成品油長輸管道泄漏事故樹風險分析

程浩力，龍世華

（中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司，北京 100085）

近年來，我國為有效緩解西北、東北地區成品油產量過剩和華北、華東、華中、中南地區資源緊缺局面，實施了成品油“北油南調”、“西油東送”能源戰略建設的重要舉措。先后開工建設了長達3 214 km橫跨甘肅、陜西、河南、湖北和湖南5省67個市縣的蘭鄭長成品油管道和1 594 km的縱貫3省1市的14市的錦州-鄭州成品油管道等成品油長輸管道工程。截至2012年底，我國已建成成品油管道19 660 km，初步形成了覆蓋東北、西北、華北、中南和魯西地區的成品油管網系統。

由于我國成品油一次運輸的管輸比例僅占20%左右，未來幾年，我國仍將建成道建設將在1萬km以上成品油管系統。

伴隨著成品油管道建設的增加，打孔盜油、破壞管線、占壓等現象日益凸顯。為了預防并消除長輸成品油管道泄漏事故所致的經濟以及環境災害，本文采用系統工程中的事故樹分析（FTA）法[1,2]，以某在建成品油長輸管道為例，分析研究了該管道運行投產后可能引發泄漏事故的所有可能性事件(中間事件和基本事件)，以便有效預防并控制該管道泄漏事故的發生，確定事故管理的主要對象，并提出針對性的解決方法。

1 工程概況

某成品油管道工程，全線長近400 km，設計壓力10 MPa經過寧夏和內蒙古自治區。該管道所經區域地，主要有黃河沖積平原（寧夏銀川平原和內蒙古后套平原）、賀蘭山山前洪積傾斜平原、剝蝕丘陵及洪積傾斜平原和烏蘭布和沙漠等四種大的地貌單元。

千百年來，銀川平原和后套平原得黃河灌溉之利，使荒漠戈壁變為綠洲，成為稻香魚鮮的“塞上江南”，管道沿線分布著唐徠渠、黃河總干渠等引黃灌溉渠道以及大大小小注入黃河的排水渠和星羅棋布的稻田、魚塘、湖泊。管線途經的賀蘭山北部地帶發育一系列近似平行的源頭深入賀蘭山中山地區，集水面積覆蓋整個東坡，最終注入黃河的柳條溝、大麥里溝、蘇海圖溝等洪水沖溝。管線同時穿越我國八大沙漠之一的烏蘭布和沙漠，穿越流動沙丘的管線長達70 km。

2 事故因素分析

根據沿途地貌情況，處于黃河沖積平原地帶的銀川平原和后套平原，大量種植水稻作物，春秋季節大小灌渠治理及開挖工程十分普遍。7、8月份賀蘭山山前洪積傾斜平原北部地區的沖溝密布地段年均發生一次超過50 mm的暴雨，此時，沖溝內會形成短時山洪。烏蘭布和流動沙漠段的風蝕沙埋等情況都會給輸油管線形成隱患。

3 事故樹模型建立及分析

3.1 事故樹建立

選擇“成品油管道泄漏”作為頂事件。成品油管道泄漏效的三個最直接原因分別是“外力破壞”、“腐蝕穿孔”和“安裝缺陷”。按這些原因自上而下追溯到各種能夠引起成品油管道泄漏的基本事件。

成品油管道泄漏實踐中各符號所表示的意義如表1所示，其事故樹如圖1所示。

表1 各符號代表的事件Table 1 The meaning of the symbol in the fault tree model

圖1 成品油管道泄漏事故樹Fig.1 The fault tree of the oil products pipeline leakage

3.2 成品油泄漏故樹模型

3.2.1 最小割集

根據圖 1成品油管道泄漏事故樹模型可以看出，或門（“+”）的個數占了邏輯門總數的絕大多數，因此采取最小徑集進行分析[3]。

從成功樹計算得出2個徑集，如下所示：

3.1.2 結構重要度分析[4-7]

結構重要度分析是從事故樹結構上入手分析各基本事件的發生對的頂事件發生的影響程度。重要度分析在事故預防等方面有著重要作用。為了確定最易導致頂事件發生的基本事件，以便根據事件的輕重緩急來采取有效的措施，消除事故隱患，必須對各基本事件進行重要度分析。結構重要系數可采用下式計算近似判別值：

式中：I(i)—基本事件Xi結構重要度系數的近似判別值；

Xi∈Pj—基本事件 Xi屬于 Pj最小割(徑)集；

ni—基本事件Xi所在最小割(徑)集中包含基本事件的個數。

根據以上近似判別式，可以得出成品油管道泄漏事故樹的結構重要性順序：

4 結 論

從上述分析可以看出，外力破壞和腐蝕是致使管道泄漏的主要原因。為保證管道投運后的安全運行，根據以上分析提出以下建議：

（1）設計和建設階段嚴格選材，加強管材質量驗收程序。同時在管道安裝過程中，嚴把檢測關。

（2）對清渠以及溝渠治理頻繁的農田段，應通過加大埋深和增加管道水工保護及設置醒目標識來減少管線被意外破壞的風險；同時，運營單位應在清渠的季節加強線路巡查工作。

（3）對于通過沖溝的地段，加大管道埋深并采取有效的水工保護措施。同時在雨季加強線路巡查以便及時排除隱患。

（4）對于通過流動沙漠地段的管道，增加管道埋深，地面設施應盡可能避開風蝕沙埋嚴重地段；設置防護帶，實施治沙工程，提高植被覆蓋率，改善生態環境，提高水土涵養能力。

（5）運營單位對高風險地段應加強線路巡查工作，及時發現第三方占壓、第三方施工或自然災害破壞的隱患。

（6）運營單位以及地方政府應加強對管道保護法的宣貫力度，增強人們法律意識。從而降低第三方破壞以及打孔盜油等犯罪行為的風險。

［1］ 牛偉偉，龍世華，呂仁軍，等. 城鎮燃氣管道泄漏事故樹風險分析.當代化工[J].2012,41（2）：162-165.

［2］ 郭鴻雁，朱偉.基于事故樹的海底管道第三方破壞風險分析[J].當代化工,2013,42（2）：212-214.

［3］ 汪元輝.安全系統工程[M].天津:天津大學出版社,1999-10.

［4］ 張景林,崔國璋.安全系統工程[M].北京:煤炭工業出版社,2002.

［5］程猛猛, 趙暋玲, 吳暋明, 劉暋柯, 邵大偉, 王暋雷. 架空天然氣管道泄漏擴散數值模擬［J］. 遼寧石油化工大學學報，2013, 33（3）：32.

［6］張國軍,高志國,申龍涉,王秋莎,代堪亮,趙暋虎,袁暋玉. 天然氣管道泄漏爆炸事故風險分析［J］. 遼寧石油化工大學學報，2012,32（3）：66.

［7］蔣軍成,郭振龍.工業裝置安全衛生預評價方法[M].北京:化學工業出版社,2003.