歐 勇

（四川蜀興寶石花石油工程設(shè)計(jì)有限公司，四川成都 610045）

1 研究背景

油氣管道運(yùn)輸作為一種具有較強(qiáng)可靠性的方式，在油氣運(yùn)輸領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，這為油氣運(yùn)輸提供了良好的條件。同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及能源需求水平的提升，石油及天然氣等能源的需求量大幅提升。在油氣管道分布面積逐漸擴(kuò)大的情況下，油氣管道的使用中存在著一定的隱患，由于使用環(huán)境、運(yùn)行時(shí)間、人為因素等影響，導(dǎo)致管道的損壞問題。在這種情況下，管道的使用會(huì)產(chǎn)生泄漏問題，造成嚴(yán)重的影響。如果沒有對管道進(jìn)行及時(shí)的處理，會(huì)引起安全事故，帶來巨大的損失。因此，應(yīng)在油氣管道運(yùn)輸中采用應(yīng)急管理機(jī)制，構(gòu)建相應(yīng)的模型，為管道的安全提供保障。

2 建立研究模型

2.1 管道運(yùn)輸泄漏Petri網(wǎng)模型

Petri網(wǎng)模型一開始使用范圍較小，在研究推進(jìn)過程中，這種模型被引入到了多種領(lǐng)域中，通過實(shí)踐參數(shù)反映變遷的可實(shí)施狀態(tài)與不可實(shí)施狀態(tài)之間的延遲效果，該模型也可稱為隨機(jī)Petri網(wǎng)。在油氣管道運(yùn)輸中時(shí)間參數(shù)具有重要的研究價(jià)值，因此可采用該模型進(jìn)行分析。

油氣管道運(yùn)輸應(yīng)急管理中包括預(yù)警、響應(yīng)及終止，應(yīng)急單元主體為國家的建設(shè)行政總機(jī)構(gòu)，預(yù)警中通過中央宏觀調(diào)控來監(jiān)測泄漏情況。在應(yīng)急相應(yīng)過程中，中央進(jìn)行綜合調(diào)度，協(xié)商問題，接受地方反饋，進(jìn)行工作指導(dǎo)。地方根據(jù)調(diào)度內(nèi)容進(jìn)行反饋，組織小組開展應(yīng)急救援。在終止過程中，中央與地方開展會(huì)議，對應(yīng)急工作進(jìn)行分析和總結(jié)，聯(lián)合相關(guān)部門等開展工作。因此，應(yīng)急管理效果中，時(shí)效性為重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)對這三個(gè)過程占據(jù)的時(shí)間情況進(jìn)行研究。

2.2 模型建立過程

建構(gòu)模型的時(shí)候，Petri網(wǎng)為一個(gè)六元組，表示為SPN=（P，T，F(xiàn)，W，M0，λ），其中P指的是庫所的有限集，其中包括p0，p1，…，pn等，t指的是變遷的有限集，包括t0，t1，…，tm等。一個(gè)在庫所與變遷之間具有聯(lián)系作用的弧集可用F=（P×T）∪（T×P）來表示，W：F→｛1，2，…｝表示一類弧權(quán)函數(shù)；M0：P→｛1，2，…｝表示初始標(biāo)識；λ=｛λ1，λ2，…，λm｝表示變遷平均實(shí)施速率集合。將應(yīng)急管理中的決策進(jìn)行整合，建立管道運(yùn)輸應(yīng)急管理流程的SPN模型。核心階段為響應(yīng)過程，要求管道運(yùn)輸泄漏系統(tǒng)的協(xié)調(diào)處理以及保護(hù)受災(zāi)地區(qū)。通過對模型進(jìn)行簡化處理，形成模型。構(gòu)建的管道運(yùn)輸應(yīng)急仿真模型簡單，通過簡化可減少其中的流程，結(jié)合某地輸油管道泄漏事故為例進(jìn)行分析，結(jié)合情況進(jìn)行λ賦值，將系統(tǒng)的響應(yīng)延遲時(shí)間計(jì)算出來，并且得到其他相關(guān)的變量結(jié)果，分析該模型是否符合管道泄漏應(yīng)急管理的需求。

3 建立管道泄漏應(yīng)急管理流程模型

首先，先將簡化的模型對應(yīng)到相應(yīng)的馬爾可夫鏈中，建立隨機(jī)Petri網(wǎng)模型，將時(shí)間函數(shù)與所在的變遷進(jìn)行對應(yīng)，之后繪制出可達(dá)圖，將激發(fā)的概念引入，激發(fā)表示的為弧與弧之間變遷的關(guān)系。建立馬爾可夫鏈，使用高等函數(shù)的有界性來進(jìn)行限制，將庫所狀態(tài)標(biāo)明，分別用M0，M1，M2，…，Mn表示。在分析中，這種系統(tǒng)為反饋模型，產(chǎn)生作用的變遷會(huì)作用于未產(chǎn)生作用的變遷，引起系統(tǒng)內(nèi)部的循環(huán)，可采用不變量的方式來進(jìn)行分析，在模型中引入不變量部分公式。在SPN中定義不變量，設(shè)置W=（P，T，F(xiàn)），其中A為W的相關(guān)矩陣，若有非負(fù)向量XT·A=0，那么XT為W的一個(gè)解。通過對模型的分析研究，得到以下兩組解：XT1=（1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，0，0，0，0，0，0，0，1，1，1，1）XT2=（1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1）。該模型具有穩(wěn)定性，在存在正向量XT，同時(shí)A·XT＜0的時(shí)候，才能滿足穩(wěn)定性的條件。不變量邏輯關(guān)系為正邏輯，當(dāng)值為0的時(shí)候，變遷關(guān)閉；當(dāng)值為1的時(shí)候，變遷開啟。因此，XT1和XT2反映兩種不同的實(shí)際狀態(tài)，變遷只有開和關(guān)閉兩種狀態(tài)。

4 建立管道運(yùn)輸泄漏應(yīng)急流程仿真模型

結(jié)合管道工程案例分析，在應(yīng)急管理機(jī)制中，應(yīng)計(jì)算相關(guān)指標(biāo)，同時(shí)進(jìn)行時(shí)效性分析，結(jié)合變遷的觸發(fā)點(diǎn)來進(jìn)行估算。結(jié)合延時(shí)指標(biāo)t0～t20和平均觸發(fā)速率λ0～λ20參數(shù)開展分析。

4.1 變遷利用率

變遷利用率在其中表示的是具體活動(dòng)時(shí)間占據(jù)整個(gè)流程的比重，結(jié)合分析來看變遷利用率呈現(xiàn)梯度分布，在一個(gè)階段中為群眾轉(zhuǎn)移、事故排查、應(yīng)急救助、管道完整性評估等內(nèi)容，第二個(gè)階段是應(yīng)急相應(yīng)到結(jié)束階段之前的一部分，第三階段為應(yīng)急開始和結(jié)束階段。應(yīng)通過建立完善的應(yīng)急管理體系來實(shí)現(xiàn)對變遷利用率的調(diào)整，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行轉(zhuǎn)換，應(yīng)分為

常規(guī)操作系統(tǒng)以及應(yīng)急操作系統(tǒng)，在泄漏處理中優(yōu)先采用應(yīng)急操作系統(tǒng)，保證該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)啟動(dòng)。

4.2 總遲延時(shí)間

在應(yīng)急管理流程中，包括了預(yù)警、相應(yīng)、終止三部分，應(yīng)通過計(jì)算各個(gè)階段的延遲時(shí)間來獲得總延遲時(shí)間結(jié)果，將各個(gè)延遲時(shí)間相加，結(jié)合管道應(yīng)急管理的實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)分析，延遲指標(biāo)估計(jì)值換算成實(shí)際的應(yīng)急時(shí)間需要乘以系數(shù)0.542 1：

經(jīng)過分析可得到最終的總延遲時(shí)間，通過比較，該系統(tǒng)的延遲時(shí)間大于案例應(yīng)急處理中所需的時(shí)間，由于在該研究中采用的是Petri網(wǎng)模型，安全區(qū)使用后存在緩沖階段，應(yīng)結(jié)合實(shí)際的情況來選擇相應(yīng)的執(zhí)行方式，而不是所有的路徑都經(jīng)過。但是通過對系統(tǒng)的延遲時(shí)間的分析，在計(jì)算中應(yīng)將所有行動(dòng)都考慮在內(nèi)，因此才會(huì)得出實(shí)際行動(dòng)時(shí)間小于延遲時(shí)間的結(jié)果。分階段來計(jì)算延遲時(shí)間可以體現(xiàn)出各個(gè)階段延遲時(shí)間占據(jù)的比重，因此，在分析中可得出結(jié)論，應(yīng)急管理機(jī)制實(shí)施中，響應(yīng)階段消耗的時(shí)間最多。

5 研究結(jié)論

油氣管道運(yùn)輸應(yīng)急管理有著階段性的特點(diǎn)，其中包含了綜合調(diào)度以及應(yīng)急救助的內(nèi)容，分析的過程中按照管道泄漏應(yīng)急管理流程進(jìn)行推算，借助SPN模型來進(jìn)行分析，得到結(jié)果在響應(yīng)階段消耗的時(shí)間最多，這表明管道泄漏系統(tǒng)的協(xié)調(diào)處理以及受災(zāi)地區(qū)的保護(hù)工作占據(jù)時(shí)間比較多，因此，應(yīng)根據(jù)研究的結(jié)果來改善應(yīng)急管理處置的流程，重視與群眾的溝通工作，實(shí)現(xiàn)高效的溝通，能夠使處置效率提升，同時(shí)快速執(zhí)行相應(yīng)的命令，加強(qiáng)應(yīng)急管理的效果，減少管道泄漏造成的影響。另外，油氣管道事故容易造成嚴(yán)重的后果，導(dǎo)致人員傷亡以及經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失問題，對國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及社會(huì)的和諧產(chǎn)生了不利影響，還會(huì)造成環(huán)境的污染，例如原油污染等問題，難以進(jìn)行清理，整治的過程需要花費(fèi)較多的時(shí)間，因此，應(yīng)對油氣管道運(yùn)輸開展預(yù)先危險(xiǎn)性分析，包括了解管道運(yùn)輸?shù)牧鞒?，分辨其中的危險(xiǎn)因素，分析整個(gè)過程中存在的安全隱患，針對隱患采取措施進(jìn)行處理，達(dá)到預(yù)防的效果，能夠避免油氣管道泄漏問題的產(chǎn)生，減少安全隱患，使人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失問題得到緩解。還可采用一些管道泄漏監(jiān)測技術(shù)來進(jìn)行管理，例如監(jiān)測技術(shù)及定位技術(shù)、數(shù)值模擬技術(shù)等，借助有效的技術(shù)開展預(yù)防工作，使管道問題得到避免，結(jié)合實(shí)際情況制定搶修措施。

6 結(jié)束語

隨著油氣管道運(yùn)輸量的快速增加，管道安全是其中的首要要求。在管理中應(yīng)加強(qiáng)對風(fēng)險(xiǎn)的控制，提升管理的水平，建立完善的應(yīng)急處理機(jī)制，針對安全問題進(jìn)行有效解決，使管道的使用能夠更加安全可靠，進(jìn)而使油氣管道的運(yùn)行得到安全保障。