油氣長輸管道作業分級定量風險評價方法研究及應用*

付明福，張明星 ，朱曉曼，龔曉鳳，譚 波

(1.中國石油西部管道分公司，新疆 烏魯木齊 830013； 2.中國礦業大學(北京) 應急管理與安全工程學院，北京 100083)

0 引言

我國是油氣管道建設大國，油氣管道是國家能源供給的大動脈[1]。隨著油氣管網全國跨越式發展，油氣管道安全方面問題越來越突出,國內近年先后發生油氣管道事故，如青島“11·22”輸油管道泄漏爆炸特大事故，大連“6·30”原油管道泄漏燃燒事故等，引起國家和民眾高度重視[2]。油氣管道安全運行成為保障國計民生、社會穩定的關鍵因素，管道風險管理壓力與日俱增，保障管道安全運行是管道運營企業管理的重中之重[3]。因此，開展油氣管道風險管理方面研究，降低管道運行風險至關重要。

國內外對于油氣管道風險評價進行了大量研究[4]，主要提出以下3種分析方法：一是管道風險定性分析法。通過大量案例分析，找出各種因素對于管道失效的影響程度，最終根據事故原因來制定管道防控措施，這種方法的特點是簡便、實用。二是管道風險半定量分析方法。通過分析，對管道失效因素進行打分，再結合造成的后果嚴重性，形成一個綜合指標來表示管道失效風險[5]。三是管道風險定量分析法，其是管道風險分析的高級階段，考慮了風險因素的不確定性，計算得到管道失效發生的概率，再結合量化后的失效后果嚴重程度，計算得到油氣管道風險值[6]。

本文從作業分級定量風險評價的角度對油氣長輸管道運行過程中的風險進行評價，通過辨識作業過程中的危險源并分析各種作業活動的風險，評價識別出的危險源，推行危險作業分級控制管理，使作業過程中客觀存在的危險源完全處于受控狀態，可以有效預防各類安全事故的發生，對油氣管道行業安全風險的管理具有一定現實指導意義。

1 油氣管道主要作業及危險有害因素辨識

1.1 油氣管道系統主要作業活動

長輸油氣管道的生產運營系統是由人、機、環、管理4個子系統集合組成的綜合復雜系統[7]。在整個系統中，要實現各個集合子系統的安全就必須通過一些日常的作業活動保證各個子系統的正常工作，因此管理好其作業活動是實現管道生產運營安全的必要條件[8]。目前油氣管道主要作業活動有動火作業、管線打開作業、吊裝作業、挖掘作業、帶電作業、高處作業、受限空間、有毒作業等，這些也是企業容易發生事故的作業活動。據統計，2018年1-12月某管道公司共發生安全事故16起，具體如圖1所示。

圖1 某管道公司1-12月安全事故類型比例Fig.1 Proportion of safety accidents in a pipeline company in 1-12 months

由圖1可以看出，該公司事故主要集中在高處墜落、觸電、機械傷害、物體打擊、中毒窒息、灼燙6個方面，而導致這些事故發生主要是在高處作業、高溫作業、帶電作業、有毒作業過程當中，因此有必要對作業活動進行危險性分析及評價。

1.2 油氣管道系統危險有害因素辨識

國內普遍將生產過程中危險和有害因素分為4大類，即人的因素、物的因素、環境因素和管理因素，這4大類因素同樣可作為影響油氣管道安全的危險有害因素。結合油氣管道行業特點，對照梳理常見危害因素，經企業業務部門“頭腦風暴”后，形成作業類型及等級的風險嚴重性對照表,見表1所列。

表1 作業等級與風險嚴重性對照Table 1 Comparison between operational level and risk severity

注：高溫作業的數據以工作2 h為基準，每增加2 h增加1個等級；低溫作業的數據以工作4 h為基準，每增加或減少2 h增/減1個等級。有毒作業的C值根據毒物危險程度級別權數、作業勞動強度和毒物超標倍數的乘積決定。(數據來源：GB3608《高處作業分級》、GB12331《有毒作業分級》、GBT4200《高溫作業分級》、GB14440《低溫作業分級》、GBZ229.2《工作場所職業病危害作業分級 第2部分：化學物》、GBZ229.4《工作場所職業病危害作業分級 第4部分：噪聲》、GB50160《石油化工企業設計防火規范》)

鑒于本文提出的風險評價方法主要針對油氣管道生產運營作業活動過程中存在的危險有害因素，將油氣管道系統按照功能區域進行劃分，在每個劃分的功能區域內按工作崗位識別出所有作業活動，再相應地應用作業安全分析方法(JSA)識別出每項作業活動中可能存在的每種危險有害因素。

2 基于作業分級原則和風險矩陣分析的評價方法

2.1 作業分級評價方法

在特定條件下，受作業環境、工藝及其他有害因素的影響，帶有一定危險性的作業，稍有疏忽就可能造成安全事故。因此，必須建立嚴格的危險作業分級管理辦法。通過確定作業風險導致事故發生的嚴重性和可能性, 來對作業危險性分級評價。

1)確定作業導致事故的嚴重性

危險有害因素識別后需要對其導致事故后果的嚴重程度進行量化，即確定每項危害因素導致事故后果的嚴重性大小。每一類危險源導致事故的后果嚴重程度主要取決于事故發生時意外釋放的能量或危險物質的多少，為減少嚴重性定級的隨意性，提出規定作業風險嚴重性量化參數的取值主要采用國家相關作業危險性分級的方法進行評價，依據涉及到的危害因素的能量等級進行劃分，對于沒有國標和行標支持的，由企業根據實際自行分級，見表1所列。

2)確定作業導致事故可能性

油氣管道系統中，將因作業導致事故發生的影響因子劃分為人因、物因和環境、管理因素3類，綜合前人的研究，每類賦予一定指數，3類因素指數之和為100分[9-10]。作業現場采取專家打分模式，對實施作業進行打分(打分表見表2所列)。從人因、物因和環境、管理因素進行打分并累加，規定一定分值區間對應相應的該種作業危害等級(亦可能性)，可能性數字從1至5代表該作業發生事故可能性逐漸升高。由于專家打分法具有一定偏差，每次由3～5人進行打分，再綜合取平均值，最大限度降低偏差。

3)確定作業風險等級

由以上方法，確定作業導致事故發生的嚴重性和可能性量化的數值，借鑒風險矩陣分析法，將這二者的代數乘積值表示為作業導致事故發生的風險，將得到的數值帶入風險矩陣表得出相應的作業風險等級。

2.2 基于作業分級的風險矩陣分析法

風險矩陣分析法出現于20世紀90年代中后期，由美國空軍電子系統中心最先提出，并在美國軍方武器系統研制項目的風險管理中得到廣泛的推廣應用[11]。風險矩陣作為一種簡單、易用的結構性風險評價方法，具有廣泛適用性。常用于進行半定量的風險估算，將事故發生的可能性和事故后果的嚴重性分別用表明相對差距的數值來表示，然后用兩者的算術乘積反映風險等級，從而定性衡量風險的大小[12]。用公式可表示為：

R=L×S

(1)

式中：R為風險度；L為事故發生的可能性；S為事故后果的嚴重性。

基于作業分級的闡述，將作業分級與風險矩陣分析法結合起來，開發出一種基于作業分級的風險矩陣評價方法。作業風險等級劃分原則為：評價后風險矩陣呈現劃分為不同顏色區域的狀態，標志風險等級大小。其中，白色區域表示低風險(R<5)，淺灰色區域表示中風險(5≤R≤12)，灰色區域對應高風險(1216)[13]。如圖2所示。

圖2 基于作業分級的風險矩陣分析Fig.2 Risk matrix analysis based on operation classification

2.3 基于作業分級原則和風險矩陣分析的風險評價方法

基于作業分級原則和風險矩陣分析的風險評價流程: 1)識別危險作業的類型；2)辨識引起作業事故的各類危險有害因素及可能產生的事故后果；3)根據作業分級的原則分別確定危險作業的嚴重性與危險作業事故發生的可能性；4)將危險作業的嚴重性和風險可能性的算數乘積值帶入風險矩陣表得出某危險條件下的作業風險等級。

3 應用實例

3.1 對高空作業進行風險評估

對某管道公司所運營的輸油氣管道站場按照功能區域進行劃分，特別選取生產區，識別該區域內所有危險作業類型。以高空作業為例進行分析。

表2 專家作業打分評估Table 2 Scoring evaluation of operation by experts

1)邀請專家到現場從“人因、物因和環境、管理因素”3方面對潛在危險源進行打分，按照上述專家作業打分評估表(表2)進行打分，得到每個危險源對應的危險等級，見表3所列。

2)根據表1作業等級與風險嚴重度對照，確定高空作業潛在風險的嚴重性，嚴重性結果見表3所列。

3)依據得到的潛在危險源的事故可能性和嚴重性，應用式(1)計算其風險度，結合圖2得到其風險等級，見表3所列。

3. 2 評價結果

對某管道公司生產區內部高處作業分級定量風險評價結果進行分析，在高空作業4個操作步驟中，共評價得出1個嚴重高風險，2個中風險和1個低風險。其中一個嚴重高風險事件為高空作業過程控制，其潛在隱患存在的可能性和嚴重性分別5和4，后期應加強對于潛在危險源的識別和分析，采取控制措施，最終使風險水平達到理想目標。同樣，對于中風險事件，應在平時加強管理，采區針對性措施，確保風險可控。

將分級定量風險評價方法應用于油氣長輸管道運行過程評價中，對識別出的風險進行分級，針對不同程度的風險按照“ALARP”原則分級管控，采取相應安全措施，將風險控制在可接受范圍，達到資源優化配置，這對于風險科學管理是十分必要的。

4 結論

1)通過某管道公司 1-12月事故統計分析，總結出油氣管道生產運營單位存在的主要危險作業活動，有必要對作業活動進行危險性分析及風險評價。

2)分析油氣管道生產運營過程中主要作業活動可能產生的事故后果，辨識導致這些事故后果的危險有害因素，應用作業分級法確定事故發生的可能性與嚴重性，建立基于作業分級的風險矩陣，得到各作業活動的風險級別。

3)結合某管道公司的實際情況，應用基于作業分級原則的風險矩陣分析方法對現場作業進行風險評價，根據評價結果能有針對性地采取相應控制措施，為公司風險管理決策提供指導。

表3 某管道公司生產區高處作業風險等級分析Table 3 Analysis on risk grade of operation at heights in production area of a pipeline company