謝 辰 施昊彤 解 靜 崔永旭

（1. 國家管網(wǎng)集團北方管道有限責任公司，河北 廊坊 065000；2. 國家管網(wǎng)集團建設項目管理分公司西四線甘寧（新疆）項目部，寧夏 中衛(wèi) 755000；3. 中國石油長慶油田分公司伴生氣綜合利用項目部，陜西 西安 710016；4. 中國石油西南油氣田公司川西北氣礦，四川 江油 621700）

0 引言

我國輸氣管道發(fā)展迅速，已建成西氣東輸、川氣東送和中俄東線大型輸氣管道工程。安全可靠高效是管道行業(yè)發(fā)展目標。近年發(fā)生多次輸氣管道泄漏火災事故，2018年6月10日中緬輸氣管道晴隆段發(fā)生泄漏燃爆事故，造成1人死亡、23人受傷，經(jīng)濟損失2145萬元。我國管道標準系統(tǒng)性和先進性需改進，管道標準包括國標、行標和特種設備等標準化文件，缺少管道全生命周期綜合性、權威性標準。提升標準先進性以增強對管道安全運營支撐作用十分必要。加拿大是天然氣管道發(fā)達國家，2020年長輸管道約11×104km，在長輸管道準入、建設運營、安全監(jiān)管和法規(guī)標準方面較為成熟，2014年加拿大長輸管道事故率0.17次/（103·km·a），低于中國長輸管道事故率1.0次/（103km·a）[1]。加拿大制定管道設計建設、運行維護和報廢的全生命周期、綜合性標準CSA Z662-2015《油氣管道系統(tǒng)》，具有較強權威性和先進性，代表世界管道行業(yè)技術水平。針對輸氣管道輸送工藝設計關鍵問題，包括輸氣站等級、建筑安全、出口和緊急停車系統(tǒng)，以及管道干線超壓保護、埋深，開展中加標準對標分析，提出國家標準GB 50251-2015《輸氣管道工程設計規(guī)范》修訂改進建議，對于提高我國長輸管道設計水平和建設質(zhì)量具有重要意義。

1 輸氣站等級

GB 50251規(guī)定輸氣站設置應符合市場和輸送工藝要求，輸氣站與管道系統(tǒng)設計輸量匹配；壓縮機組選型應根據(jù)壓氣站流量、壓比、出站壓力和氣質(zhì)參數(shù)，考慮機組備用方式，進行技術經(jīng)濟比較后確定。CSA Z662規(guī)定壓氣站規(guī)模和設備選型，應滿足正常和非正常條件下，單獨或交替式保證安全高效運行。

針對輸氣站規(guī)模和設備選型，國標強調(diào)與輸送工藝的符合性，提出機組備用原則。加標考慮正常和非正常工況要求，即壓縮機運行和停運情形。由于氣田產(chǎn)量、市場及用戶需求變化、設備檢修等原因，新建輸氣管道投產(chǎn)和正常運行過程中可能存在某輸氣站壓縮機停運、多站越站運行情形。

2 建筑安全

GB 50251規(guī)定壓氣站建筑物防火、防爆和噪聲控制應按照相關國家標準進行設計。輸氣站采暖通風和空氣調(diào)節(jié)設計應符合國家標準GB 50019《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》。壓縮機組布置在露天或廠房內(nèi)。在嚴寒地區(qū)、噪聲控制地區(qū)或風沙地區(qū)宜采用全封閉式廠房，其他地區(qū)宜采用敞開式或半敞開式廠房。CSA Z662規(guī)定壓氣站建筑位置應考慮運行控制需求和站場火災蔓延影響，建筑物周圍應有足夠空間保證消防設備操作移動。通風設備應保證員工在工作區(qū)域內(nèi)避免因有害氣體聚集而遭受危險。強制通風系統(tǒng)在探測到氣體時自動啟動，探測到火災信號時自動停機。如氣體密度小于空氣，應設計開式房頂以增強通風效果。

針對輸氣站建筑，國標防火防爆要求是引用標準，缺少具體內(nèi)容，針對壓縮機廠房和調(diào)度控制中心是基本型式和功能。加標提出輸氣站火災對建筑物的影響，通風系統(tǒng)和火災探測系統(tǒng)的邏輯關系，以及增強建筑物通風的設計方式。近年油氣站場、儲氣庫、LNG站場等火災爆炸影響區(qū)域成為研究熱點，API制定標準API RP752-2009《化工行業(yè)永久性建筑物場所的風險管理》提出石油煉化行業(yè)基于火災、爆炸和毒性物質(zhì)泄漏的建筑物風險評價方法。

3 出口

GB 50251規(guī)定壓縮機房每一操作層及其高出地面3m以上的操作平臺（不包括單獨的發(fā)動機平臺），應設置兩個安全出口及通向地面的梯子。操作平臺上任意點沿通道中心線與安全出口之間的最大距離不大于25m。壓縮機房設置的平開門應朝外開。CSA Z662規(guī)定妨礙人員在緊急情況下從站場內(nèi)逃生的圍墻應提供兩個出口，出口位置應方便人員疏散至安全地帶。壓氣站和泵站的建筑內(nèi)60m范圍內(nèi)的門應向外開，人員不需鑰匙從里面可以打開。

國標規(guī)定了壓縮機廠房（操作平臺）出口的要求，加標規(guī)定了輸氣站圍墻和出口的要求，二者互有側重，國標可補充其適用內(nèi)容。

4 緊急停車系統(tǒng)

GB 50251規(guī)定輸氣站緊急聯(lián)鎖應具備下列功能：緊急截斷閥關閉；緊急放空閥打開；壓氣站壓縮機組停機并放空；切斷除消防系統(tǒng)和應急電源以外的供電電源。CSA Z662規(guī)定緊急停車系統(tǒng)應具備停運壓氣站內(nèi)壓縮機設備、燃料氣設備和電氣設備的功能，不包括應急電氣設備電源。輸氣站建筑設置火焰和危害氣體探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)啟動觸發(fā)緊急停機系統(tǒng)，允許停機限制范圍是：停運壓氣站內(nèi)壓縮機設備、燃料氣設備和電氣設備，不包括應急電氣設備；隔離并放空與壓縮機連接管道系統(tǒng)和匯管。輸氣站應設置至少兩處位置啟動緊急停車系統(tǒng)，如站場有圍墻，首選在出口大門附近；如沒有圍墻，在緊急出口附近；距離壓氣站邊界不超過150m，位置易看到且易到達。

國標和加標關于緊急停車系統(tǒng)的功能基本相同，加標還規(guī)定緊急停車系統(tǒng)設置啟動位置、數(shù)量和距離要求，以及緊急停車系統(tǒng)與火災探測系統(tǒng)的邏輯關系，建議國標補充完善。

5 管道超壓保護

CSA Z662規(guī)定應安裝壓力控制裝置，保證在正常作業(yè)條件下，施加在管道系統(tǒng)上的壓力不超過最大操作壓力。若壓力控制裝置出現(xiàn)故障或其它原因可能引起管道系統(tǒng)壓力超過最大操作壓力，應安裝過壓保護裝置，保證在異常情況下管道系統(tǒng)的最大操作壓力不超過10%或35kPa的較大值。GB 50251規(guī)定存在超壓的管道，應設置安全閥或壓力控制措施。管道的安全閥定壓P0應根據(jù)工藝管道最大允許操作壓力P0確定，并符合下列規(guī)定：

（1）當P≤1.8MPa時，管道的安全閥定壓P0應按下式計算：P0= P+0.18MPa；

（2）當1.8MPa＜P≤7.5MPa時，管道的安全閥定壓P0應按下式計算：P0=1.1P；

（3）當P＞7.5MPa時，管道的安全閥定壓P0應按下式計算：P0=1.05P；

（4）采用0.8強度設計系數(shù)的管道的安全閥，定壓不應大于1.04P。

加標管道安全泄放壓力為1.1倍最大操作壓力。我國長輸管道安全泄放壓力為1.04倍或者1.05倍最大操作壓力，國標關于管道安全泄壓的設定值過于保守，降低了管道運行控制的允許范圍和安全余量。新建長輸管道已采用高強度水壓試驗，強度試驗壓力接近管材屈服強度，從管道運行管理角度，建議國內(nèi)標準適當提高泄壓閥設定值為1.1倍最大操作壓力。

6 管道埋深

管道埋深不足易遭受機械施工和外力載荷損傷，山區(qū)管道礫巖管溝開挖土方工程量大[2]，河流穿跨越漂管、裸管造成管道彎曲變形，保證管道必要埋深對于安全運行維護至關重要。GB 50251規(guī)定埋地管道覆土層最小厚度滿足如表1所示。CSA Z662規(guī)定管道埋深應滿足如表2所示。

表1 國標輸氣管道最小覆土厚度

表2 加標輸氣管道埋深要求

針對管道埋深要求，加標更加嚴格細化，表現(xiàn)在加標規(guī)定管道埋深數(shù)值更大，更有助于保證管道本體安全，例如國標中一般地段、水田、巖石段管道埋深為0.6、0.8m、0.8m和0.5m；加標為0.6、1.2m和0.6m。加標關于管道埋深情形更加細化，例如規(guī)定了穿越公路、鐵路（有/無套管），其管道埋深數(shù)值也遠高于國標。

7 結語

加拿大標準CSA Z662-2015較強權威性和技術先進性，通過開展標準對標研究，在輸氣管道輸送工藝設計方面以下理念和做法具有借鑒意義。

（1）新建輸氣站設計等級考慮單站壓縮機停運、多站越站等非正常工況情形；

（2）輸氣站建筑設計考慮站場火災爆炸事故的影響，推薦采用增強建筑物通風的設計方式；

（3）增加輸氣站圍墻和出口位置、數(shù)量、距離、材質(zhì)等安全設置要求；

（4）補充緊急停車系統(tǒng)啟動位置要求以及緊急停車系統(tǒng)與火災探測系統(tǒng)的邏輯關系；

（5）建議提高管道超壓泄放壓力設定值至1.1倍最大操作壓力；

（6）適當增加管道埋深減少管道潛在風險隱患。