周寧張路劉亞姜帥徐士會趙力增

（1.常州大學(xué)，江蘇省油氣儲運重點實驗室 江蘇常州213016； 2.公安部天津消防研究所 天津300381；3.山東物流集團清恒能源有限公司 濟南250101）

改進的肯特評分法在化工園區(qū)公共管廊中的應(yīng)用*

周寧1張路1劉亞2姜帥1徐士會3趙力增2

（1.常州大學(xué)，江蘇省油氣儲運重點實驗室 江蘇常州213016； 2.公安部天津消防研究所 天津300381；3.山東物流集團清恒能源有限公司 濟南250101）

針對化工園區(qū)公共管廊輸送介質(zhì)多樣化、風(fēng)險高、容易引發(fā)事故連鎖的特點，將肯特評分法進行改進，使其成為適用于化工園區(qū)公共管廊的風(fēng)險評價方法 ，并利用改進的肯特評分法對常州市濱江化工園區(qū)公共管廊進行風(fēng)險評價。結(jié)合實際應(yīng)用結(jié)果表明，改進后的肯特評分法是對化工管廊進行風(fēng)險評價的有效工具 ，其評價結(jié)果有助于減少事故發(fā)生概率和事故發(fā)生后損失。

化工園區(qū) 公共管廊 風(fēng)險評價

0 引言

化工園區(qū)公共管廊是指在化工園區(qū)內(nèi) ，供各地塊的項目敷設(shè)架空工藝物料管道、公用工程管道、供熱管道和管道計量用數(shù)據(jù)通訊光纜的公共通廊 ，其可取代園區(qū)內(nèi)物料運輸車輛 ，最大限度地減少物料的運輸損耗，降低運輸成本，是連接上下游石油化工企業(yè)及其裝置的重要橋梁。但是高管架形式的化工管廊也給管廊日常巡檢、維護和應(yīng)急處置帶來了不便，如缺乏對管廊管道有效的監(jiān)控預(yù)警 ，在發(fā)生事故時無法得到及時有效處置，易引發(fā)火災(zāi)以及爆炸等災(zāi)害事故，甚至危及整個化工園區(qū) ，造成重大損失。為此，對化工管廊進行科學(xué)的風(fēng)險評價是十分必要的。

1 改進后的肯特評分法

在管道風(fēng)險評價方面，目前應(yīng)用比較廣泛的評價方法主要有：危險性及其可操作性研究、故障樹／事件樹分析、定量風(fēng)險評價或是概率風(fēng)險評價等。本文根據(jù)化工園區(qū)公共管廊的特點，采用改進的肯特評分法對管廊進行風(fēng)險評價，其原因有：①可快速得到答案且分析成本低廉；②全面綜合，既能夠包容不完善的認(rèn)識，且易于改進成為有用的數(shù)據(jù)。

1.1 原始肯特評分法管道失效因素

肯特評分法［1］是在求取管道各分段危險指數(shù)大小的基礎(chǔ)上，確定各管段的風(fēng)險程度。管道失效因素框圖見圖1。

1.2 改進后的肯特評分法

由化工園區(qū)公共管廊與長輸管道的差異分析可知，肯特模型中的評分項目不全適合管廊的評分，應(yīng)對一些評分項目進行調(diào)整。具體調(diào)整項目主要有：①由于研究管道為架空管道，所以第三方破壞中的埋地深度調(diào)整為架空高度，管道附近設(shè)施項目調(diào)整到活動水平項目下；②腐蝕方面：架空管道不需要考慮土壤腐蝕性、陰極保護和電流干擾，需要考慮空氣腐蝕；③設(shè)計方面：由于常州不處于地震帶，土壤移動性不需要考慮，增加一項設(shè)計人員水平。

圖1 管道失效因素

1.3 肯特評分法步驟

（1）根據(jù)管線人口密度、周圍設(shè)施、地理環(huán)境等因素差異將管線分段。

（2）根據(jù)歷史記錄及現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，結(jié)合改進的肯特法對管道失效因素進行分類評分，并將各分類評分值乘以各因素對應(yīng)的權(quán)重 ，然后相加得到S，S＝T＋C＋D＋I。

（3）計算泄漏影響指數(shù)和擴散系數(shù)。

（4）將S與L綜合計算R＝S／L，得到R，并進行風(fēng)險評價。

2 應(yīng)用案例分析

本實例研究的對象是常州市濱江化工園區(qū)的架空管道及管廊。

2.1 管廊失效因素分析

在借鑒指數(shù)法的風(fēng)險評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合化工園區(qū)管廊的實際情況 ，建立影響管道失效可能性的風(fēng)險評價指標(biāo)體系。為了與肯特評分法所提出的專家打分法的總分值保持一致，3級失效因素的總分為400分。

2.1.1 第三方破壞評分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)架空管道的實際情況，本文將第三方破壞分為架空高度、活動水平、公眾教育、巡線頻率、自然災(zāi)害等幾個方面。該段的第三方破壞各因素的評分情況如圖2所示。

圖2 第三方破壞因素評分

2.1.2 腐蝕因素評分標(biāo)準(zhǔn)

由于化工園區(qū)的管道多為金屬管道，腐蝕破壞不僅能夠造成管道穿孔引起泄漏 ，而且還可能引起火災(zāi)爆炸事故 ，影響極為嚴(yán)重。根據(jù)管道受害的實際情況分析，腐蝕因素可以分為3個方面：內(nèi)腐蝕、外腐蝕和應(yīng)力腐蝕［2］。

腐蝕因素的詳細(xì)評分如圖3所示。

圖3 腐蝕因素評分

2.1.3 設(shè)計因素評分標(biāo)準(zhǔn)

影響管道失效的重要因素還有管道的初始設(shè)計。設(shè)計時為簡化計算，通常采用一些理想化的模型來選取參數(shù)，但在實際應(yīng)用中，管道會受到多種因素的影響，因此，設(shè)計值只是作為一種判斷管道失效的參照。設(shè)計因素主要從鋼管安全因素、系統(tǒng)安全因素、疲勞因素、水壓試驗情況、設(shè)計人員技術(shù)水平這幾個方面來進行評價［3－4］，見圖4。

2.1.4 誤操作因素評分標(biāo)準(zhǔn)

操作人員的技術(shù)水平和自身素質(zhì)都會影響管線能否安全運行，在生產(chǎn)過程中任何一點小小的錯誤 ，都有可能在以后階段留下發(fā)生事故的隱患?；谶@一點，評價者必須對管線在設(shè)計、施工、運營和維護這4個階段中的每一個人為失誤潛在的可能性進行評估，見圖5。

圖4設(shè)計因素評分

圖5 誤操作因素評分

為了使評價結(jié)果更加客觀實際 ，本文邀請專家和經(jīng)驗豐富的工作人員 ，經(jīng)過探討，對一、二級失效的各類因素進行兩兩比較，構(gòu)造如表1所示的判斷矩陣，通過判斷矩陣可求出一、二級各因素所占權(quán)重。

表1一級風(fēng)險因素兩兩比較判斷矩陣

由層次分析法的計算步驟可求得管道風(fēng)險因素體系的一級風(fēng)險因素權(quán)重為W＝［0.446 1，0.29，0.092 9，0.171］T，二級因素的權(quán)重計算方法與一級相似。

2.2 相對風(fēng)險值的計算

乙烯的分子量為28，若整條管線破壞情況下10 min的泄漏量大于2.37×104kg，則泄漏分值評分為3分。該管段附近的固定員工有60人左右，并且其跨越S 232道路，有流動人口和車輛經(jīng)過，將其歸屬于2類區(qū)域，分值為2分。則擴散影響系數(shù)＝1.5，而乙烯的介質(zhì)危險性查表可知為1＋4＋2＋2＝9分，則L＝6。

將該管段的各因素按其權(quán)重計算出其指數(shù)和：S＝T＋C＋D＋I＝113.2＋75.1＋26.9＋58.7＝273.9，則該管段的相對風(fēng)險值R＝S／L＝45.65。

2.3 風(fēng)險等級的劃分

根據(jù)上述風(fēng)險評價體系計算出的風(fēng)險值為評價對象的相對風(fēng)險值，數(shù)值越大表示系統(tǒng)越安全，反之，則越不安全。在進行風(fēng)險決策時，依據(jù)的是風(fēng)險程度的大小，因此有必要對風(fēng)險進行等級劃分。由于管道系統(tǒng)的極端最壞情況到極端最佳情況的相對風(fēng)險值范圍是0～2000［5］，直接劃分風(fēng)險等級并不能反映出管道的真實風(fēng)險程度。

實際上，對于乙烯這種有毒、易燃、易爆的氣體，其危險性分值為9分，園區(qū)內(nèi)人口密度通常可劃分為三級地區(qū)，即分值為3分，如果泄漏分值取為6分（相對于事故發(fā)生后可能造成的后果最?。?，則此時的最大相對風(fēng)險值為

擴散影響系數(shù)＝2，泄漏影響指數(shù)＝4.5，最大相對風(fēng)險值＝400／4.5＝89。因此，乙烯管網(wǎng)的相對風(fēng)險值介于0～89之間，本文將風(fēng)險分成5個等級，相對風(fēng)險值對應(yīng)的風(fēng)險等級如表2所示。

表2管道風(fēng)險等級劃分

3 結(jié)語

（1）目前還沒有專門針對化工管廊的風(fēng)險評價方法，本文結(jié)合化工管廊的特征，對肯特評分法進行改進，調(diào)整事故因素及權(quán)重，使其適用于化工園區(qū)公共管廊的風(fēng)險評價。

（2）各評分項目的權(quán)重系數(shù)需要根據(jù)化工園區(qū)公共管廊事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并結(jié)合層次分析法來確定，使計算結(jié)果更加客觀。

（3）根據(jù)改進的肯特評分法，能夠更加準(zhǔn)確地計算出化工管廊的各項風(fēng)險指數(shù) ，使管理者能夠掌握管廊的完好程度和危險管段，變管廊事故的被動搶險為主動維護，減少事故發(fā)生概率和事故發(fā)生后損失。

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Application of the Improved Kent Scoring Method in Public Pipe Gallery of Chem ical Industry Park

ZHOU Ning1ZHANG Lu1LIU Xuanya2JIANG Shuai1XU Shihui3ZHAO Lizeng2
（1.Jiangsu Key Laboratory of Oil&Gas Storage and Transportation Technology，Changzhou UniversityChangzhou，Jiangsu213016）

In view of the characteristicsof the transportingmedium diversification，high risk，easy to lead accident chain of chemical industry park public pipegallery，the Kentscoringmethod is improved tomake it to be a chemical industrialpark public pipegallery risk evaluationmethod and also it isused to conduct risk assessmenton Changzhou Binjiang Chemical Industrial Park.Combinedwith the practical application，it’s proved that the improved Kentscoringmethod isan effective tool for risk assessmentof chemical pipegallery，helpful to reduce the probability of accidentoccurrence and losses.

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周寧，男，1977年生，博士，副教授 ，目前主要從事爆炸與沖擊動力學(xué)、油氣爆炸安全、油氣儲運工程等方面的研究。

2015－11－26）

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金（51204026），江蘇省高?！扒嗨{(lán)工程”（SCZ1409700002），建筑消防工程技術(shù)公安部重點實驗室開放課題（KFKT2014MS）。