葉天宇 上海交通大學

基于模糊綜合評價法的天然氣管道風險評價研究

葉天宇 上海交通大學

隨著國家經濟的飛速發(fā)展，管道天然氣全面取代人工煤氣，成為市民百姓日常生活的首選。但因天然氣管道泄漏而導致爆燃、火災等重大事故頻發(fā)，嚴重威脅到百姓的生命安全和財產損失，社會影響惡劣。本文基于我國城市燃氣管道特點，運用模糊綜合評價方法對城市天然氣管網的風險評價進行深入研究。使用模糊綜合評價法確定評價層次結構，建立評價體系，通過綜合評價的風險值確定天然氣管道的安全隱患處，有針對性地采取措施，同時，也為安全管理提供數據支持。

城市燃氣 天然氣管道 風險評價 模糊綜合風險評價

1 緒論

1.1 研究意義

隨著城市天然氣管網覆蓋面增大，近年來安全事故頻發(fā)，形勢嚴峻。通過總結事故經驗，發(fā)現(xiàn)可能影響天然氣管道失效的因素很多，因此需要使用合理的方法進行風險評估，明確風險程度以采取風控措施。

3.2 相關因素等級劃分

1.2 國內外發(fā)展概況

1．2．1 外國發(fā)展概況

美國在管道風險評價方面的研究已趨向成熟?？咸刈珜懙摹豆艿里L險管理手冊》總結了前20年美國境內油氣長輸管道在風險評價技術方面的成效。當然，因為該方法體系指標模型較為簡單，實際運營中較為復雜的情況容易導致考慮不周。

1．2．2 國內發(fā)展概況

中國石油公司逐步形成了較成熟的管道半定量風險評價方法和系統(tǒng)的理論，該方法基于《風險管理指南》第三版相關內容，根據管道運行的實際情況對肯特法指標進行了部分修改，研發(fā)了風險評價軟件RiskScore，制定了企業(yè)標準SY/T6891．1-2012《管道風險評價方法》。

2 研究方法及概念

2.1 模糊綜合評價方法

模糊綜合評價方法的特點是最終的評價結果以模糊集合表示，而不是一個絕對值。該方法運用隸屬度原理，將定性評價改變?yōu)槎吭u價，不僅結果清晰、邏輯清楚，且能有效解決結構模糊問題或者很難進行量化處理的問題。

天然氣管道失效相關因素復雜，使用模糊綜合評價方法可全面考慮到各類影響因素，利用模糊數學將模糊信息定量化，應用加權平均方法對多個管道相關因素作定量評價，以此可以系統(tǒng)地解決燃氣管道風險評價問題。

3 埋地天然氣管道失效因素辨識和分析

國際公認的管道事故影響因素主要有管道腐蝕、外力破壞、設計與誤操四大因素。

3.1 因素等級劃分

誤操作二級因素有：施工作業(yè)失誤、人員素質、人員培訓效果、操作規(guī)程制定與執(zhí)行。二級因素包含多個三級因素：

施工操作失誤包括施工管理措施和施工監(jiān)督執(zhí)行力；人員素質分為責任心和施工人員從業(yè)經驗；人員培訓效果分為基本知識掌握、培訓計劃和應急響應訓練；操作規(guī)程的制定與執(zhí)行分為操作規(guī)程制定、操作規(guī)程執(zhí)行。

二級因素“操作規(guī)程制定與執(zhí)行”的因素分級標準如下：

三級因素：操作規(guī)程制定。“壹”：有完備的操作規(guī)程，且具有可操作性；“貳”：有較完備的操作規(guī)程，并且規(guī)程極富可操作性；“叁”：制定了操作規(guī)程，不過其可操作性并不是很強；“肆”：制定了操作規(guī)程，但不具有可操作性；“伍”：未制定相應的操作規(guī)程。

三級因素：操作規(guī)程執(zhí)行?！耙肌保悍e極執(zhí)行；“貳”：按照要求良好地執(zhí)行；“叁”：執(zhí)行情況并不是特別好；“肆”：執(zhí)行情況差強人意；“伍”：沒有按照操作規(guī)程開展工作。

4 天然氣管道風險評價體系的設計與分析

4.1 管道模糊風險因素的結構模型

模糊綜合評價步驟如下：

（4）綜合評價：采用加權平均法，依據權重集合A={a1,a2,…,an}中各權重的大小，均衡兼顧所有因素進行綜合評價。

4.2 風險控制措施

對于日常生產，應按照各管段風險值及風險等級，采取相應的控制措施，進行風險控制等級管理。由評價結果可知，公司管道失效主因是管道腐蝕和外力破損，建議針對這兩項采取針對性的改進措施，做到事前控制和管理，降低風險等級，減少安全事故。

5 模糊綜合評價法在實際案例中的應用及分析

5.1 事故可能性模糊綜合評價

因素：操作規(guī)程設計；基本情況：良好；等級：貳。

因素：操作規(guī)程落實；基本情況：落實力度一般；等級：叁。

三級因素權重：

操作規(guī)程制定E411=(0．596 0．767 0．674 0．404 0．156)

三級因素權重：

操作規(guī)程落實E412=(0．363 0．607 0．720 0．607 0．363)

二級綜合評價：

根據最大隸屬原則，計算所得的五個隸屬度中最大值為0．703，風險等級是“叁”級，管道失效事故發(fā)生概率中等。

5.2 事故后果嚴重性模糊綜合評價

5．2．1 有形損失

因素：事故人口情況；基本情況：主要商業(yè)區(qū)和人口密集區(qū)；等級：伍。二級因素權重Top=0．28。

一級綜合評價：

二級綜合評價：

根據最大隸屬原則，最大值為0．708，風險等級是“肆”級，事故后果非常嚴重。

5．2．2 無形損失

二級綜合評價：

根據最大隸屬原則，最大值為0．703，風險等級為“叁”級，事故后果嚴重性中等。

5．2．3 事故后果嚴重性事故后果嚴重性模糊評價

根據最大隸屬原則，最大值為0．695，風險等級為“肆”級，事故后果嚴重性的等級為較嚴重。

5.3 風險值

事故發(fā)生可能性的模糊綜合評價結果為L=(0．279 0．479 0．644 0．653 0．494)，設加權集q0=(1 3 5 7 9)，由加權計算方法計算風險值：

首先，歸一化處理L=(0．109 0．188 0．253 0．256 0．194)

其次，加權計算法計算風險值：J=LTQ=5．76

同理，事故后果嚴重性加權值：J’=L’TQ=6．11

風險值OR =35．19。參照風險等級劃分表，該風險值對應等級為較高風險。

6 結論及展望

對風險因素進行辨識和分析，確定因素權重，建立事故發(fā)生可能性和事故后果嚴重性的模型；計算得到事故發(fā)生可能性主要因素的風險值，根據風險等級采取控制措施，降低事故發(fā)生概率。

須建立城市天然氣官網信息數據庫，優(yōu)化評價方法，進一步消除原有專家評價法主觀因素較強帶來的弊端；研發(fā)信息系統(tǒng)，借助物聯(lián)網等高科技手段，做到事前管理，提高事故發(fā)生后采取應急措施的反應速度和處理效率。

[1]Wei Song, Pei Yang, Guosheng Yang, etc, Horror video recognition based on fuzzy comprehensive evolution. China Communications, 2014,11(14):86-94

[2]W.Kent Muhlbauer，管道風險管理指南——理念、技術及資源(第三版)[M]，北京：石油工業(yè)出版社，2014.5，29-183頁

[3]石金凱，郭明宇，基于模糊綜合評價法的熱力管道施工方案比選研究及應用[J]，區(qū)域供熱，2017，1，109-133