极限状态方程,考虑管道运行和制造中存在的不确定性,并结合腐蚀速率计算结果,采用蒙特卡洛方法计算管道发生小孔泄漏和爆裂的失效概率。将提出的内腐蚀失效概率计算方法应用于某气液两相流管道,结果表明当缺乏有效的内检测数据或实际管输工艺发生变化时,该方法能够有效预测失效概率,保障油气管道输送安全。     

成品油管道周边区域个人风险分析

为了对成品油管道周边区域个人风险水平进行量化计算,建立了成品油管道个人风险计算模型,并给出了计算流程。成品油管道个人风险计算模型设定了各类危害因素的管道基准失效频率,采用对基准失效频率修正的方法计算管道失效频率;根据管道泄漏孔尺寸,将管道泄漏类型分为微孔泄漏、中孔泄漏、管道破裂泄漏3类;对管道失效危害后果进行计算,主要包括泄漏速率、引燃概率、火灾热辐射、热辐射伤害。在管道失效频率和失效危害后果计算的基础上,计算得出管道周边区域个人风险,并明确其是否处于可接受水平。该模型计算个人风险需要依赖于管道失效数据库的事故统计,建议加强中国油气管道失效数据库建设。(图3,表5,参20)     

油气管道地震风险评价方法

从失效可能性和失效后果两个方面对管道地震风险评价的现状进行了总结,提出了新的计算方法和模型。通过计算管体应变超越管道允许应变的概率来获得地震引起管道失效的可能性,采用统计管道事故平均失效后果的方法进行后果分析,并通过计算获得了某输油管道沿线地震风险分布的量化值。该方法可用于指导管道抗震设计和管道运行期间的风险管理。     

美国油气管道基本失效概率评估方法及启示

为充分利用油气管道历史失效数据,减少失效概率评估过程中的主观性,提出油气管道基本失效概率的概念及评估方法。对美国管道及危险物品安全管理局数据库的油气管道里程数据、事故数据及失效因素数据进行全面分析,采用基于事故统计的方法评估油气管道基本失效概率。结果表明:美国危险液体管道、输气集气管道、配气管道发生一般事故的基本失效概率分别为1.29次/(10^3 km·a)、2.17次/(10^4 km·a)及4.08次/(10^5 km·a),发生较大事故的基本失效概率分别为4.58次/(10^4 km·a)、1.41次/(10^4 km·a)及2.38次/(10^5 km·a),发生重大事故的基本失效概率分别为9.09次/(10^6 km·a)、9.79次/(10^6 km·a)及1.11次/(10^5 km·a)。美国基本失效概率可作为油气管道失效概率评估的基准线,也可作为风险可接受标准的依据,但不能直接应用于中国管道风险评价,需对其进行修正,建立适用于中国管道的失效数据库。     

第三方损坏对管道可靠性的影响规律

影响管道可靠性的因素众多,为了研究第三方损坏因素对管道可靠性的影响规律,结合管道遭受第三方损坏活动冲击概率和冲击力作用下管道失效概率2个方面,建立了定量计算模型。采用故障树分析方法,建立了管道第三方损坏故障树,确定影响第三方损坏活动因素的类型及逻辑计算关系,研究了故障树中基本事件概率取值方法,从而可计算管道遭受第三方损坏活动冲击的概率。在第三方损坏冲击力作用下,管道本身材料强度产生抗力,基于冲击力和抗力的相互作用,研究了穿刺失效模型和凹陷-划伤失效模型,确定了2个模型的极限状态方程,可定量计算第三方损坏对管道可靠性的影响程度。以中国某天然气管道为例,收集计算所需参数因子,计算了第三方损坏导致管道失效概率值。     

海底管道泄漏事故统计分析

统计分析了墨西哥湾和中国海域203起海底管道泄漏事故,得出第三方破坏、冲刷悬空、管道腐蚀为事故主要致因。分析了第三方破坏的起因,提出了应对措施和维护方法。建立了海底管道悬跨鱼刺图模型,认为设计埋深不合理、施工埋深不足、未采取保护措施、施工质量不达标和地形数据不准确是导致悬跨的深层次原因,并提出悬跨防控措施。指出引起海底管道腐蚀的因素包括防腐层失效、阴极保护失效、管道自身缺陷等,给出了减少腐蚀泄漏的措施。统计分析结果可为降低海底管道运行风险水平、提高日常作业管理和事故应急能力提供参考。（图4,表1,参15）。     

川气东送管道站场ESD系统误触发原因及对策

紧急关断系统（ESD）是输气站场自动化系统的重要组成部分，其可靠性与设备自身、外部供电情况等因素有关。以近几年川气东送输气管道沿线站场ESD误触发事故为例，对川气东送管道沿线各输气站场ESD系统误触发事件进行整理、分析，得出ESD外部供电系统异常是ESD误触发的主要原因；从ESD系统上级供电、同级负载及下级负载等方面，对导致ESD系统误触发的设备因素、人为因素、设计因素进行分析，提出防范措施。将防范措施推广应用于川气东送各站场，验证了其能够明显提高ESD系统在应用过程中的可靠性。