城市燃气管道风险评价的模型与方案探讨

1.城市燃气管道风险评价方案

评价是手段，其目的是指导日常生产管理。无论评分体系还是评控技术，都属于静态评估，特点是依靠专家在某一时刻进行宏观考评检查和数据处理，通常不针对具体管段。风险管理方案要求由管道公司定期自行采集各管段数据并进行处理，即可得到风险等级动态变化，通过调整管理投入，使各个管段的风险等级都处于可接受范围，且相对均衡。

要将KENT评分法用于结构复杂的城市燃气管道风险评价，必须结合城市燃气管道的建设和运行具体结构等实际情况，对KENT评分模型做出相应的调整和修改，形成适合于城市燃气管道的风险评价模型。

根据对燃气管道情况的分析，评控技术的原理可以作为基本框架，但具体模块内容要在KENT评分法的基础上，针对国内城市燃气管道加以设计和调整。

KENT评分法有的模型是可以借鉴的，如设计因素、人为失误的评估，在这些方面城市燃气管道与美国地下长输管道的内在影响因素没有根本差别，仅需对参数重新赋值。有的模型虽然可以借鉴，如第三方损坏、后果严重度，但需要根据国情做较大的调整，才可以满足需要。有的模型就不能套用在城市燃气管道上，如腐蚀评估模型。

我国目前的燃气管道管理和运行体制，形成很多中国特有的管理、操作、运行、维护的措施和规范，使得事故可能性的影响因素和控制措施与国外有较大差别。通过对城市燃气管道爆燃事故分析，确定固有危险因素为“腐蚀防护”和“外力破损”，抵消因素为“运行裕量”和“管理力度”。

2.KENT评分法模块内容调整和设计

（1）“腐蚀防护”模块

KENT评分法的“腐蚀”中，检测采用管内爬行器，城市燃气管道内径变化频繁，阀门、凝液缸、三通、弯头等管件密布，根本无法使用，要根据国内情况，设计管外数据采集内容和方案，其中包括设计、施工环节中腐蚀防护措施的效果评价，故定义为“腐蚀防护”。目前国内地下钢管检测所依据的行业标准适用于长输管道，在用于城镇钢管时存在诸多不足，必须根据具体情况，进行有针对性的改进。

KENT评分法中的腐蚀评估模型不能套用在城市燃气管道上，原因分析如下。

1）KENT评分法中腐蚀评估模型的内腐蚀和大气腐蚀评价占40%，所列内防腐措施包括内防腐层、缓蚀剂、清管三项，这些措施只可能用于长输管道，国内外所有城市燃气管道都不会采用这些措施，通常也无需考虑大气腐蚀。

2）KENT评分法中对于外防腐，其阴极保护检测周期和结果占有远超过防腐层的地位，且检测项目针对外加电流。国内燃气管道阴极保护刚刚起步且几乎全是牺牲阳极，此类数据几近空白，根本无法采集。

3）KENT评分法中对于管体缺陷，模型推荐采用爬行器检测，赋值与阴极保护检测结果相同，但城市燃气管道内径变化频繁，阀门、凝液缸、三通、弯头等管件密布，根本无法使用爬行器进行内检测。

4）KENT评分法中对于防腐层缺陷，模型所赋分值很小，不到3%，这是由于长输管道的缺陷通常较少且会及时修复，国内城市燃气管道不但缺陷较多，且分布很不均匀，是决定管道运行风险的重要指标。

5）由于在防腐层无缺陷时土壤腐蚀性影响很小，KENT评分法中模型所赋分值占4%，且仅依土壤电阻率赋值，而对缺陷较多的城市燃气管道，土壤腐蚀性对腐蚀模型有重大的影响，且需用综合等级确定。

上述5项指标分值已超过KENT评分法中模型总分的50%以上。另外，城市燃气管段建设原始质量参差不齐更是国内特有的。通过上述分析比对，勉强使用现有模型必将产生重大偏差，有必要重新建立评估模型。

（2）“外力破损’和“运行裕量”模块(www.xing528.com)

KENT评分法的“设计因素”中，包括管道周边土壤的滑坡、地震等自然力对管道的破坏，“第三方损害”指除管道公司之外的其他人员造成的破坏。实际上，无论人力还是自然力，其实质都是外力导致管道的物理损坏，理应归于同一模型，故将“设计因素”中有关自然力破坏的内容与“第三方损害”整合为“外力破损”，“设计因素”的其他内容定义为“运行裕量”。

（3）“管理力度”模块

KENT评分法中的“人为失误”，包括设计、施工、操作、维修各个环节，重点评估各种防护措施的可靠性。对于在役燃气管道，其有关设计、施工的“人为失误”已经定型，应分解到“腐蚀防护”、“运行裕量”中。维修由管道公司统一进行，不针对具体管段。“人为失误”仅剩下操作环节的内容，只需要对巡查员的可靠性进行评估，定义为“管理力度”，反映各管段隐患被发现的及时性。

（4）“后果严重度”模块

KENT评分法中的“后果严重度”，仅包括人身伤亡和财物损坏。国内燃气管道事故后果应包括人身伤亡、财物损坏、连锁反应危险、对工业用户的赔损、对居民用户生活的影响、引发的社会恐慌和动荡、抢险投入、销售收人减少。后果严重度的评价要考虑我国的价值取向，不宜进行货币折合，而应对包括社会、政治、经济等多方面因素进行综合分析后最终评定。由于燃气种类（天然气、液化气、水煤气、焦炉气等）差异对后果严重度影响不大，无须列为影响因素。

3.城市燃气管道风险评价模型

综上所述，城市燃气管道风险评价模型可概括为：事故可能性根据其成因分为腐蚀防护、外力破损、运行裕量、管理力度四个模块综合确定；后果严重度评估则包括人身伤亡、政治影响、经济损失等方面的考虑；根据风险矩阵确定每个管段的运行风险等级。整个系统由7个模块组成（见图6-1），简称“七模块评估系统”。

图6-1 城市燃气管道风险评价模型结构图

1）腐蚀防护的影响因素很多，大多可以量化，其测试方法有行业标准可以参照（标准按长输管道制定，用于城市管道时需修正，不宜直接引用）。在聚类和主成分分析的基础上，经过不断的探索，分别建立了人工神经网络和线性综合评估的数学模型。通过择优，并考虑到目前检测数据的数量和可靠性均有待补充和提高，最终确定采用人工神经网络模型。其具有强大的自学习、自修正功能，便于今后的扩充和移植。

2）外力破损的影响因素大多难以准确量化，且随机性强，需进行模糊处理。根据影响外力破损因素的具体情况，采用了故障树分析和模糊综合评价法相结合的数学模型。通过故障树分析，得到引起外力破损的各种基本事件的内在逻辑关系，算得各种基本事件的结构重要度，再将之作为模糊综合评判法的权重向量，求得外力破损的综合评判向量，最后按照最大隶属度原则确定各管段外力破损可能性的等级。

3）运行裕量的影响因素都可以准确量化，且各因素间相关度较低，适合建立多因素评分模型。模型参数（权重和标准分）由专家调查法确定，创新性地提出了专家意见综合可信度的概念和计算办法。

4）管理力度采用人员可靠性分析方法，基于对燃气管道运行和维护工作流程的特征分析，确定根据巡查员的合格性、熟练性、稳定性、工作负荷量、体力差异等因素，统计回归各评估参数，得到管理力度等级的评估模型。

5）腐蚀防护、外力破损、运行裕量、管理力度四方面对管道爆燃事故可能性的贡献是不同的，采用德尔菲法确定各个方面的权重，经过模糊综合得到每个管段的事故可能性的模糊等级。

6）对管道事故后果严重度的评价，采用层次分析与模糊综合评价法相结合的评价模型。对实地采集或调查的数据和资料，通过层次分析计算评价因素的权重集，根据国内外风险评估经验设定模糊隶属度函数，将影响后果严重度的各因素作为模糊评价因素。通过模糊计算，求得模糊综合评价结果向量，进而得到后果严重度的模糊等级。

7）管道运行风险等级的确定，选用美国石油学会《基于风险的检验规范》（API581）推荐的风险矩阵（参见图2-8和图2-9）。在管道评价时，以前述评定所得的事故可能性与后果严重度等级为矩阵元素的脚标，矩阵中相应元素的数值即为管道的风险等级，矩阵包含轻微风险、一般风险、较大风险、极大风险共4个数值。矩阵是非对称的，偏重于后果严重度。