城鎮燃氣管網完整性管理體系分析及建議

王良春，鄭青川

巴中市興圣天然氣有限責任公司 （四川 巴中 636000）

城鎮燃氣管網完整性管理工程是一項復雜的綜合工程。近年來，隨著天然氣大范圍普及，城鎮燃氣公司迅猛發展。據統計，20余年來我國燃氣公司從最先的數百家發展到2萬多家[1]。因燃氣公司發展歷史不同、投資來源不同、管道運行管理理念不同，造成不同燃氣公司對燃氣管網完整性管理的認識也不一致。

城市燃氣管網完整性管理是在油氣長輸管道完整性管理成功實施的基礎上提出的[2]，由于城市燃氣管網系統體系不再單一，管道運行壓力多級，管道種類繁多、節點多、范圍廣，用氣用戶結構復雜，社會因素影響大。我國人口基數大，城鎮化不斷發展，城鎮燃氣管網完整性管理還在進行探索的初級階段[3]。因此，加強我國城鎮燃氣管網完整性管理研究迫在眉睫。

1 燃氣管網完整性管理現狀

1.1 燃氣管網完整性管理社會因素

社會因素主要體現在如下幾個方面：①燃氣管網完整性管理涉及面廣、不同企業交涉多，協調工作量大；②不同企業設計、施工、驗收標準差異大；③管網周邊環境變化迅速，用戶對燃氣依賴，燃氣管網完整性管理易受本地政府各部門的干預；④非國有資本大量涌入城市燃氣行業，燃氣企業數量增多，企業之間競爭激烈。因此，不同燃氣企業燃氣管網完整性管理水平參差不齊，在資金壓力、協調管理、燃氣施工、管網巡檢、維護保養等方面面臨壓力。

1.2 燃氣管網特點

燃氣公司所轄管道建設年限不同，同一時期建設的管道，材質、管徑也不盡相同，且管道變徑次數多；城市燃氣用戶結構復雜，包括民用、商服、工業用戶；城市燃氣管網多數僅采取外防腐層防腐，雜散電流干擾普遍很嚴重；城市道路、通訊電纜、電力電網、城市供水建設、改造等工程增加了管網第三方破壞風險；相對于長輸管道，信息化程度不高，自控水平差，管理被動；搶修時資源配備不足，專業技術人員相對匱乏；燃氣管道多敷設于經濟發達、人口集中地區，一旦發生事故，人員、財產損失大，環境污染重，社會影響惡劣。為了確保燃氣管網安全運行，完整性管理作為一種更先進的安全管理模式取代安全管理、風險管理，勢在必行[4-7]。

1.3 燃氣管網完整性管理現狀

目前，城鎮燃氣管網的管理水平低下，業務流程難以有效銜接，評估手段不成熟，其日常管理的主要內容大多為巡線檢漏。在點多面廣的城鎮燃氣管網中，部分燃氣公司并無燃氣管網完整性管理數據及分析模塊，缺乏燃氣管網完整性管理體系，不能及時發現安全隱患；部分城鎮燃氣管網，即便在管理過程中發現有問題存在也因為涉及到市政管理等多個單位，處理起來需要辦理較為冗雜的手續，很難及時消除城鎮燃氣管網的安全隱患。頻繁的施工活動和密集的人口造成管道安全標示缺損，管道埋深不夠，管道安全間距不足，受多方阻擾，隱患改造難度大。燃氣公司在管線改造時，甚至出現燃氣管線無路可走，給燃氣管網完整性管理帶來不便。

2 燃氣管網完整性建設

2.1 燃氣管網完整性框架

燃氣管網完整性管理體系的管理理念是燃氣公司對管網安全管理的過程進行持續改進、定期循環、不斷完善，讓燃氣管網系統達到一個安全可控的結果[8]。在城鎮燃氣管網完整性管理中，由于風險因素的多樣性，因素之間錯綜復雜，不確定性多，所以要綜合考慮時間上、空間上、社會環境、安全管理，施工運行管理等多方面因素，管理模式最終變成多維網狀節點交叉全程動態管理，如圖1所示。

圖1 燃氣管道完整性管理框架

燃氣管網完整性管理框架包括組織完整性、數據完整性、管理過程完整性[9]。 從圖1可知，組織完整性、數據完整性、管理過程完整性不是分割獨立存在，它們各司其職融合于完整性框架的不同部位。如組織完整性包括：組織機構劃分、組織機構職責、各組織機構交互作用，在管道全生命周期和風險評估和完整性評估中相互配合，共同完成燃氣管網完整性管理成果，保障燃氣管網的健康發展。

2.2 燃氣管網完整性管理展示平臺

為方便相關人員收集、查詢、分析、管理、抉擇燃氣管網完整性管理出現的各種問題，友好的人機互動，簡化日常工作的繁瑣，建立城鎮燃氣管理系統平臺（圖 2）。

該系統由視圖展視、業務管理、評價模型、數據中心4個模塊組成。根據角色授權完成數據錄入、數據核實、數據查詢等相關功能。當系統數據發生變化和更新時，同步更新燃氣管網完整性管理數據。通過城鎮燃氣管網完整性系統平臺展示，可得出綜合的評估報告，并且評估報告各方面均有詳細的數據支持和分析結果，也可以查詢出相應評判準則。對風險較高的管段，比較完整性管理系統平臺匯總的分析結果，逐層反推出城鎮燃氣管網完整性管理存在的弊端，逐漸挖掘更深層次的管道隱患原因。由于城鎮燃氣管線具有覆蓋范圍廣、數據較為分散且數量多的特征，可對大量數據云計算，強化數據屬性，分析城鎮燃氣管網完整性管理管道失效規律，進行災難仿真模擬。

圖2 燃氣管網完整性管理系統平臺框架

3 燃氣管網完整性管理實施要點

3.1 組織保障

城鎮燃氣管網完整性管理是一項系統工程，城鎮燃氣管網系統的管理涉及到多個方面，與此相關的人員都要高度重視。管道的隱患只是浮于表面的管道缺陷，需要從社會環境，管道周邊環境、管道周圍施工作業情況、民風民俗、公司內部管理等多方面綜合分析得出更進一步結果。城鎮燃氣管網完整性管理不是某一個部門獨立承攬，而是多個部門根據職責相互合作，通過燃氣管網完整性系統管理平臺，及時交流共享信息，減少不必要的抉擇滯后[7]，不斷縮短信息的循環更新周期，這樣燃氣公司管理層可快速有效作出更加合理的決策，保障燃氣管網功能完善。

3.2 預防性管理

燃氣管網完整性管理采取預防管理模式，在燃氣管道建設立項階段就需考慮，管道以后存在隱患的可能性，事故發生后造成的后果程度，搶修維護難度和停氣造成的社會影響。在燃氣管網全生命周期過程中，相應的數據作為后續管道完整性評價的依據，是可實施性較強的事故預防措施及應急搶險策略的依據。循環對管網實施完整性檢測和評價，全面掌握燃氣管網存在的薄弱環節與本體現狀，分析和監測管網可能會出現事故的部位及具體原因，并采取有效措施來預防事故的發生。

3.3 數據統一保管制度

燃氣管網完整性管理過程中收集了大量的數據，這些數據格式不統一，單位差異大，數據信息量大。每項數據的物理意義也各不相同，如果缺乏對基礎資料的統一保管制度，數據在各系統不能完全互通和共享，各部門建立各自的數據庫，跨部門數據傳遞丟失嚴重。即便擁有相關風險評估技術和完整性評價技術和修復技術，這些數據無法有效利用和綜合分析，各部門協調性差，對燃氣管網完整性評估、應急搶險、維護維修極其不利，無法提升燃氣管網整體安全性。城鎮燃氣管網完整性管理是一個動態的管理模式，依托城鎮燃氣管網完整性管理框架，規范各種數據，統一管理，做到數據及時共享和利用，實現電子化管理，完成燃氣管網完整性管理要求。

3.4 重視重要影響因素

風險因素的分析關乎到完整性管理的水平。與長輸管道一樣，在城鎮燃氣管網風險評價中，可將造成隱患的因素分成四大類：第三方破壞、管道老化及腐蝕、設計誤操作、自然災害[10]。影響燃氣管網安全的主要因素是管道老化及腐蝕和第三方破壞。①城鎮燃氣管網老化及腐蝕在城鎮燃氣隱患排查中常見，主要體現在老城區埋地管道周邊土壤環境惡劣，地形空間狹窄，管材等級低，管道使用年限較久，維護困難，雜散電流多，在老城區管網分步改造中，腐蝕環境得不到合理改善，而且這些區域地面活動頻繁，事故后果嚴重。建議老舊城區以片區為單位，全部更換為PE管，并加大管道巡檢力度，縮短管道數據更新周期。②城鎮燃氣管網第三方施工活動頻繁，只有針對其深層次的管理缺陷和社會因素，預先了解管道周圍第三方破壞活動，針對性做出相應保護措施，有效防止第三方破壞事故發生。例如：提高居民對燃氣危害的認識，加大對燃氣管網及設備保護宣傳，加強與地方規劃部門、其他相關部門的合作溝通，努力將第三方破壞消滅在萌芽中。

4 建立適合的評價方法

4.1 城鎮燃氣的威脅因素

按照威脅因素發生的規律性和對規律把握程度，將城鎮燃氣管網完整性的威脅因素分為4類，分別為確定可量化威脅因素、不確定可量化威脅因素、確定不可量化威脅因素、不確定不可量化因素[9]。所謂確定可量化威脅因素，是指威脅因素能按照一定的規律發生，這種規律目前已經能夠掌握，且對其燃氣管道失效機理原理能夠分析透徹。以此類推，同理可得出其余威脅因素。①對于確定威脅因素，可采用統計學，因果分析法，管理統籌學等相關理論，推導威脅因素失效概率，繼而求得失效最大分數。②對于可量化因素，可依賴完整性管理體系相應的技術求其失效最大分數。③對于不確定因素，通過因果分析法，管理統籌學，社會學等，只能估算失效概率。④對于不可量化的因素，應盡量提升技術水平，培訓員工，專家講座，業績考核，強化管理等，將其不可量化轉為可量化。由于城鎮燃氣不確定威脅因素多，且部分因素不可量化，給燃氣管網整性管理帶來極大不便，很難用一種或幾種評價方法便能確定燃氣管網風險級別。所以要對上述4種威脅因素單獨評價。

4.2 不確定威脅因素不統一

20年前四川、重慶等地區大規模長時間使用天然氣，隨后，大部分鄉鎮、農村也開始使用天然氣。目前，燃氣公司有大型集團燃氣公司，也有用戶數量幾百戶的鄉鎮天然氣公司，規模大小不一。每家燃氣公司社會因素不一樣，導致每家燃氣公司燃氣管道完整性管理現狀不盡相同，管網特點不一，建議按照燃氣公司的具體情況，依賴現有的完整性管理體系和相應管理技術，結合本企業燃氣管網威脅因素特點，采用各自適應的評價模型和評價體系。

4.3 高后果區域分級評估維護

管道敷設區域全為高后果區域。管道幾乎敷設在人員密集場所，只要管道燃氣泄漏，就有可能變成一場災難。建議依據管道歷史泄漏率、歷史修復效果、地面施工活動頻率、停輸影響、活動人口密度等對燃氣管道分級，按照級別，輕重緩急對區域管網做出完整性評估和維護。對于重點區域，請求相關部門引導干預，提高管道定位的準確性，增加巡檢力度和提升檢測技術水平度，有必要做一些開挖和回填，準確辨別管道實際情況，旨在把有限的資源用在最危險的地方。

4.4 定量和定性相結合的評價方法

依據管網全生命周期，安全評價體系可分為管網工程設計、管網施工、管網運行、第三方破壞、管網腐蝕、管網維檢修、歷史事故事件。相比較，管網工程設計、管網施工、管網運行、管網維檢修、歷史事故事件為確定可量化威脅因素，第三方破壞為不確定和不可量化因素，管網腐蝕為確定不可量化威脅因素。由于威脅因素不確定或不可量化原因，在城鎮燃氣管網完整性管理中，這類因素造成大量事故。對于第三方破壞威脅因素指標，可以根據管道本體和外延，提出基于失效機理和統計規律相結合的評價方法。例如，在第三方破壞完整性評價中，對施工機械、管道材質型號、土壤及埋深、挖掘角度等分門別類做出模型分析，計算出管道受力大小，建立管道失效的數據模型，然后依據這些失效模型預防第三方破壞，同時就管道周邊地面活動水平和周圍環境對施工概率做出評估，結合當地政策，根據燃氣公司具體情況，做出綜合第三方破壞完整性評估。

5 結束語

城鎮燃氣用戶的高速增加，國內發生燃氣爆炸事件屢見不鮮。根據我國燃氣行業情況，應不斷加強對燃氣管道完整性管理和研究，從管理和技術上確保燃氣在管道中安全運輸，節省資源，延長管道及設備使用壽命，讓燃氣企業社會效益和經濟效益最大化，建立起適合我國城鎮燃氣管網現狀的完整性管理方法。