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          管道研究

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          城市燃氣管道完整性管理體系建設及展望

          來源:《管道保護》雜志 作者:劉傳慶 時間:2020-5-15 閱讀:

          劉傳慶

          深圳市燃氣集團股份有限公司



          摘要:城市燃氣管道完整性管理是在長輸油氣管道完整性管理的基礎上提出的,近年來城市燃氣管道積極推進完整性管理工作。分析了深圳燃氣管道完整性管理現狀,總結了其完整性管理體系建設經驗和取得的主要成果,認為數字化、可視化和智能化將是未來智慧燃氣建設重點。

          關鍵詞:城市燃氣管道; 完整性管理; 智慧燃氣;數字化;可視化;智能化

           

           

          城市燃氣管道完整性管理是在長輸油氣管道完整性管理的基礎上提出的。長輸管道完整性管理經過多年的發展,已成為國際上公認的行之有效的管道管理方法。 20世紀70年代,國外發達國家率先開展油氣管道完整性管理研究,經過多年的發展已較為成熟,已經建立了全面的管理體系和配套技術方法,并取得了巨大的經濟效益和社會效益。特別是西歐17國現役長距離輸油氣管道,泄漏事故率已從30年前的1.2次/103 km·a下降至2000年的0.25次/103 km·a,每年的泄漏次數下降30%;意大利SNAM公司實施管道完整性管理策略,使管道系統保持高度安全及低成本,節約1/3的維修費用。美國于2001年11月頒布了ASME B31.8S“天然氣管道完整性管理系統”國家標準, 2000年開始研究城市燃氣管道完整性管理[1-2], 2009年開始立法推行城鎮燃氣管道完整性管理( DIMP),并用聯邦法規的形式要求美國所有燃氣企業自2011年8月實施管道完整性管理,制定完整性管理方案。

          中石油是國內最早開展長輸管道完整性管理技術研究的單位, 2015年推動建立國家標準GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規范》, 2011年開始城鎮燃氣管道完整性管理研究,此后陸續發布城鎮燃氣管道完整性管理體系建設導則等相關標準。

          中國城市燃氣協會等近年來也積極推進城市燃氣管道的完整性管理工作,明確提出“必須學習開展完整性管理、風險管理和環境管理,切實提高安全工作的科學水平”。深圳燃氣經過十余年的管道完整性管理探索,在體系建設和應用方面取得了一定成果。

          1 完整性管理體系建設

          深圳燃氣天然氣輸配系統可以用“一張網、雙氣源、三級壓力機制”進行概括。整個系統采用高壓A、次高壓A和中壓A三級壓力設計, 6000余公里天然氣管線互聯互通、功能互補,確保安全穩定供氣。為保證燃氣管道安全,深圳燃氣借鑒長輸油氣管道完整性管理先進經驗,結合企業自身管理特點,建立燃氣管道完整性管理“五步循環法”,主要包括數據采集與管理、單元識別、風險評價、風險控制、效能評價。

          深圳燃氣成立跨部門的完整性管理領導小組推進管道完整性體系建設,總體分兩步走[3],首先用1至2年的時間建立并完善體系文件,然后用3至5年時間開展信息系統建設,最終實現信息化管理。

          體系文件包含完整性管理總則、程序文件、作業規程,明確規定了具體管理程序和控制要求?倓t提出完整性管理總體要求、目的、適用范圍、目標方針、組織機構和職責、實施流程與內容等。程序文件涵蓋了“五步循環法”五個步驟的關鍵技術,包括具體操作方法和實現手段。作業規程作為程序文件的補充,用于規定操作規則、內容和格式,指導現場操作并保存過程信息。

          (1)數據采集與管理。數據采集內容涉及建設期和運營期,主要劃分為基礎設施、地理信息和運行管理三大類[4]。數據類型是①地理信息,如管道中心線坐標、高程、埋深、地理環境等;②基礎設施數據,如管道焊口、壁厚、防腐層等;③運行管理數據,如管道巡線、施工保護、檢測維修等。管道數據主要利用數據采集與監視控制系統(SCADA)、地理信息系統(GIS)、手機巡查、管道變形監測、內檢測、智能陰保測試等技術手段采集。

          管道完整性數據包含設計、建設、運行、更換和廢棄等全過程數據,其中建設期的基礎數據及地理數據,運行期的檢測監測、維修維護等數據更重要。因此,數據管理需要預先形成統一的數據格式和模板,選擇合適的分類方法,并進行有效整合處理,形成可以錄入完整性管理信息系統和GIS的數據模式,方便數據的統一管理和使用。

          (2)單元識別。城市燃氣管道均處于人口稠密和建構筑物眾多的區域,深圳燃氣提出了城市燃氣管網單元識別的概念[5]。主要依據管道沿線人口密度、地形地貌特征、土壤狀況、腐蝕防護狀況和管道材質等因素進行識別。管道單元是風險評估的最小單位,單元劃分大小取決于風險管理要求。為后期的風險評價及風險管控奠定基礎。

          (3)風險評價。風險評價通過識別管道危害因素,將風險分成6個種類23個子項,構建了一套完整的、科學的半定量風險管理模型,分析管道失效可能性及失效后果,確定風險值。結合本企業風險可接受水平,制定風險評判標準,進行分級和排序。

          (4)風險控制。結合自身可接收風險情況制定了管道風險評價實施辦法,明確本企業可接受風險程度。重點針對識別出的管道本體缺陷、腐蝕防護、地質災害、第三方施工等危害因素,在風險評價的基礎上,嚴格落實整改責任、措施、資金、時限和預案,實施失效預防措施。結合完整性管理系統派工單管理,由現場巡線人員發現風險隱患問題并錄入系統,然后由完整性管理工程師在線發起工單,分派到負責人員采取控制措施,并根據現場巡線人員反饋的風險控制措施落實情況,實現風險管控閉環管理,確保各個風險因素控制在可接受范圍之內。

          (5)效能評價。依據ASME B31.8S―2010和API STD 1 160先進的管道完整性管理理念,結合本企業完整性管理特點,基于策劃―實施―檢查―改進(PDCA)的運行模式,構建完整性管理體系審核指標體系[6];诠艿劳暾怨芾眢w系的現狀和適用性、有效性進行全面審核,綜合評估管理方針和目標的貫徹落實及實現情況。對總體或某個局部業務的執行質量進行度量,分級評估完整性管理效率,找出薄弱點,并給出合理的改進意見。

          2 完整性管理信息系統建設

          完整性管理信息系統按照“急用先建、迭代開發”的原則先后開發建設三期,并在使用過程中不斷完善和優化。

          一期是數據采集和風險管控功能建設。數據采集依托GIS系統,錄入管道運行維護數據,關聯地質災害監測和管道巡查管理數據。通過信息技術整合兩個系統數據,實現管道數據共享和使用。

          二期開展管道單元識別和風險評價建設,通過建立單元識別規則和風險評價方法,依托信息手段進行風險計算。

          三期完成效能評價和智能決策輔助功能建設,建立效能評價指標,整合管道監測系統、巡查系統、GIS系統、風險評價和應急資源,實現管道高效運行管理。

          完整性管理信息系統實現了數據管理、單元識 別、風險評價、風險控制、效能評價等完整性管理各 個環節的信息化管理。數據管理模塊實現管道建設期和運行期數據的存儲和查詢;單元識別和風險評價實現管道風險計算和繪制管道風險分布圖;風險控制實現管道歷史風險管控措施的可追溯。全面實現管道從設計、施工、運行和報廢全生命周期的規范化管理。

          3 展望

          2017年國家在《能源生產與消費革命戰略》中提出全面發展智慧能源的戰略部署。以自動控制、無線通訊、大數據、云計算和人工智能為代表的新一代信息技術為智慧能源發展提供了重要技術支持。隨著新一代信息技術日漸成熟,信息化工業化快速融合,將為城市燃氣管道發展帶來新機遇,未來將步入智慧燃氣時代。

          (1)數字化。通過泄漏監測、變形監測、陰保數據采集系統和SCADA系統、 GIS系統等,全面掌握管道本體、工藝、自控、通訊等運行信息和設備狀態,并結合管道的位置信息、地理環境信息、設備參數、運行信息以及AI影像數據,通過制定統一的管道數據規范和標準,實現數據規范化和標準化,將使管道監測數據與管道物理結構一一對應。

          (2)可視化。利用二、三維可視化技術手段,將管道基礎信息及附屬設施、維修維護數據、周邊環境信息和運行監測數據收集整理與整合;然后以燃氣管道為載體,以閥室閥井、彎頭、焊縫和坐標為重要參考節點,進行管道數據對齊,將管道動態數據與管道實體結合,實現管道三維可視化管理。

          (3)智能化。建立智能決策輔助系統,整合管道SCADA、 GIS、風險評價等相關運行系統,并關聯管道應急資源,開展管道風險評價,形成評價結果。根據評價結果,形成智能決策方案,包括維修建議、維修計劃、維修方式等,減少人為決策失誤。最終實現管道全生命周期數字化、可視化和智能化管理,提升管道安全、經濟、高效運行管理水平。

           

          參考文獻:

          [1] 楊玉鋒,齊曉忠,李揚,等.城市燃氣管道完整性管理及技術體系研究[J].煤氣與熱力, 2013,33(9): 38-41.

          [2] 楊玉鋒,周利劍,張海健,等.美國城市燃氣輸配管道完整性管理研究[J].煤氣與熱力, 2013,33(6): 01-05.

          [3] 王晨,楊光,王文想.深圳燃氣管道完整性管理方案的研究[J].煤氣與熱力, 2010, 30(8): 26-30.

          [4] 卓凡,安躍紅,謝高新,等.深圳燃氣管道完整性管理應用研究[J].煤氣與熱力, 2014, 34(2):29-32.

          [5] 田英帥,楊光,劉傳慶.城鎮燃氣管道風險分級管控研究[J].煤氣與熱力, 2018, 38(11): 49-52.

          [6] 帥義,帥健,郭兵.管道完整性管理體系審核方法[J].油氣儲運, 2014, 33(12): 1 287-1 296.


           


          作者簡介:劉傳慶,男, 1987年生,工程師,碩士,主要從事城市燃氣管道完整性管理工作。聯系方式:13510737352 ; 717127500@qq.com。

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