邴志偉

摘 要：天然氣管道系統(tǒng)是連續(xù)密閉輸送系統(tǒng)，從輸送、儲存到用戶使用，天然氣均處于帶壓狀態(tài)，管道一旦破裂，釋放能量大、撕裂長度長、波及范圍廣，排出的天然氣遇有明火易釀成火災，因此其可靠性研究具有十分重要的意義和作用。針對天然氣管道的可靠性研究，本文通過對國內(nèi)外相關(guān)文獻的調(diào)研，總結(jié)了巴西天然氣管道可靠性評價方法以及其評價指標。巴西石油公司對巴西的天然氣管道進行的可靠性研究采用了 TARO 可靠性模擬軟件，其管網(wǎng)可靠性評價方法以及可靠性指標值得借鑒。

關(guān)鍵詞：巴西石油公司；天然氣管道；可靠性；評價指標

隨著國內(nèi)用戶端天然氣需求量的不斷增加，大型輸氣干線管道的輸送任務日益艱巨，輸氣管道系統(tǒng)運行可靠性問題也愈受關(guān)注。如何基于整條輸氣管道來評價其整體運行可靠性，是當前所面臨的主要挑戰(zhàn)與難題?，F(xiàn)階段，雖然可靠性評價雖已廣泛用于很多領(lǐng)域，但在油氣管道領(lǐng)域的應用尚處于初級階段。輸氣干線系統(tǒng)的運行可靠性評估是指對處于運行中的管道系統(tǒng)可靠性指標做定量計算或者定性分析，其中以指標數(shù)值來反映管道的可靠水平最為重要。輸氣干線系統(tǒng)的運行可靠性評估可以為設計人員、管理人員提供改進和管理管道的依據(jù)，使他們對系統(tǒng)運行和系統(tǒng)行為有更加深入的了解。而巴西天然氣管道評價方法和評價指標值得我國借鑒，本文對這兩項內(nèi)容進行了詳細介紹。

1 巴西石油公司天然氣管道可靠性評價

巴西石油公司與挪威船級社合作運用可靠性模擬軟件 TARO 對巴西集成管網(wǎng)系統(tǒng)進行了可靠性評價[1]。巴西集成管網(wǎng)系統(tǒng)是一個比較復雜的系統(tǒng)，首先，它具有多個氣源：氣田、東北部氣源以及東南部氣源；再次，它有多種用戶；最后，干線中設有多個氣體處理設備，這對可靠性評價結(jié)果又一定影響。巴西石油公司進行的可靠性評價主要依賴TARO 軟件（Total Asset Review And Optimization） ，該軟件將未經(jīng)加工的數(shù)據(jù)運用到每個設備的計算機模擬模型之中。具體的可靠性分析過程如下：第一步，建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)邏輯模型，明確系統(tǒng)單元設備以及其聯(lián)接形式， 例如串聯(lián)、 并聯(lián)還是備用。第二步，運用隨機抽樣技術(shù)，從系統(tǒng)單元數(shù)據(jù)庫中抽取失效事件數(shù)據(jù)，同時確定系統(tǒng)失效模式，并對該事故模式進行建模。 系統(tǒng)單元數(shù)據(jù)庫中包含設備失效相關(guān)數(shù)據(jù)、計劃動作數(shù)據(jù)以及正常運行數(shù)據(jù)。第三步， 對上述事故進行模擬。 該模擬過程中，需要引用概率密度函數(shù)以及故障修復時間分布函數(shù)，來計算可靠性指標數(shù)值，并得出每個單元對系統(tǒng)可靠性的貢獻。分析過程所用數(shù)據(jù)主要來源有：運行歷史報告、知名國際數(shù)據(jù)公司（OPEDA， SINTEF，EGIG） 。最后，故障所產(chǎn)生的影響用氣體質(zhì)量損失來表示。要注意的是，可靠性分析過程中，需要對管線中所有元件進行模擬，需要模擬的元件有：天然氣處理單元；所有管線以及截斷閥；壓氣站；城市門站。對于每一個組成氣體供應鏈的氣體處理單元、壓氣站、門站和管道都要進行詳細的可靠性模擬，以此來明確氣體管網(wǎng)單元可靠性以及整體可靠性。驗，采用模擬的方式進行天然氣干線系統(tǒng)可靠性評價。即假設系統(tǒng)的故障模式，收集歷史數(shù)據(jù)，針對該故障模式進行可靠性評價，借助修復時間分布函數(shù)，得出可靠性指標數(shù)值。

運行可靠性指標評價等級是針對一個或多個運行可靠性指標， 制定一個數(shù)值等級或規(guī)定一個數(shù)值目標，根據(jù)不允許超過或者必須達到一個或多個數(shù)值要求，綜合給出輸氣管道系統(tǒng)運行可靠性水平的極限值， 用于判斷系統(tǒng)或單元的可靠性水平。該指標評價等級用于判斷是否需要對輸氣管道單元或系統(tǒng)進行維修， 以及決定如何維修或改進。以下結(jié)合電力系統(tǒng)、水力系統(tǒng)、 經(jīng)濟分析等相關(guān)領(lǐng)域的可靠性評價經(jīng)驗，給出針對輸氣管道系統(tǒng)運行可靠性評價的指標等級分級建議。據(jù)此可以定性判斷研究對象的運行可靠性水平， 適用于輸氣管道單元、 壓氣站單元以及系統(tǒng)整體的運行可靠性評價可靠度等級是技術(shù)性的等級劃分，故障風險等級是經(jīng)濟性的等級劃分。輸氣管道系統(tǒng)應用可靠性指標評價等級的目的：在合理的投資限度內(nèi)，減少用戶的斷氣事故次數(shù)和損失。對于不同氣候、地理、經(jīng)濟條件和社會環(huán)境的國家或地區(qū)，以及不同的計算方式和步驟，可靠性指標評價等級的劃分也會有所差別，應該根據(jù)自身管理水平、環(huán)境、計算理念等諸多因素，適當做出調(diào)整。

3 天然氣干線系統(tǒng)運行可靠性指標

干線天然氣管道由多個管段、壓氣站以及自控系統(tǒng)組成，任何一個組成部分發(fā)生故障都可能對用戶的供氣造成影響。在對輸氣管道系統(tǒng)運行可靠性進行研究時，需要全面考慮，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工藝以及所用材料、運行環(huán)境等。

輸氣管道系統(tǒng)運行可靠性研究的主要難點：①科學地量化各個單元可靠性，在確定各單元可靠性基礎上， 研究輸氣管道整體運行可靠性；②建立輸氣管道系統(tǒng)與各單元之間可靠性關(guān)聯(lián)；③建立可靠性數(shù)據(jù)庫，確定各種因素對管道可靠性的影響大小。為此，運用數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法評價干線天然氣管道的運行可靠性，同時基于研究難點提出具體的解決方法。

可靠性綜合指標的本質(zhì)是[2]，能夠綜合反映故障發(fā)生的可能性與嚴重性。后果的含義很廣泛，可以是氣體損失量、管道超壓過載的程度等。運行指標的定義 運行指標的定位 指標種類 具體指標概率類指標 能夠直觀的反映系統(tǒng)的整體可靠性。指標要符合運行層面的定位和要求：不僅能夠反映系統(tǒng)的氣體損失情況，還要能夠反映系統(tǒng)的安全裕度，以及壓力過載等運行約束違限的情況；能夠直觀的反映系統(tǒng)的整體可靠性；能夠反映重要站場節(jié)點和關(guān)鍵元件的可靠性；能夠反應系統(tǒng)短期和長期的可靠性。運行可靠性指標體系包括狀態(tài)類指標、程度類指標、 層次類指標和時限類指標， 能夠從可靠性能、評估范圍、時間框架三個維度全方位的地表征運行可靠性。

4 結(jié) 論

本文介紹了巴西天然氣管道可靠性評價方法以及相關(guān)可靠性評價指標， 該方法借助了 TARO 軟件、TGNET 軟件、PLANAGE 軟件進行可靠性評價。需要注意的是，干線系統(tǒng)的可靠性評價不能離開故障后果空談可靠性，需要借助于綜合指標定量評價可靠性。在可靠性研究過程中，常會因需要提出新指標，不斷完善系統(tǒng)可靠性指標體系，使得評價結(jié)果能更好指導實踐。本文是巴西天然氣管道系統(tǒng)可靠性研究的一篇探究性文章，可為今后深入研究我國輸氣系統(tǒng)可靠性提供指導。

參考文獻：

[1]Reliability modeling-petrobras 2010 integrated gas supply chain[Z]. Proceedings of the 8th international pipeline conference IPC2010.

[2]宋保維. 系統(tǒng)可靠性實際與分析[M]. 西北：西北工業(yè)大學出版社， 2008.12.

[3]王勇.普光輸氣站定量風險評價技術(shù)研究[D].四川：西南石油大學， 2012.6