劉國(guó)龍

化工園區(qū)管廊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)研究

劉國(guó)龍

（華陸工程科技有限責(zé)任公司, 陜西西安 710065）

針對(duì)化工園區(qū)管廊頻繁發(fā)生事故等安全問題，結(jié)合化工園區(qū)管廊特點(diǎn)，提出了系統(tǒng)、完整的化工管廊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。主要是將影響管廊安全運(yùn)行相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分級(jí)，利用改進(jìn)后的肯特評(píng)分法和層次分析法，對(duì)各級(jí)別評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。以某經(jīng)濟(jì)帶中心區(qū)化工園區(qū)12 km管廊為例，將管廊分為12段進(jìn)行評(píng)價(jià)，該園區(qū)相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值較低的有第2、5、7、9、11段管廊，這5處管廊段安全狀態(tài)受到了威脅，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果制定了相應(yīng)的措施。研究結(jié)果表明：將改進(jìn)后的肯特評(píng)分法和層次分析法結(jié)合，在管廊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面具有很強(qiáng)的適用性，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果能夠準(zhǔn)確找出事故頻發(fā)管段和影響因素，有利于安全管理人員及時(shí)、快捷、有效進(jìn)行補(bǔ)修、整改。

化工園區(qū)；管廊；肯特法；風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)

石油和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，是推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年石油和化工總產(chǎn)值增長(zhǎng)到14萬億元，其中，化學(xué)工業(yè)主營(yíng)收入達(dá)到9.56萬億，增長(zhǎng)7.6%。近年來，國(guó)務(wù)院頒布了多項(xiàng)支持和鼓勵(lì)建設(shè)化工園區(qū)指導(dǎo)意見，在各大石油和化工省會(huì)城市掀起了建設(shè)化工園區(qū)的熱潮?；@區(qū)的建設(shè)已經(jīng)成為推動(dòng)我國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)發(fā)展的引擎，不斷推進(jìn)向集約化、專業(yè)化方向發(fā)展[1-3]。然而，隨著化工園區(qū)數(shù)量不斷增加，園區(qū)內(nèi)潛在危險(xiǎn)源較多，具有高危險(xiǎn)性、且集中儲(chǔ)放，園區(qū)外人民生活環(huán)境存在安全隱患，一旦發(fā)生事故，不僅對(duì)園區(qū)內(nèi)人員和生產(chǎn)設(shè)備造成嚴(yán)重破壞，甚至?xí)爸苓吂采顖?chǎng)所和人民生活，有可能引發(fā)多米諾骨牌效應(yīng)，造成嚴(yán)重的群死群傷以及巨大的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失?；诖?，行文將在化工園區(qū)風(fēng)險(xiǎn)影響因素的基礎(chǔ)上，核實(shí)各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作重要性，采用改進(jìn)的層次分析法和肯特評(píng)分法，對(duì)各級(jí)影響指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分以及權(quán)重的確定，完善風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程，建立系統(tǒng)、完整的化工管廊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。

1 化工園區(qū)管廊建設(shè)意義

根據(jù)國(guó)務(wù)院安委會(huì)【2008】26號(hào)文件指示“新的化工建設(shè)項(xiàng)目必須進(jìn)入產(chǎn)業(yè)集中區(qū)或化工園區(qū)”，繼天津發(fā)生管道事故后，各省陸續(xù)上報(bào)需要改造搬遷化工項(xiàng)目，據(jù)統(tǒng)計(jì)，提出搬遷改造的化工項(xiàng)目超過1 000個(gè)，2015年7月，在建部啟動(dòng)綜合管廊建設(shè)，3年內(nèi)，在10個(gè)試點(diǎn)城市建設(shè)389 km的地下綜合管廊，次月國(guó)務(wù)院發(fā)布指導(dǎo)意見，并提出2020年建設(shè)一批高質(zhì)量、具國(guó)際化水平的地下綜合管廊，基于此，化工園區(qū)管廊建設(shè)研究掀起高潮，建設(shè)有中國(guó)特色的綜合管廊具有深遠(yuǎn)意義。

2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)

肯特評(píng)分法并不完全適合化工園區(qū)管廊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，改進(jìn)方法是將管廊和長(zhǎng)輸管道評(píng)價(jià)進(jìn)行差異分析，相應(yīng)調(diào)整評(píng)價(jià)因素，建立適合改進(jìn)后的肯特評(píng)分法是我評(píng)價(jià)要素體系。采用改進(jìn)后的層次分析法確定各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重，完善化工園區(qū)管廊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程，建立完善的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系[3,4]。

2.1 肯特評(píng)價(jià)法

根據(jù)調(diào)研的相關(guān)評(píng)價(jià)方法資料，在管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面應(yīng)用較多的有：模糊綜合評(píng)價(jià)法、肯特評(píng)分法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和灰關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)法等[3-4]。以上方法有各自的局限性，根據(jù)化工管廊運(yùn)行特點(diǎn)，改進(jìn)后的肯特評(píng)分法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，有其獨(dú)有的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：①國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛，是一項(xiàng)系統(tǒng)、成熟的評(píng)價(jià)方法；②對(duì)不同類型的因素可有效轉(zhuǎn)化為有用的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)；③可以將現(xiàn)場(chǎng)工作人員多年的經(jīng)驗(yàn)加入評(píng)分環(huán)節(jié)，綜合分析；④可快速獲得評(píng)價(jià)結(jié)果，形成完整的分析報(bào)告；⑤該方法簡(jiǎn)易，便于工作人員掌握和應(yīng)用。

與長(zhǎng)輸管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)相比，管廊安全運(yùn)行一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)大致一樣。包括設(shè)計(jì)因素、腐蝕因素、誤操作因素和第三方損壞。但是，管廊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)細(xì)分項(xiàng)目以及相應(yīng)的各細(xì)分評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分、權(quán)重與長(zhǎng)輸管道存在較多的差異，根據(jù)管廊實(shí)際影響資料，建立的改進(jìn)后的肯特評(píng)分法結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 肯特評(píng)分法結(jié)構(gòu)

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

改進(jìn)后的層次分析法，是將影響目標(biāo)事件因素定量化的方法[5,6]，特別是目標(biāo)事件影響因素類型不同、數(shù)量較多的情況下，結(jié)合實(shí)際工作中專家和資深研究人員的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行定量化，評(píng)價(jià)結(jié)果更為貼近實(shí)際情況，具體流程如圖2所示。

圖2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重流程圖

2.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程

（1）待評(píng)價(jià)目標(biāo)確定。明確化工園區(qū)管廊待評(píng)價(jià)目標(biāo)。

（2）待評(píng)價(jià)目標(biāo)基本情況。對(duì)待評(píng)價(jià)的管廊運(yùn)行安全因素進(jìn)行分類，根據(jù)近年管廊事故發(fā)生頻率、類型、地點(diǎn)，對(duì)管廊管材質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)最大壓力、允許最大壓力、防腐措施、管輸介質(zhì)特性、運(yùn)行環(huán)境狀況等資料進(jìn)行整理，對(duì)收集資料的準(zhǔn)確度、完整度要求高，直接關(guān)系評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取和評(píng)價(jià)結(jié)果的真實(shí)性。

（3）管廊分段評(píng)價(jià)。每一條管廊段運(yùn)行環(huán)境和條件各不相同，因此，有必要進(jìn)行分段進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，有針對(duì)性的進(jìn)行安全因素評(píng)價(jià)，管段越細(xì)分，對(duì)影響指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果越準(zhǔn)確，分段過少，可能對(duì)某些管段評(píng)價(jià)精度有所降低，基于此，合理的管廊分段是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

（4）評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立。在管廊資料整理和歸納的基礎(chǔ)上，對(duì)影響管廊帶運(yùn)行因素進(jìn)行分析，對(duì)管道失效結(jié)果進(jìn)行分類研究，明確影響管廊段風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，借用改進(jìn)后的層次模型，建立管廊運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

（5）指標(biāo)評(píng)分原則。誠(chéng)邀管廊研究專業(yè)和有經(jīng)驗(yàn)的工作人員，在該地區(qū)管廊運(yùn)行資料和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)每一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)影響指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分。

3 應(yīng)用與分析

以處于長(zhǎng)江三角洲經(jīng)濟(jì)帶、江蘇中心城市常州市區(qū)某管廊帶為例，該條管廊處于道路交通樞紐，通過不同方向交錯(cuò)架設(shè)接入相關(guān)企業(yè)，管廊全長(zhǎng)12 km，從管廊所處的環(huán)境、管道材質(zhì)、管線使用壽命、人口密集程度、近年管道腐蝕情況以及周邊人們生活狀況角度，將該化工園區(qū)管廊分為12段進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，找出管廊帶安全運(yùn)行薄弱的管段，并進(jìn)行相關(guān)補(bǔ)修和維護(hù)。

3.1 化工管廊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

通過對(duì)12段管廊進(jìn)行分析，影響各條管段安全狀態(tài)因素包括：一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)4個(gè)、二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)16個(gè)、三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)58個(gè)，分別對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，最終得到各段管廊一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分值[7,8],如表1所示。

表1 12段管廊一級(jí)指標(biāo)相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分統(tǒng)計(jì)表

（1）根據(jù)相關(guān)專家和管廊評(píng)價(jià)方面從事多年的工作者共同研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合改進(jìn)后的層次分析法，對(duì)影響化工管廊一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)分，并得到了各項(xiàng)指標(biāo)兩兩對(duì)比結(jié)果，如表2所示。

表2 一級(jí)指標(biāo)對(duì)比結(jié)果統(tǒng)計(jì)

本次主要對(duì)一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行詳細(xì)研究，根據(jù)表2風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)兩兩對(duì)比結(jié)果，建立判斷矩陣。

（3）判斷矩陣一致性檢驗(yàn)：

從計(jì)算結(jié)果來看，<0.1，說明符合一致性要求，因此，最終得到的管廊一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因素權(quán)重為=[0.4462 0.281 0.0928 0.18]T。

3.2 應(yīng)用結(jié)果分析

圖3 12段管廊相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值

在具體研究了影響化工園區(qū)管廊一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)影響權(quán)值的基礎(chǔ)上，再結(jié)合居住在管廊周圍的人口密度、管廊帶輸送介質(zhì)危險(xiǎn)系數(shù)、擴(kuò)散指數(shù)、管道泄露可能幾率以及管廊本身影響參數(shù)，按照化工管廊段長(zhǎng)度分段進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及定量評(píng)分，最終得到各管廊段相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值，見圖3所示。本次主要將管廊風(fēng)險(xiǎn)劃分為5個(gè)等級(jí)，即安全狀態(tài)、較安全狀態(tài)、正常運(yùn)行狀態(tài)、潛在事故發(fā)生傾向以及系統(tǒng)非正常運(yùn)行等[9,10]。相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值越高，說明化工園區(qū)管廊帶運(yùn)行越安全，相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值越低，說明系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)越差。

從上圖可知，化工管廊各段相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值集中在30~50之間，其中相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值較低的有第2、5、7、9、11段管廊，說明這5處管廊段安全狀態(tài)受到了威脅，系統(tǒng)運(yùn)行處于高風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，主要是由于處在該管廊段生活的人口密度相對(duì)較大，這段管廊使用頻率較高，可能有不同程度的腐蝕破損現(xiàn)象，基于此，有必要就管廊帶周邊人們生活安全知識(shí)和保護(hù)措施進(jìn)行宣傳，對(duì)于人居密度高、分叉管帶多以及事故頻發(fā)管段進(jìn)行定期巡查和檢修，制定相應(yīng)的化工管道檢修和更換方案，制定潛在事故應(yīng)急搶修措施以及不同事故級(jí)別和類型的應(yīng)急預(yù)案，來維護(hù)化工園區(qū)管廊段的安全、平穩(wěn)運(yùn)行。

4 結(jié)束語

化工園區(qū)管廊涉涉及多種輸送管道并行，引發(fā)事故的因素較為復(fù)雜，需要對(duì)影響化工管廊安全運(yùn)行因素進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際管廊特點(diǎn)，采用合適的肯特評(píng)分法，有必要將各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以期更為精確得到評(píng)價(jià)指標(biāo)定量影響程度。同時(shí)，在化工園區(qū)管廊歷史事故數(shù)據(jù)和資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)專家和管廊評(píng)價(jià)方面從事多年的工作者經(jīng)驗(yàn)，利用改進(jìn)后的層次分析法，確定影響管廊安全運(yùn)行指標(biāo)權(quán)重系數(shù)。通過實(shí)例研究，該園區(qū)其中相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值較低的有第2、5、7、9、11段管廊，這5處管廊段安全狀態(tài)受到了威脅，應(yīng)制定相關(guān)措施進(jìn)行補(bǔ)修、整改和更換方案，確?；@區(qū)管廊安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)行。

［1］董海印，楊耀森. 石油化工管廊鋼結(jié)構(gòu)桁架的選型[J].當(dāng)代化工，2015，44（9）：2190-2192.

［2］余曉燕.淺析化工園區(qū)的公共化工管廊規(guī)劃設(shè)計(jì)[J].化學(xué)工程與裝備，2003（7）：67-69.

［3］張哲，呂明晏，汪是洋.肯特評(píng)分法在輸油管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用及改進(jìn)[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，2011，18（1）：59-61，63.

［4］潘新瑩，倪光，閆素美，等. 石油化工管帶的設(shè)計(jì)[J].當(dāng)代化工，2015，42（1）：107-110.

［5］VINOD G，BIDHAR S K，KUSHWAHA A K，et al．A comprehensive framework for evaluation of piping reliability due to erosion-corrosion for risk-informed in service inspection[J].Reliability Engineering and System Safety，2003，82（2）：187-193．．

［6］薛居征.基于層次分析法的群決策方法及應(yīng)用研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.

［7］鄭炯濤.石油化工管廊設(shè)計(jì)要點(diǎn)探索[J].石化技術(shù)，2015(4)：106-128.

［8］GB50160-2008，石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

［9］高蕊.淺談管廊上管道布置的常見問題[J].石油化工設(shè)計(jì)，2015，32(2)：57-58.

［10］王凱全，王寧，張弛，等．城市天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)特征與肯特法的改進(jìn)[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2008,18（9）：155-157.

Research on Risk Assessment of Pipe Gallery in Chemical Industry Parks

（HUA LU Engineering Science and Technology Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710065, China）

In view of safety problems of pipe gallery in chemical industry parks, combined with the characteristics of the pipe gallery, the risk evaluation system of chemical pipe gallery was put forward. Related parameters affecting the safe operation of the pipe gallery were classified, and the improved Kent evaluation method and analytic hierarchy process (AHP) were used to evaluate the evaluation indexes at all levels. Taking 12 km pipe gallery in the central chemical industry park in an economic belt as an example, the pipe gallery was divided into 12 sections for evaluation, the sections with lower relative risk value were 2, 5, 7, 9 and 11 sections, the safe state of five sections was threatened, so the corresponding measures need be formulated according to the results of the evaluation. Results show that the combination of improved Kent evaluation method and analytic hierarchy process (AHP) has a strong applicability in the aspect of risk assessment of pipe gallery; according to the evaluation results, the frequent accident section and influence factors can be accurately found out, which is helpful to the safety management personnel to quickly and effectively complete the rectification.

Chemical industrial park;Pipe gallery; Kent method;Risk indicators

TQ 086

A

1671-0460（2017）10-2112-04

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)： 51204026。

2017-01-17

劉國(guó)龍（1984-），男，陜西省榆林市人，工程師，2007年畢業(yè)于西北大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，主要從事外管管道設(shè)計(jì)工作。通訊地址：陜西省西安市高新區(qū)唐延南路7號(hào)。郵箱：lgl2156@chinahualueng.com。