油氣長輸管道作業(yè)分級(jí)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法研究及應(yīng)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(yè)大學(xué)(北京) 應(yīng)急管理與安全工程學(xué)院，北京 100083)

0 引言

我國是油氣管道建設(shè)大國，油氣管道是國家能源供給的大動(dòng)脈[1]。隨著油氣管網(wǎng)全國跨越式發(fā)展，油氣管道安全方面問題越來越突出,國內(nèi)近年先后發(fā)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(yùn)行成為保障國計(jì)民生、社會(huì)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，管道風(fēng)險(xiǎn)管理壓力與日俱增，保障管道安全運(yùn)行是管道運(yùn)營企業(yè)管理的重中之重[3]。因此，開展油氣管道風(fēng)險(xiǎn)管理方面研究，降低管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。

國內(nèi)外對(duì)于油氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行了大量研究[4]，主要提出以下3種分析方法：一是管道風(fēng)險(xiǎn)定性分析法。通過大量案例分析，找出各種因素對(duì)于管道失效的影響程度，最終根據(jù)事故原因來制定管道防控措施，這種方法的特點(diǎn)是簡便、實(shí)用。二是管道風(fēng)險(xiǎn)半定量分析方法。通過分析，對(duì)管道失效因素進(jìn)行打分，再結(jié)合造成的后果嚴(yán)重性，形成一個(gè)綜合指標(biāo)來表示管道失效風(fēng)險(xiǎn)[5]。三是管道風(fēng)險(xiǎn)定量分析法，其是管道風(fēng)險(xiǎn)分析的高級(jí)階段，考慮了風(fēng)險(xiǎn)因素的不確定性，計(jì)算得到管道失效發(fā)生的概率，再結(jié)合量化后的失效后果嚴(yán)重程度，計(jì)算得到油氣管道風(fēng)險(xiǎn)值[6]。

本文從作業(yè)分級(jí)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的角度對(duì)油氣長輸管道運(yùn)行過程中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過辨識(shí)作業(yè)過程中的危險(xiǎn)源并分析各種作業(yè)活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)價(jià)識(shí)別出的危險(xiǎn)源，推行危險(xiǎn)作業(yè)分級(jí)控制管理，使作業(yè)過程中客觀存在的危險(xiǎn)源完全處于受控狀態(tài)，可以有效預(yù)防各類安全事故的發(fā)生，對(duì)油氣管道行業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)的管理具有一定現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

1 油氣管道主要作業(yè)及危險(xiǎn)有害因素辨識(shí)

1.1 油氣管道系統(tǒng)主要作業(yè)活動(dòng)

長輸油氣管道的生產(chǎn)運(yùn)營系統(tǒng)是由人、機(jī)、環(huán)、管理4個(gè)子系統(tǒng)集合組成的綜合復(fù)雜系統(tǒng)[7]。在整個(gè)系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)各個(gè)集合子系統(tǒng)的安全就必須通過一些日常的作業(yè)活動(dòng)保證各個(gè)子系統(tǒng)的正常工作，因此管理好其作業(yè)活動(dòng)是實(shí)現(xiàn)管道生產(chǎn)運(yùn)營安全的必要條件[8]。目前油氣管道主要作業(yè)活動(dòng)有動(dòng)火作業(yè)、管線打開作業(yè)、吊裝作業(yè)、挖掘作業(yè)、帶電作業(yè)、高處作業(yè)、受限空間、有毒作業(yè)等，這些也是企業(yè)容易發(fā)生事故的作業(yè)活動(dòng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年1-12月某管道公司共發(fā)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(jī)械傷害、物體打擊、中毒窒息、灼燙6個(gè)方面，而導(dǎo)致這些事故發(fā)生主要是在高處作業(yè)、高溫作業(yè)、帶電作業(yè)、有毒作業(yè)過程當(dāng)中，因此有必要對(duì)作業(yè)活動(dòng)進(jìn)行危險(xiǎn)性分析及評(píng)價(jià)。

1.2 油氣管道系統(tǒng)危險(xiǎn)有害因素辨識(shí)

國內(nèi)普遍將生產(chǎn)過程中危險(xiǎn)和有害因素分為4大類，即人的因素、物的因素、環(huán)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(xiǎn)有害因素。結(jié)合油氣管道行業(yè)特點(diǎn)，對(duì)照梳理常見危害因素，經(jīng)企業(yè)業(yè)務(wù)部門“頭腦風(fēng)暴”后，形成作業(yè)類型及等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重性對(duì)照表,見表1所列。

表1 作業(yè)等級(jí)與風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重性對(duì)照Table 1 Comparison between operational level and risk severity

注：高溫作業(yè)的數(shù)據(jù)以工作2 h為基準(zhǔn)，每增加2 h增加1個(gè)等級(jí)；低溫作業(yè)的數(shù)據(jù)以工作4 h為基準(zhǔn)，每增加或減少2 h增/減1個(gè)等級(jí)。有毒作業(yè)的C值根據(jù)毒物危險(xiǎn)程度級(jí)別權(quán)數(shù)、作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度和毒物超標(biāo)倍數(shù)的乘積決定。(數(shù)據(jù)來源：GB3608《高處作業(yè)分級(jí)》、GB12331《有毒作業(yè)分級(jí)》、GBT4200《高溫作業(yè)分級(jí)》、GB14440《低溫作業(yè)分級(jí)》、GBZ229.2《工作場所職業(yè)病危害作業(yè)分級(jí) 第2部分：化學(xué)物》、GBZ229.4《工作場所職業(yè)病危害作業(yè)分級(jí) 第4部分：噪聲》、GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》)

鑒于本文提出的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法主要針對(duì)油氣管道生產(chǎn)運(yùn)營作業(yè)活動(dòng)過程中存在的危險(xiǎn)有害因素，將油氣管道系統(tǒng)按照功能區(qū)域進(jìn)行劃分，在每個(gè)劃分的功能區(qū)域內(nèi)按工作崗位識(shí)別出所有作業(yè)活動(dòng)，再相應(yīng)地應(yīng)用作業(yè)安全分析方法(JSA)識(shí)別出每項(xiàng)作業(yè)活動(dòng)中可能存在的每種危險(xiǎn)有害因素。

2 基于作業(yè)分級(jí)原則和風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析的評(píng)價(jià)方法

2.1 作業(yè)分級(jí)評(píng)價(jià)方法

在特定條件下，受作業(yè)環(huán)境、工藝及其他有害因素的影響，帶有一定危險(xiǎn)性的作業(yè)，稍有疏忽就可能造成安全事故。因此，必須建立嚴(yán)格的危險(xiǎn)作業(yè)分級(jí)管理辦法。通過確定作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致事故發(fā)生的嚴(yán)重性和可能性, 來對(duì)作業(yè)危險(xiǎn)性分級(jí)評(píng)價(jià)。

1)確定作業(yè)導(dǎo)致事故的嚴(yán)重性

危險(xiǎn)有害因素識(shí)別后需要對(duì)其導(dǎo)致事故后果的嚴(yán)重程度進(jìn)行量化，即確定每項(xiàng)危害因素導(dǎo)致事故后果的嚴(yán)重性大小。每一類危險(xiǎn)源導(dǎo)致事故的后果嚴(yán)重程度主要取決于事故發(fā)生時(shí)意外釋放的能量或危險(xiǎn)物質(zhì)的多少，為減少嚴(yán)重性定級(jí)的隨意性，提出規(guī)定作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重性量化參數(shù)的取值主要采用國家相關(guān)作業(yè)危險(xiǎn)性分級(jí)的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，依據(jù)涉及到的危害因素的能量等級(jí)進(jìn)行劃分，對(duì)于沒有國標(biāo)和行標(biāo)支持的，由企業(yè)根據(jù)實(shí)際自行分級(jí)，見表1所列。

2)確定作業(yè)導(dǎo)致事故可能性

油氣管道系統(tǒng)中，將因作業(yè)導(dǎo)致事故發(fā)生的影響因子劃分為人因、物因和環(huán)境、管理因素3類，綜合前人的研究，每類賦予一定指數(shù)，3類因素指數(shù)之和為100分[9-10]。作業(yè)現(xiàn)場采取專家打分模式，對(duì)實(shí)施作業(yè)進(jìn)行打分(打分表見表2所列)。從人因、物因和環(huán)境、管理因素進(jìn)行打分并累加，規(guī)定一定分值區(qū)間對(duì)應(yīng)相應(yīng)的該種作業(yè)危害等級(jí)(亦可能性)，可能性數(shù)字從1至5代表該作業(yè)發(fā)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(jìn)行打分，再綜合取平均值，最大限度降低偏差。

3)確定作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

由以上方法，確定作業(yè)導(dǎo)致事故發(fā)生的嚴(yán)重性和可能性量化的數(shù)值，借鑒風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析法，將這二者的代數(shù)乘積值表示為作業(yè)導(dǎo)致事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，將得到的數(shù)值帶入風(fēng)險(xiǎn)矩陣表得出相應(yīng)的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

2.2 基于作業(yè)分級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析法

風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析法出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代中后期，由美國空軍電子系統(tǒng)中心最先提出，并在美國軍方武器系統(tǒng)研制項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)管理中得到廣泛的推廣應(yīng)用[11]。風(fēng)險(xiǎn)矩陣作為一種簡單、易用的結(jié)構(gòu)性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，具有廣泛適用性。常用于進(jìn)行半定量的風(fēng)險(xiǎn)估算，將事故發(fā)生的可能性和事故后果的嚴(yán)重性分別用表明相對(duì)差距的數(shù)值來表示，然后用兩者的算術(shù)乘積反映風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，從而定性衡量風(fēng)險(xiǎn)的大小[12]。用公式可表示為：

R=L×S

(1)

式中：R為風(fēng)險(xiǎn)度；L為事故發(fā)生的可能性；S為事故后果的嚴(yán)重性。

基于作業(yè)分級(jí)的闡述，將作業(yè)分級(jí)與風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析法結(jié)合起來，開發(fā)出一種基于作業(yè)分級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)矩陣評(píng)價(jià)方法。作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分原則為：評(píng)價(jià)后風(fēng)險(xiǎn)矩陣呈現(xiàn)劃分為不同顏色區(qū)域的狀態(tài)，標(biāo)志風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)大小。其中，白色區(qū)域表示低風(fēng)險(xiǎn)(R<5)，淺灰色區(qū)域表示中風(fēng)險(xiǎn)(5≤R≤12)，灰色區(qū)域?qū)?yīng)高風(fēng)險(xiǎn)(1216)[13]。如圖2所示。

圖2 基于作業(yè)分級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析Fig.2 Risk matrix analysis based on operation classification

2.3 基于作業(yè)分級(jí)原則和風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

基于作業(yè)分級(jí)原則和風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程: 1)識(shí)別危險(xiǎn)作業(yè)的類型；2)辨識(shí)引起作業(yè)事故的各類危險(xiǎn)有害因素及可能產(chǎn)生的事故后果；3)根據(jù)作業(yè)分級(jí)的原則分別確定危險(xiǎn)作業(yè)的嚴(yán)重性與危險(xiǎn)作業(yè)事故發(fā)生的可能性；4)將危險(xiǎn)作業(yè)的嚴(yán)重性和風(fēng)險(xiǎn)可能性的算數(shù)乘積值帶入風(fēng)險(xiǎn)矩陣表得出某危險(xiǎn)條件下的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 對(duì)高空作業(yè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

對(duì)某管道公司所運(yùn)營的輸油氣管道站場按照功能區(qū)域進(jìn)行劃分，特別選取生產(chǎn)區(qū)，識(shí)別該區(qū)域內(nèi)所有危險(xiǎn)作業(yè)類型。以高空作業(yè)為例進(jìn)行分析。

表2 專家作業(yè)打分評(píng)估Table 2 Scoring evaluation of operation by experts

1)邀請(qǐng)專家到現(xiàn)場從“人因、物因和環(huán)境、管理因素”3方面對(duì)潛在危險(xiǎn)源進(jìn)行打分，按照上述專家作業(yè)打分評(píng)估表(表2)進(jìn)行打分，得到每個(gè)危險(xiǎn)源對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)等級(jí)，見表3所列。

2)根據(jù)表1作業(yè)等級(jí)與風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重度對(duì)照，確定高空作業(yè)潛在風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重性，嚴(yán)重性結(jié)果見表3所列。

3)依據(jù)得到的潛在危險(xiǎn)源的事故可能性和嚴(yán)重性，應(yīng)用式(1)計(jì)算其風(fēng)險(xiǎn)度，結(jié)合圖2得到其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，見表3所列。

3. 2 評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)某管道公司生產(chǎn)區(qū)內(nèi)部高處作業(yè)分級(jí)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析，在高空作業(yè)4個(gè)操作步驟中，共評(píng)價(jià)得出1個(gè)嚴(yán)重高風(fēng)險(xiǎn)，2個(gè)中風(fēng)險(xiǎn)和1個(gè)低風(fēng)險(xiǎn)。其中一個(gè)嚴(yán)重高風(fēng)險(xiǎn)事件為高空作業(yè)過程控制，其潛在隱患存在的可能性和嚴(yán)重性分別5和4，后期應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于潛在危險(xiǎn)源的識(shí)別和分析，采取控制措施，最終使風(fēng)險(xiǎn)水平達(dá)到理想目標(biāo)。同樣，對(duì)于中風(fēng)險(xiǎn)事件，應(yīng)在平時(shí)加強(qiáng)管理，采區(qū)針對(duì)性措施，確保風(fēng)險(xiǎn)可控。

將分級(jí)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法應(yīng)用于油氣長輸管道運(yùn)行過程評(píng)價(jià)中，對(duì)識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí)，針對(duì)不同程度的風(fēng)險(xiǎn)按照“ALARP”原則分級(jí)管控，采取相應(yīng)安全措施，將風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受范圍，達(dá)到資源優(yōu)化配置，這對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)科學(xué)管理是十分必要的。

4 結(jié)論

1)通過某管道公司 1-12月事故統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)出油氣管道生產(chǎn)運(yùn)營單位存在的主要危險(xiǎn)作業(yè)活動(dòng)，有必要對(duì)作業(yè)活動(dòng)進(jìn)行危險(xiǎn)性分析及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

2)分析油氣管道生產(chǎn)運(yùn)營過程中主要作業(yè)活動(dòng)可能產(chǎn)生的事故后果，辨識(shí)導(dǎo)致這些事故后果的危險(xiǎn)有害因素，應(yīng)用作業(yè)分級(jí)法確定事故發(fā)生的可能性與嚴(yán)重性，建立基于作業(yè)分級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)矩陣，得到各作業(yè)活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別。

3)結(jié)合某管道公司的實(shí)際情況，應(yīng)用基于作業(yè)分級(jí)原則的風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析方法對(duì)現(xiàn)場作業(yè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果能有針對(duì)性地采取相應(yīng)控制措施，為公司風(fēng)險(xiǎn)管理決策提供指導(dǎo)。

表3 某管道公司生產(chǎn)區(qū)高處作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分析Table 3 Analysis on risk grade of operation at heights in production area of a pipeline company