一种中低压燃气管道风险评价方法和装置

技术领域

本发明属于燃气安全技术领域，特别是涉及一种中低压燃气管道风险评价方法和装置。

背景技术

城镇燃气管网能够保障城市的运行，天然气的应用范围已经从居民生活发展到了供暖和发电等诸多领域。随着应用范围的扩大，燃气管道安全问题也得到越来越多的重视，许多城市的燃气管线服役时间已经超过了30年，由于埋地敷设环境的影响，会产生腐蚀等缺陷，可能会导致管道泄漏的事故。城镇燃气管道一般敷设于城市中心等人群居住密集区，如果没有及时发现泄漏问题，可能会引起火灾和爆炸等二次事故，造成人员财产损失，还会引发大面积停气，对于人们的正常生活造成不利影响。

目前应用于燃气管网较为简单有效的评价方法是作业条件危险性分析法(LEC法)，该方法利用与系统风险相关的三个因素之积来评价系统风险的大小，根据经验判断、过往事故、专家意见以及实际情况，识别管网运行过程中的风险因素，确定该因素造成事故发生的可能性L，给予一定的风险分值；以同样的风险分级方式确定该因素暴露于危险环境的频次E和发生事故可能产生的后果C，计算出风险值D，得出危险源的危险程度。

然而，上述LEC法指标由人为定义，划分较为简单，所有需要评价的管线均进行人为打分评判，评判带有主观性，成本高，耗时久，缺少时效性；且LEC法仅以安全风险程度的大小来判断风险等级，主要用于某个工作或环节，具有较大的局限性，评价结果容易发生偏离。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种中低压燃气管道风险评价方法和装置，能够提高整体评价结果的准确性，减少因各种风险因素造成的损失，提高管网智能化管理水平，减少主观影响，更方便指导燃气管道日常运行管理。

本发明提供的一种中低压燃气管道风险评价方法包括：

获取所述中低压燃气管道的钢管腐蚀失效概率、PE管失效概率、第三方破坏失效概率、管网复杂性程度参数以及管理系统相关参数；

将所述钢管腐蚀失效概率、所述PE管失效概率、所述第三方破坏失效概率与各自对应的权重相乘之后相加，将相加得到的结果与所述管网复杂性程度参数和所述管理系统相关参数相乘，得到所述中低压燃气管道的总体失效概率；

根据所述总体失效概率，确定所述中低压燃气管道的风险等级。

优选的，在上述中低压燃气管道风险评价方法中，所述获取所述中低压燃气管道的钢管腐蚀失效概率包括：

获取钢管基本失效频率和腐蚀修正系数；

利用所述钢管基本失效频率和所述腐蚀修正系数进行相乘，得到所述钢管腐蚀失效概率。

优选的，在上述中低压燃气管道风险评价方法中，所述获取所述腐蚀修正系数包括：

获取减薄因子、防腐层因子、环境影响因子和历史泄漏因子；

将所述减薄因子、所述防腐层因子、所述环境影响因子和所述历史泄漏因子相加，得到计算因子K；

利用如下公式

计算所述腐蚀修正系数F

优选的，在上述中低压燃气管道风险评价方法中，所述获取第三方破坏失效概率包括：

获取第三方破坏引起的管道基本失效概率和第三方失效概率修正因子；

利用所述第三方破坏引起的管道基本失效概率和所述第三方失效概率修正因子进行相乘，得到所述第三方破坏失效概率。

优选的，在上述中低压燃气管道风险评价方法中，所述获取所述PE管失效概率包括：

获取PE管基本失效频率；

将所述PE管的埋深、施工布线与路由设计偏差度、PE管运行时间和管线附件密封状况各自对应的赋值相加得到PE管影响因子值；

利用所述PE管基本失效频率和所述PE管影响因子值进行相乘，得到所述PE管失效概率。

优选的，在上述中低压燃气管道风险评价方法中，所述获取管网复杂性程度参数包括：

根据管网调压箱或调压站数量、投产时间、调压箱或调压站防护措施、支管和阀门数量获取所述管网复杂性程度参数。

优选的，在上述中低压燃气管道风险评价方法中，所述获取管理系统相关参数包括：

根据管理评分、泄漏检测频率和运行覆盖率获取所述管理系统相关参数。

优选的，在上述中低压燃气管道风险评价方法中，根据所述管理评分，利用如下公式

计算管理系统修正系数；

利用所述管理系统修正系数与所述泄漏检测频率对应的赋值和所述运行覆盖率对应的赋值相加，获取所述管理系统相关参数。

优选的，在上述中低压燃气管道风险评价方法中，根据最近预设时间内由于第三方破坏导致失效次数占总失效次数的比值获取所述第三方破坏失效概率对应的权重；

根据最近预设时间内由于PE管失效导致失效次数占总失效次数的比值获取所述PE管失效概率对应的权重；

利用1减去所述第三方破坏失效概率对应的权重和所述PE管失效概率对应的权重，获取所述钢管腐蚀失效概率对应的权重。

本发明提供的一种中低压燃气管道风险评价装置包括：

获取部件，用于获取所述中低压燃气管道的钢管腐蚀失效概率、PE管失效概率、第三方破坏失效概率、管网复杂性程度参数以及管理系统相关参数；

中低压燃气管道总体失效概率计算部件，用于将所述钢管腐蚀失效概率、所述PE管失效概率、所述第三方破坏失效概率与各自对应的权重相乘之后相加，将相加得到的结果与所述管网复杂性程度参数和所述管理系统相关参数相乘，得到所述中低压燃气管道的总体失效概率；

风险等级确定部件，用于根据所述总体失效概率，确定所述中低压燃气管道的风险等级。

通过上述描述可知，本发明提供的上述中低压燃气管道风险评价方法，由于包括先获取所述中低压燃气管道的钢管腐蚀失效概率、PE管失效概率、第三方破坏失效概率、管网复杂性程度参数以及管理系统相关参数；然后将所述钢管腐蚀失效概率、所述PE管失效概率、所述第三方破坏失效概率与各自对应的权重相乘之后相加，将相加得到的结果与所述管网复杂性程度参数和所述管理系统相关参数相乘，得到所述中低压燃气管道的总体失效概率；再根据所述总体失效概率，确定所述中低压燃气管道的风险等级，可见该方案综合考虑了中低压燃气管道的多个特有的指标，从而能够提高整体评价结果的准确性，减少因各种风险因素造成的损失，提高管网智能化管理水平，减少主观影响，更方便指导燃气管道日常运行管理。本发明提供的上述中低压燃气管道风险评价装置具有与上述方法相同的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种中低压燃气管道风险评价方法的实施例的示意图；

图2为本发明提供的一种中低压燃气管道风险评价装置的实施例的示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种中低压燃气管道风险评价方法和装置，能够提高整体评价结果的准确性，减少因各种风险因素造成的损失，提高管网智能化管理水平，减少主观影响，更方便指导燃气管道日常运行管理。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种中低压燃气管道风险评价方法的实施例如图1所示，图1为本发明提供的一种中低压燃气管道风险评价方法的实施例的示意图，该方法可以包括如下步骤：

S1：获取中低压燃气管道的钢管腐蚀失效概率、PE管失效概率、第三方破坏失效概率、管网复杂性程度参数以及管理系统相关参数；

需要说明的是，可以收集燃气管网设计、施工、运行期的所有数据并进行模型评价所需参数的筛选，可以选取涉及管道全生命周期的数据，使用运行数据对管道进行风险分析和安全评价。

S2：将钢管腐蚀失效概率、PE管失效概率、第三方破坏失效概率与各自对应的权重相乘之后相加，将相加得到的结果与管网复杂性程度参数和管理系统相关参数相乘，得到中低压燃气管道的总体失效概率；

需要说明的是，该步骤中，中低压燃气管网总体失效概率由各部分失效因素失效概率配以对应的权重加和再用管网复杂性系数和管理系数修正得到，具体可以采用如下公式：

式中，P为整体失效概率；n为失效因素指标数；w为失效因素对总体概率影响权重；w

S3：根据总体失效概率，确定中低压燃气管道的风险等级。

需要说明的是，根据得到的总体失效概率，并且按照预先的失效概率等级划分表，确定评价管线的风险等级，并进行纵向比较，通过分析风险等级结果，有针对性地完善腐蚀和第三方破坏等方面的情况，确定企业燃气管网管理方向，提高整体管理水平，可以但不限于利用如下表1进行风险等级的确定。

表1风险等级划分表

通过上述描述可知，本发明提供的上述中低压燃气管道风险评价方法的实施例中，由于包括先获取中低压燃气管道的钢管腐蚀失效概率、PE管失效概率、第三方破坏失效概率、管网复杂性程度参数以及管理系统相关参数；然后将钢管腐蚀失效概率、PE管失效概率、第三方破坏失效概率与各自对应的权重相乘之后相加，将相加得到的结果与管网复杂性程度参数和管理系统相关参数相乘，得到中低压燃气管道的总体失效概率；再根据总体失效概率，确定中低压燃气管道的风险等级，可见该方案综合考虑了中低压燃气管道的多个特有的指标，从而能够提高整体评价结果的准确性，减少因各种风险因素造成的损失，提高管网智能化管理水平，减少主观影响，更方便指导燃气管道日常运行管理。

在上述中低压燃气管道风险评价方法的一个具体实施例中，获取中低压燃气管道的钢管腐蚀失效概率的步骤可以包括如下子步骤：

获取钢管基本失效频率和腐蚀修正系数；

利用钢管基本失效频率和腐蚀修正系数进行相乘，得到钢管腐蚀失效概率。

具体的，钢管腐蚀失效概率可以由基本失效频率(F

P

式中，F

其中，基本失效频率是利用行业内设备失效历史记录、文献来源和商业可靠性数据库编制的，这些通用值代表了行业的总体情况，而不是特定损坏机制下的真实故障频率，选取基本失效频率部分如下表2所示：

表2推荐管线平均失效概率值表

根据管线直径和泄漏孔尺寸选取对应的F

其中，获取腐蚀修正系数可以包括如下子步骤：

获取减薄因子、防腐层因子、环境影响因子和历史泄漏因子；

将减薄因子、防腐层因子、环境影响因子和历史泄漏因子相加，得到计算因子K；

利用如下公式

计算腐蚀修正系数F

需要说明的是，计算减薄因子T的步骤如下：

(1)计算减薄严重程度指数X：

对企业常用腐蚀检测报告中平均腐蚀速率(g/dm

(2)根据表3确定在三年内进行的每一次检测活动的有效性等级：

表3检测活动有效性等级表

(3)根据检测次数和减薄程度指数确定基础减薄次因子TMF，如表4所示：

表4基础减薄次因子TMF表

(4)计算安全系数s

当

当

(5)计算减薄因子T

根据上述步骤(3)确定的TMF作为基础因子，T的计算公式如下：

T＝TMF×s

计算防腐层因子A具体如下：

防腐层因子主要是包含管道防腐层类型、防腐层面电阻率、防腐层破损点、土壤电阻率、杂散电流强度、阴极保护状况6种指标，取值方式如表5所示，根据管道实际状态，对指标进行修正系数取值并加和，即可得到防腐层因子的值。

表5防腐层因子取值表

防腐层因子值＝6种判定指标赋值加和。

环境影响因子U的计算具体可以如下：

通过判断小区是否存在地形沉降、当年焊口开裂次数以及当前运行环境、冬季温度和地震反应区判定该小区管线受环境影响，因子具体取值如下表6所示。

表6环境影响因子取值表

环境影响因子值＝5种判定指标赋值加和。

历史泄漏因子H的计算可以包括如下步骤：

历史泄漏因子根据历史失效情况对失效概率进行修正，参考表7：

表7历史泄漏因子取值表

收集近三年历史泄漏情况，最终计算历史泄漏因子H：

例如：前年泄漏5次，去年泄漏9次，今年泄漏3次，

在上述中低压燃气管道风险评价方法的另一个具体实施例中，获取第三方破坏失效概率可以包括如下子步骤：

获取第三方破坏引起的管道基本失效概率和第三方失效概率修正因子；

利用第三方破坏引起的管道基本失效概率和第三方失效概率修正因子进行相乘，得到第三方破坏失效概率。

具体如下：

根据统计资料获得由第三方破坏引起的管道失效频率，将其作为基本失效概率R，通过第三方失效概率修正因子F对基本失效概率R进行修正，求出第三方破坏失效概率P

P

式中：P

第三方破坏的基本失效概率R可通过下式计算

式中：N

基本失效概率的计算需要管道里程、事故数量、失效因素等大量历史失效数据。对于所要评价的管道系统，最好通过该管道所属公司的历史失效数据获得，如果该公司缺少历史失效数据，可以通过国际上各大油气管道失效数据库(如PHMSA、NEB以及EGIG)来获得基本失效概率。根据失效概率模型及以PHMSA数据库的往年统计，计算得到燃气管道第三方破坏的基本失效概率为2.54x10

还包括建立修正因子指标体系，再根据修正因子及相应公式，计算管道第三方破坏失效概率。第三方破坏为一级指标，9项因素为二级指标。一级修正因子指标的值可以根据二级修正因子指标的值与二级指标所占的权重的乘积求得。如下式所示：

式中，F

表8修正因子指标体系表

关于修正因子取值，需要说明的是，为减少失效概率计算过程中的主观性，尽可能将修正因子指标量化，考虑各个指标获取和量化的难易程度，将修正因子指标划分为三类：定量指标，半定量指标以及定性指标，其中前两类指标可以完全量化或根据标准手册进行量化分级，仅后一类指标依赖于专家的经验判断。第三方破坏各修正因子取值如表9至表11中所示。

表9定量指标表

表10半定量指标表

表11定性指标表

对于半定量和定性修正因子指标来说，将等级“III”视为“平均水平”相应的修正因子取值为“1”，其他四个等级对应的修正因子的值为各个等级对应的模糊概率与等级“III”对应的模糊概率的比值，计算结果见表12。

表12模糊修正因子表

在上述中低压燃气管道风险评价方法的又一个具体实施例中，获取PE管失效概率可以包括如下子步骤：

获取PE管基本失效频率；

将PE管的埋深、施工布线与路由设计偏差度、PE管运行时间和管线附件密封状况各自对应的赋值相加得到PE管影响因子值；

利用PE管基本失效频率和PE管影响因子值进行相乘，得到PE管失效概率。

具体的，基本失效频率可以确定为6.49×10

表13 PE管影响因子取值表

PE管影响因子值＝4种判定指标赋值加和。

在上述中低压燃气管道风险评价方法的一个优选实施例中，获取管网复杂性程度参数可以包括如下具体步骤：

根据管网调压箱或调压站数量、投产时间、调压箱或调压站防护措施、支管和阀门数量获取管网复杂性程度参数。

具体的，管网复杂性因子主要考虑小区管网调压箱(站)数量、投产时间及调压箱(站)防护措施，支管、阀门数量因素影响，不同因素根据重要度具有不同复杂性系数：

a)调压箱(站)数量(n

表14防护措施赋值表

b)阀门数量(n

c)支管数量(n

支管数量＝单元数*楼的数量+楼的数量

例如某小区有10栋楼，每栋有4个单元，支管及三通数量为4×10+10＝50。经过调压站的低压总线布局在小区干道上，经过每栋楼会产生一个支管，经过每单元会产生支管，简化后该公式计算小区管网复杂程度较为合理。其中，n

管线总复杂性系数公式如下所示：

n＝(n

计算每米管段的复杂性系数c：

总复杂性系数n除以总管长L得到每米管段的复杂性系数，如表15所示：

表15管网复杂性系数表

在上述中低压燃气管道风险评价方法的另一个优选实施例中，获取管理系统相关参数可以包括：

根据管理评分、泄漏检测频率和运行覆盖率获取管理系统相关参数。

进一步的，根据管理评分，利用如下公式

计算管理系统修正系数；

利用管理系统修正系数与泄漏检测频率对应的赋值和运行覆盖率对应的赋值相加，获取管理系统相关参数。

具体的，管理系统修正系数根据企业目前已有的管理方法及年终汇报实际情况，增加两个动态参数，由管理评分、泄漏检测频率和运行覆盖率三个参数组成，提高管理系数整体准确性。

(1)若已进行过管理系统评价，可先与公司已有的管理系统评价相结合获得管理系统评分。应用公式进行计算可将管理评分转换为管理系统修正系数，如果管理系统得分为50分，那么修正系数对应为1，对失效可能性没有影响，如果系统得分为100，那么对应的管理系统修正系数为0.1，失效可能性减少一个数量级具体公式如下：

式中：b代表系统得分。

(2)泄漏检测频率赋值X和运行覆盖率赋值Y根据表格进行指标分级判定，参考表16：

表16管理参数取值表

最终管理修正系数F

在上述中低压燃气管道风险评价方法的又一个优选实施例中，根据最近预设时间内由于第三方破坏导致失效次数占总失效次数的比值获取第三方破坏失效概率对应的权重；

根据最近预设时间内由于PE管失效导致失效次数占总失效次数的比值获取PE管失效概率对应的权重；

利用1减去第三方破坏失效概率对应的权重和PE管失效概率对应的权重，获取钢管腐蚀失效概率对应的权重。

具体的，权重因子以评价单元历史破坏次数为评判依据，根据不同因素对总体的影响比例确定其对应的权重。近三年该小区由于第三方破坏导致的失效次数占总失效次数的比值即为w

w

若近三年未发生第三方破坏，但事实上第三方破坏风险仍旧存在，故取值w

综上所述，上述方法中数据的收集可以通过检测技术手段获取或者从运行数据库中直接采集，可以实现风险评价基础数据支撑，通过全方位考虑燃气管网风险因素，实现对中低压燃气管网半定量与定量结合评价，提高了评价的准确性，改善了以往风险评价技术主观性强、耗费人力大、耗时久的缺点，可实现中低压燃气管网风险评价数字化和智能化。

本发明提供的一种中低压燃气管道风险评价装置的实施例如图2所示，图2为本发明提供的一种中低压燃气管道风险评价装置的实施例的示意图，该装置包括：

获取部件201，用于获取中低压燃气管道的钢管腐蚀失效概率、PE管失效概率、第三方破坏失效概率、管网复杂性程度参数以及管理系统相关参数，需要说明的是，可以收集燃气管网设计、施工、运行期的所有数据并进行模型评价所需参数的筛选，涉及管道全生命周期数据，主要使用运行数据对管道进行风险分析和安全评价。

中低压燃气管道总体失效概率计算部件202，用于将钢管腐蚀失效概率、PE管失效概率、第三方破坏失效概率与各自对应的权重相乘之后相加，将相加得到的结果与管网复杂性程度参数和管理系统相关参数相乘，得到中低压燃气管道的总体失效概率。

需要说明的是，中低压燃气管网总体失效概率由各部分失效因素失效概率配以对应的权重加和再用管网复杂性系数和管理系数修正得到，具体可以采用如下公式：

式中，

P——整体失效概率；

n——失效因素指标数；

w——失效因素对总体概率影响权重；

w

P

F

F

风险等级确定部件203，用于根据总体失效概率，确定中低压燃气管道的风险等级。

需要说明的是，根据得到的总体失效概率，并且按照预先的失效概率等级划分表，确定评价管线的风险等级，并进行纵向比较，通过分析风险等级结果，有针对性地完善腐蚀、第三方破坏等方面现状，确定企业燃气管网管理方向，提高整体管理水平。

上述每一个部件中可以具体包括多个用于计算的单元，与上面方法实施例中提到的各个步骤一一对应，此处不再赘述。

综上所述，上述装置考虑了中低压燃气管道的多个特有的指标，从而能够提高整体评价结果的准确性，减少因各种风险因素造成的损失，提高管网智能化管理水平，减少主观影响，更方便指导燃气管道日常运行管理。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。