油气管道第三方损坏危险源辨识方法研究.pdf

2 0 1 3年 第 4 2卷 第 1 1期 第 2 7页 石 油 矿 0I L FI ELD 场 机械 E QUI PMENT 2 O 1 3， 4 2 1 1 2 7 ～3 1 文 章 编 号 1 0 0 1 3 4 8 2 2 0 1 3 1 1 - 0 0 2 7 - 0 5 油气管道第三方损坏危险源辨识方法研究 赵冬野 。 蒋宏业 1 ． 中国石油西气东输管道公司 ， 上海 2 0 0 1 2 2 ； 2 ． 西南石油大学 ， 成都 6 1 0 5 0 O 摘要 油气管道第三方损坏已经成为威胁管道安全的主要影响 因素。对管道行业 内危险源辨识方 法进行 了总结， 讨论 了主要辨识方法的原理和步骤 ， 指明了各种方法的适用情况。根据油气管道第 三方损坏的特点 ， 提 出了故障树与人为因素分析相结合、 管理疏忽和风险分析与人为因素分析相结 合的危险源辨识方法， 并以管道第三方损坏危险源辨识为范例作进一步分析。 关键 词 油 气管道 ； 第 三方破 坏 ； 危 险源辨识 中图分类 号 TE 9 7 3 文 献标 识码 A S t u d y o n M e t h o d s t o I d e nt i f y Th i r d Pa r t y Da ma g e Ha z a r d t o Oi l a n d Ga s Pi p e l i n e ZHAO Do n g y e ， J I ANG Ho n g y e 1 ． W e s t Ea s t G a s Pi p e l i n e Co mp a n y， S h a n g h a i 2 0 0 1 2 2， Ch i n a； 2 ． S o u t h we s t Pe t r o l e u m Un i v e r s i t y， C h e n g d u 6 1 0 5 0 0， Ch i n a Ab s t r a c t Th e t h i r d p a r t y d a ma g e f o r o i l a n d g a s p i p e l i n e h a s b e c o me a ma j o r t h r e a t t o p i p e l i n e s a f e t y ． Thi s p a pe r d r e w a c on c l us i o n on o i 1 a nd g a s pi pe l i ne ha z a r d i d e n t i f i c a t i o n m e t ho ds ，d i s c u s s e d t h e a p p l i c a t i o n t h e o r i e s a n d s t e p s o f ma j o r h a z a r d i d e n t i f i c a t i o n me t h o d s ， a n d p o i n t e d o u t t he s phe r e o f a p pl i c a t i on f o r e a c h me t h o d． To t he t hi r d pa r t y da m a ge c ha r a c t e r i s t i c f o r o i l a nd ga s pi p e l i n e， t he ha z a r d i d e n t i f i c a t i o n me t ho ds wa s p r o p os e d， whi c h c ombi ne d hu m a n f a c t or s a n a l ys i s wi t h f a u l t t r e e a na l y s i s， wi t h ma na ge m e nt o v e r s i gh t a n d r i s k a na l ys i s ．And e xa m p l e a n a l ys i s ha s be e n do ne f or t he p i pe l i ne t hi r d p a r t y d a ma ge h a z a r ds i d e n t i f i c a t i o n． Ke y wo r d s oi l a n d ga s pi pe l i ne； t hi r d p a r t y da ma ge； h a z a r d i d e nt i f i c a t i on 大 量统 计数 据 表 明 ， 管 道第 三方 损 坏 已经 成 为 威 胁管 道安 全 的主要 影 响 因素口 _ 3 _ 。随 着 我 国 经 济 快速发展 ， 城乡建设 、 新农村建设加快 ， 管道第三方 损坏已经成为各管道公司防范的重点 。识别油气管 道第三方损坏危险源是 防范第三方损坏的起点 ， 因 此 ， 研究如何准确 、 有效地识别管道第三方损坏危险 源 ， 对于保 护 油气管道 安全 运行具 有 重大 的现 实 意 义 。 1危险源辨识方法 危险源辨识是指发现、 识别系统中的危险源 。 危 险源辨 识 的方法 多 种 多 样 ， 可 以粗 略地 分 为 对 照 法 和系 统 安 全 分 析 方 法_ 5 ] 。对 照法 属 于 直 观 经 验 法 ， 有供参考和借鉴的风险源辨识过程 ， 常用的方法 包括 对 照分析 法 、 类 比推 断法 和专 家评议 法 等 。系 统安 全分 析法 是从 安 全 的 角度 进 行 系 统分 析 ， 通 过 揭示系统 中可能导致系统故障的各种因素及其相互 关联来辨识系统中的危险源。 目前常用的系统安全 分析 法有 预先 危 害 分析 法 、 事 故 后 果 分 析法 、 故 障 类型和影响分析法 、 危险性 和可操作性研究法 、 事件 树分析法 、 故 障树分 析法、 管理疏 忽和危险树分析 法、 安全检查表法、 人为因素分析法 、 人 的可靠性分 收稿 日期 2 0 1 3 0 5 一 O 1 基金项 目 科 技部 国家科技支撑计划 2 0 1 1 B A K0 6 B 0 1 1 1 作者简介 赵冬野 1 9 8 2 一 ， 男 ， 吉林松原人 ， 工程师 ， 硕 士研 究生 ， 主要从事油气管道安全和风险评价技术研究 。 2 8 石 油矿 场机 械 2 0 1 3年 l 1 月 析法 、 概率 风 险评 价方 法 等 。对 照 法 属 于直 观 经验 法 ， 在实 际危 险源辨 识 中缺乏 系统 分 析严 密 的 逻辑 性 ， 因此使 用越 来 越 少 。本 文仅 介 绍 几种 主 要 的 系 统安 全分 析方 法 。 1 ． 1 预 先危 险性分 析 预 先 危 险 性 分 析 P r e l i mi n a r y Ha z a r d An a l y s i s ， P HA 又称 初步 危险分 析 ， 是 辨识 系统 中潜 在 危 险有 害 因素 ， 确定危 险 等级 ， 防止危 害有 害因素失 效 而发 生事故 的一种 定性 分析方 法 ] 。 预先危 险性 分 析 的 主要 步骤 如 图 1 ， 它 是 进 一 步进行 危 险分析 的先 导 ， 宏 观 的 概 略分 析 可 以在 项 目发 展 的初期 使用 P HA， 也可 以对 固有 系统 中采 取 新的操作方法， 接触新的危险性物质、 工具和设备时 进行 分析 。 图 1 P HA分析步骤 1 ． 2危 险与可 操作 性研 究 危险与可操作性研究 Ha z a r d a n d Op e r a b i l i t y S t u d y ， HAZ OP 是 以关键 词 为 引导 ， 找 出系统 中工 艺 过程 或状态 的变化 ， 即偏 差 ， 然 后再 继续 分析造 成 偏差的原因、 后果及可以采取的对策的分析方法 ] 。 危险与可操作性研究 的主要步骤如 图 2 ， 它适 用 于设 计 阶 段 和 现 有 装 置 的 危 险 性 分 析 和 安 全 评 价 。 l 确立 研 究 任l l 务 、 研 究 对l l 象 l l l I划分单 元 l l l l I l 确定关键词l I l I l 与 基 准 状 态l l l 环 l I 的 偏 差 l l l l l l i l l l 事故 防治 事故树顶上 对策 事件 图 2 HAZ O P分析步骤 1 ． 3 事件树 分析 事 件树 分 析 E v e n t Tr e e An a l y s i s ， E TA 的理 论 基础 是决 策论 ， 是 一种 从原 因到结 果 的 自下 而上 ， 从 一个 初 因事件开 始 ， 交 替 考 虑成 功 与 失 败 2种可 能性 ， 然后再 以这 2种 可能性 为新 的初 因事件 ， 继续 往下 分 析 ， 直 至 找 到 最 后 的结 果 为 止 的 一 种 分 析 方法 。 事件树分析法的主要步骤如图 3 ， 它可以定性 、 定量 地辨识 初始 事件发 展成 为事故 的各 种过程 及后 果 ， 并 分 析 严 重 程 度 。E T A 可 以用 来 分 析 系统 故 障、 设备失效、 工艺异常、 人的失误等情况。 图 3 E T A分析步骤 第 4 2卷第 1 1 期 赵冬野 ， 等 油气管道第三方损坏危险源辨识方法研究 2 9 1 ． 4 故 障树 分析 故障树分析 法 F a u l t Tr e e An a l y s i s ， F TA 是 2 O世纪 6 O年代初美国贝尔电话实验室为研究民兵 式导弹发射控制 系统 安全问题提 出的一种分析方 法。故 障树分析法是分析系统的各种 因素 ， 并根据 逻辑关系绘制故 障树 图， 从而确定系统故 障原 因的 各种组合方式 ， 及时采取有效措施 ， 提高系统可靠性 的一种 方法 。 故障树分析 法主要 步骤如 图 4 ， 它是一种定量 的分析 方法 ， 但 由于 国 内基础 数据 较少 ， 定量 分 析存 在一定 的困难 ， 因此 目前我 国的故障树分析一般都 只考虑 到定 性分 析 为止 。 图 4 F T A分析步骤 故障树分析法 能够识别导致事 故的基本事件 基本 的设备故 障 与人为 因素 的组合 ， 可为人们提 供设法避免或减少导致事故基本原 因的线索 ， 从而 降低 事故 发生 的可 能 性 ； 对 导 致 灾 害 事 故 的各 种 因 素及逻辑关系能做出全面、 简洁和形象 的描述 ； 便于 查 明系统 内固有的或潜在的各种危险因素 ， 为设计、 施工和管理提供科 学依据 的优 点。它适 用范 围广 泛， 非常适合于高度重复性的系统 。 ] 。 1 ． 5 管理 疏 忽和风 险树 分析 管 理 疏 忽 和 风 险 树 分 析 Ma n a g e me n t Ov e r s i g h t a n d R i s k T r e e ， M0 RT 是 2 O世 纪 7 0年 代 美 国能 源部 系 统 安 全 分 析 中 心 和 w G 约翰 逊 合 作 ， 共 同提 出的一 种 分 析 方法 。它 是确 定 事 故 发 生 原因和诱导因素在事故中的作用的一个复杂 的逻辑 分析 方法 l 6 ] 。 管 理疏 忽 和 风 险树 分 析 法 的 主要 步骤 如 图 5 ， 其适用范 围与 故 障树 分析 一样 ， 较 为广泛 。但是 MOR T的内容和 目标与故障树分析法不同， MOR T 将 分析 的重 点放 在 了管理 缺陷上 。 经验教训 T l 坌堑 管理标准 事故 预防措施 类 图 5 MOR T分 析法 步骤 历史事故 1 ． 6 人 为 因素 分析 人为 因 素 分 析 法 Hu ma n F a c t o r s An a l y s i s ， HF A 是 2 0世纪 3 0年 代美 国科 学家 He i n r i s h基 于 引发 事故 最主 要根 源是人 为 因素 而提 出的一种 分析 方法 。人 为 因素分 析法是 指分 析 与人员 相关 的一切 因素 ， 即分 析直 接 或 间接 导 致 事故 发 生 的人 为方 面 的错误， 人为地使管道发生事故 的行为。在人为因 素分 析 的分析 模 型 中 ， 最 主要 的是 F r a n k Ha wk i n s 的 SHEL S o f t wa r e Ha r d wa r e En v i r o n me n t Li v e wa r e 模型 和Dr ．J a me s Re a s o n 的R e a s o n 模型 。 ] 。 人 为 因素分 析 法 的 主要 步 骤为 ① 了解 事故 发 生 的经过 ； ②调查 事 件 原 因 ； ③ 根 据 事 故逻 辑 关 系 ， 从 防御 失败 向前 分 析 推进 ， 找 出导 致 各 环 节失 效 的 人 为 因素 ； ④根 据 事故 逻 辑 反 应链 ， 寻 求对 策 措 施 ， 降低事故发生的概率 ； ⑤制定事故的预防性对策。 虽然人为因素分析是一种定性 的分析方法 ， 分 析结果具有概述性， 但是从事故的分析来看， 无论事 故的原 因怎么分 ， 最后每个事故都是 由于人在执行 上的缺陷引起 的， 人为因素分析正是将重点放在人 的行 为上 的一种 分析方 法 ， 适 用 范 围较 为广 泛 。 一一 一 一 一 一 一 一 一一 石 油矿 场 机械 2 0 1 3年 1 1月 2管道第三方损坏危 险源辨识讨论 第 三 方指 非 管道 公 司员 工 ， 第 三方 损 坏 是指 由 于非管道员工的行为活动对管道造成的破坏。第三 方损坏 的概 念指 出 ， 第 三方 损 坏 与人 的行 为 活动 关 系密切 。在分析第三方损坏的影 响因素中， 还必须 考虑非直接的、 显现 的因素 ， 这种因素称为潜在 因 素 。这些 因素不 会 对管 道 造 成 直接 伤 害 ， 但会 改 变 人们 的行 为或者 在一些 媒介 的作用 下威 胁管 道 的安 全。例如 管道沿线居 民法制观念 ； 管道沿线公 民的 公德 意识 状况等 等l_ 】 。 从第三方损坏的损坏形式 可以看出 第三方损 坏不仅有机具设备的危险源、 管理方面的危险源、 操 作人员的危险源， 还有管道沿线周边社会环境的危 险源， 且人为因素在危险源 中占主导作用。从前面 介绍的现有危险源识别方法 的适用范 围来看， 单个 分析方法对于油气管道第三方损坏的具体问题并不 适用。因此 ， 结合第三方损坏的特点可以提出 1 故障树与人为因素分析相结合的分析方法 F T A ＆ HF A分析法 。因为第三方损 坏强调的 是人， 人为因素分析是分析直接或者间接 导致第三 方损坏事故发生的人为差错 ， 故 障树分析法能够识 别 出导致 第 三方损 坏事故 发生 的基本 事件 与人 为失 误的组合 ， 查询系统 内潜在的各种危 险因素 。2种 分析方法相结合能兼顾机具设备类危险源、 管理缺 陷类危险源、 操作人员类危险源 、 管道沿线周边社会 环境 类危 险源 ， 确保无 重要 危险 源遗漏 。 2 管理疏忽和风险分析与人为因素分析相结 合的分析方法 MO R T ＆ HF A分析法 。管 理疏 忽和危险树分析法与故障树分析法有相似之处 ， 同 样 能够识 别 出导 致 第 三 方 损 坏 事 故 发 生 的基 本 事 件 ， 同样 需要 运用 逻辑 关 系 将各 个 事 件 相互 连 在 一 起 ， 但 MO R T方法将重点转移到 了管理缺陷上 。2 种分析方法相结合 同样能够兼顾机具设备类 危险 源、 管理缺 陷类 危险源 、 操作 人员类 危险源 、 管 道 沿线周边社会环境 类危 险源 ， 确 保无重要 危 险源 遗漏 。 3 管道第三方损坏危 险源辨识案例 以 F T A ＆ H F A分析法为例 通过 HF A 分析法 ， 分析确定 管道第三方损坏 实际存在的人为主因素 ， 例如施工人员疏忽、 思想麻 痹 ， 遇突发事件紧张等 。以第三方损 坏故 障树中施 工活动下的第三方施工意外损坏为例 ， 以“ 第三方施 工意外损坏” 作为顶事件， 将设备因素和前面分析的 人为主 因素有机地结合在一起建立故 障树 ， 如 图 6 所示 。管道第三方施工意外损坏故障树各事件代码 所代表的事件名称如表 1 。 图 6 “ 第三方施工意外损坏” 故 障树 第 4 2卷第 1 1 期 赵冬野 ， 等 油气管道第三方损坏危 险源辨识方法研究 3 l 表 1 管道第三方施工意外损坏故障树各事件代码所代表的事件名称 事 件代码 事件名称 事件代码 事件名称 事件代码 事件名称 事件代码 事件名称 T 第 三 方 施 工 意 外 ～ 施工 人 员疏 忽 、 思 xl 5 管 道 公 司 管 理 X1 X8 取土 失效 损坏 想 麻 痹 F 1 第三方施工失控 X 2 遇 突发事件 紧张 X9 地质爆破 X 1 6 施工心存侥幸 F 2 误操作 x 3 受情 绪影 响 、 思 想 X I O 施工误操作 X 1 7 酒 后工作 小 果 甲 ～ 应变 能 力差 、 缺 乏 不 熟 悉 设 备 F 3 外单位施工 X 4 X1 1 开 山采石 X 1 8 警觉 性能 F 4 未 明确管道位置 X 5 过 度 疲 劳 、身 体 X 1 2 河道采砂 X 1 9 违反操作规程 疾 炳 一 未 与 管 道 保 护 单 F 5 管理失效 X 6 挖掘 X 1 3 X 2 0 技术不熟练 位取得联系 ⋯ 地 面 标 识 信 息 无 F 6 外单位管理失效 X 7 打桩强夯 X 1 4 法确定管道信息 4 结语 通过实例分析 ， 笔者认 为故 障树与人 为因素分 析相结合的分析方法 F T A HF A 分析法 能够 简便 快 速地 找 出第 三方 损 坏 危 险 源 。运 用 F TA 或 者 MO RT确定 各类危 险源间 的逻辑关 系 ， 能够 达 到简化危险源辨识过程、 提高辨识效率的 目的。 参 考文献 E l i 郑 贤斌 ． 油气 长 输 管道 工 程 安全 评 价及 其 确定 方法 E J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 0 7 ， 3 6 8 5 - l O ． [ 2 ] 王玉梅 ， 郭 书平． 国外天然气管道事故 分析[ J ] ． 油气储 运 ， 2 0 0 0， 1 9 7 5 - 1 0 ． 1- 3 ] 蔡 丽丽 ， 张 晓． 穿越航道海底输气管线风 险评估方法 [ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 1 2 ， 4 1 6 5 4 5 7 ． r 4 ] 隋鹏程 ， 陈宝智 ， 隋旭． 安全 原理 [ M] ． 北 京 化学 工 业 出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 5 ] 罗云． 风险分析 与安全 评价 E M] ． 北 京 化学 工业 出 版社 ， 2 0 0 4 ． [ 6 ] 刘铁 民， 张兴凯 ， 刘功智． 安全评价方法应 用指南 [ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 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带扶正器弯螺杆钻具的造斜率计算及应用 杨 毅钻井用四相分 离器工 艺原理及结构分析 李 秀全等新型 0 3 4 0 mm钢 管吹吸灰设备研 帝 】 张宏岩等 水平井液体胶塞分段压裂 工艺及应 用 谯正武等钢管通径 自动调心机设计与运动分析 李唐都等 井架立柱加 强板的焊接裂纹分析及控制方 法 曹 勋等 基于Ma t l a b 软件的测井多臂推靠器参数优化设计 邹 群等 斜置锚爪式水力锚研制与应用 陈悦军等 Z J 5 0 ／ 3 1 5 0 L D B型 复合 驱动 钻机 气控 系统 集成 化 设 计