天然气管道验收安全评价

重庆科技学院毕业生毕业设计（论文）天然气输气管线竣工验收安全评价院（系）安全工程学院专业班级安技专2006-01学生姓名指导教师赵一姝高级讲师2009年6月8日学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）：年月日重庆科技学院专科生毕业设计摘要I摘要长输管道输送天然气是最经济，最安全的运输方式，但由于天然气的易燃，易爆及毒性等特点，一旦发生事故，就会带来极大的社会和政治影响。纵观管道运输行业多年的发展，压力管道事故频发，压力管道安全形势严峻，引起了社会的强烈反响。因此，无事故运行已成为当今管道运输行业追求的目标。在现场调查，实验分析的基础上，合理的建立天然气管线失效的故障树，分析管道系统的薄弱环节，失效概率，定性定量评价天然气管线的失效危害及损失程度，从而有效的对天然气管线进行安全评价以达到竣工验收的目的。本文将针对新的天然气管道的竣工验收，可靠性分析及风险评价及后期管理采用一定的分析方法进行论述，保证建设工程项目安全设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用，保证天然气管道工程安全平稳运行。关键词:天然气管道事故故障树风险评价重庆科技学院专科生毕业设计目录目录摘要................................................................I1绪论..............................................................11.1国内外研究现状................................................11.2竣工验收的目的和意义..........................................31.3研究内容及亮点................................................31.4技术路线......................................................42天然气管道风险.....................................................52.1压力管道事故多发的原因........................................52.2影响天然气管道安全的危害因素分析..............................52.3天然气管线生产试运行期危险有害因素............................83管道竣工验收风险评价方法..........................................103.1风险评价主要方法.............................................103.2天然气管道风险评价的定性分析法..............................103.3天然气管道故障树的建立......................................123.4事故树分析..................................................163.5事故树基本事件结构重要度.....................................164天然气管道风险评价的定量分析......................................194.1蒸气云爆炸定量模拟计算.......................................194.2最大泄漏量的计算............................................194.3蒸气云爆炸的冲击波的损害半径计算公式........................194.4蒸气云爆炸定量模拟计算结果分析..............................205减少天然气管道安全危害因素的建议及对策............................215.1建议........................................................215.2对策措施....................................................226结论.............................................................26参考文献............................................................27致谢...............................................................28重庆科技学院专科生毕业设计1绪论11绪论天然气管道运输是一个国家国民经济的大动脉，管道安全与人民的生活息息相关。天然气管道的自投产至使用寿命终结，其事故率一般遵循浴盆曲线，在投产初期，管道设计，施工，管材，设备等方面的不足就会慢慢的暴露出来，事故率较高，面临的安全问题是十分严峻，因此要对这些新管道的进行竣工验收风险评价。1.1国内外研究现状管道风险评价又称危险评估，它是根据危险源评价方法确定影响系统发生事故的各种因素，并对这些因素进行定性和定量分析，评价系统发生危险的可能性和程度，以寻求最小的事故率、最小的损失和最优的安全投资效益。首先了解一下天国内外对天然气管道竣工验收风险评价的研究现状[1]。1.1.1天然气管道竣工验收风险评价国外研究现状20世纪70年代，美国首先开始了管道风险评估分析技术的研究，即应用风险评估的基本原理对管道的各区段进行评价，以风险值的大小来评定各区段的安全性。美国的pRCI针对美国和欧洲的输气管道事故数据进行了分析，归纳总结出22种引起压力管道失效的基本因素。其中，只有一种因素的本质原因是“未知的”，即不能确定它的本质特性。其余的21种失效因素按照与时间的关系分为3类，如表1.1所示[2]。从二十世纪70年代到90年代，美国一边研究一边实践应用，逐步确定了管道风险评价的基本模型，提出了压力管道风险评估的评分系统。最近10多年，许多工业发达国家相继开发这一先进技术来管理本国的长输管道和燃气管道，开始了建立适合本国国情的管道风险管理系统的研究工作。目前国外的管道风险评价技术正在向成熟应用阶段过渡。总之，发达国家在管道风险识别和风险评价研究的基础上，已经实施了对新建压力管道进行开工前风险论证，对在用压力管道进行风险管理，并定期向社会公告风险管理措施的执行情况。通过风险评价，在提高在役管道管理水平、减少管道事故、延长管道使用寿命和提高管道公司的经济效益等方面取得了显著效果。表1.1PRCI针对输气管道总结出的21种失效“基本因素”重庆科技学院专科生毕业设计1绪论2发生变化且变化规律与时间关系密切的因素外腐蚀内腐蚀应力腐蚀稳定存在的失效因素与制造有关的因素管道焊缝缺陷管体缺陷与焊接，安装有关部门的缺陷管道环焊缝缺陷管道安装缺陷弯头起皱管道焊缝(纵焊缝或螺旋焊缝)缺陷与设备有关的失效密封圈失效控制/安全泄放设施故障密封泵体包装失效杂项发生变化但变化规律与时间无关的失效因素机械破坏由第一第二或者第三方引起的破坏误操作管道先前遭受破坏蓄意破坏与自然和外力有关失效因素严寒雷电暴雨洪水，地层运动1.1.2我国天然气管道风险评价现状在我国，最早由潘家华在1995年全面介绍了美国的《管道风险管理手册》，引起国内学术界和有关部门的广泛关注[4]。在工程应用上，一方面，国内的研究人员对管道的风险评估开展了试验性的应用，另一方面，在一些重点工程中，聘请国外的公司对部分管道进行了开工设计前的风险评估。这些工作的开展，对推动我国管道风险评估水平起到了非常重要的作用。总体来看，我国的压力管道的风险评价技术仍处于起步阶段，没有制定出针对我国压力管道实际情况的风险评价技术标准，夜没有相应的管道信息数据库作为支持，需要在今后的研究和实际应用中，紧密跟踪国外的最新研究成果，并不重庆科技学院专科生毕业设计1绪论3断进行基础数据的积累，结合我国管道的具体情况，组织多学科的技术力量协同解决。由于我国正处在全面建设小康社会的关键时期，以压力管道作为基础设施的建设项目呈大量增长态势，压力管道事故频发，而新时期构建和谐社会的客观需要要求我们要努力杜绝特大事故，降低重大事故，减少一般事故，创造一个人与自然安全协调相处的和谐社会。近年来，我国除加大对压力管道的安全监察力度外，国家相关部门如国家质量监督检验检疫总局、国家科委以及其他相关部门也加大了对压力管道安全科学技术的科研经费投入和人才培养力度。国家已经并将继续重点依靠压力管道安全科学技术加强对天然气管道的风险评价，来保障压力管道的安全运行。1.2竣工验收的目的和意义天然气管线的施工质量直接关系到人民的生命和财产的安全，为了加强对天然气管线的监督管理，认真贯彻落实天然气管线设计规范和施工，验收规范，就需要依据现行的规范标准对天然气管线进行验收评价[5]。天然气管线的竣工验收应该是对工程的综合，整体的验收，竣工验收有利于弄清天然气管线的实际承载能力，失效规律，危险有害因素，从而预测管线事故和隐患区段，这对于管线的可靠性，安全运行具有重要的意义。竣工验收也是贯彻“安全第一，预防为主”方针，有利于提高新建天然气管线的本质安全程度。1.3研究内容及亮点1.3.1研究内容①根据天然气管道的特点,对天然气管道风险及危险有害因素进行了系统阐释,并对天然气管道风险评价的关键技术的突破和现状作了介绍；②通过安全检查表，事故树定性分析天然气管道的主要危险有害因素，通过蒸汽云爆炸模型定量计算天然气管道泄漏爆炸的危害程度，并在定性定量分析的基础上针对主要的风险提出相应的对策措施；③故障树分析是适用于大型复杂系统的可靠性和安全分析的一种技术，本文应用故障树分析的原理尝试建立基于破裂和泄漏两种失效形式的天然气管道故障树，在故障树定性模型的基础上进行管道定量风险分析，达到竣工验收评价的目的[7]；1.3.2主要亮点①选用安全检查表法，事故树分析法(FTA)对管道工程进行定性评价，采用蒸气云爆炸定量模拟进一步分析气源管道工程的危险性；重庆科技学院专科生毕业设计1绪论4②引入故障树分析法,应用故障树分析的原理建立了基于破裂和泄漏两种失效形式的天然气管道故障树,对故障树进行定性分析,求出最小割集,识别了引起管道失效的主要影响因素；③引入事故树基本事件结构重要度，通过重要度分析来确定基本事件的发生对顶上事件发生所产生的影响，认为结构重要度能为人们改进系统的安全性提供重要信息。1.4技术路线在现场调查，实验分析的基础上，深入分析新建天然气管线发生失效的众多因素，合理的建立天然气管线失效的故障树分析管道系统的薄弱环节，失效概率，定性定量评价天然气管线的失效危害及损失程度，从而有效的对天然气管线进行安全评价以达到竣工验收的目的[8]。主要的技术路线如下：图1.1天然气管线竣工验收安全评价技术路线调查分析失效因素分析故障树建立定性，定量评价安全对策重庆科技学院专科生毕业设计2天然气管道风险52天然气管道风险2.1压力管道事故多发的原因对压力管道构成威胁的因素越来越多，但归纳总结一下，在役压力管道事故多发的原因主要表现为以下几个方面[9]:①压力管道周边安全生态环境遭到破坏，如道路改造、河流箱涵改造、管线改造等，使得原来符合安全要求的管道出现安全隐患，特别是违章