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成品油長輸管道泄漏事故樹風險分析

文檔作者：程浩力龍世華文檔來源：中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司，		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月17日
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拳 期 Conte當m porar代y Chem化ic a]Ind工u stry JaVnou1a．r4y3，．2N0O1 ．41
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)
摘 要： 分析了某在建成品油長輸管道投運后可能導致泄漏事故的諸因素，建立了泄漏事故樹模型。通
過泄漏事故樹的最小徑集以及基本事件的結構重要度對泄漏事件做了定性分析，識別引起管道泄漏的主要因
素，提出了安全防范措施，為更好地實施長輸管道安全管理提供重要依據(jù)。
關鍵詞：事故樹分析；成品油管道；第三方破壞；布爾代數(shù)；最小徑集；結構重要度
中圖分類號：TE 88 文獻標識碼： A 文章編號： 1671—0460(2014)O1—0122—02
Risk Analysis on the Leakage
Accident of Oil Product Pipelines Based on Fault Tree
CHENG Hao—li，LONG Shi—hua
(China Petroleum Engineering Co．，Ltd．Beijing Branch，Beijing 10085，China)
Abstract：Various factors leading to the leaking accidents of an oil products pipeline under construction after its
commission and oper~ion were analyzed，and the leaking fault tree model was established．By applying fault tree
analysis that included minimum path sets and structure importance to qualimtive analysis about leakage ofthe pipeline，
primary factors leading to the leakage can be identified．Some safe countermeasures and perfect safety management
were put forward for long—distance oil product pipelines．
Key words：Fault tree analysis；Oil product pipeline；The third party damage；Boolean algebraic；The minimal path
sets；Structure importance
近年來，我國為有效緩解西北、東北地區(qū)成品
油產(chǎn)量過剩和華北、華東、華中、中南地區(qū)資源緊
缺局面，實施了成品油“北油南調(diào)”、“西油東送”
能源戰(zhàn)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l 594 km的縱貫3
省1市的l4市的錦州一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(qū)的成品油管網(wǎng)系統(tǒng)。
由于我國成品油一次運輸?shù)墓茌敱壤齼H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(tǒng)。
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(xiàn)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(jīng)濟以及環(huán)境災害，
本文采用系統(tǒng)工程中的事故樹分析(FTA)法 ，
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(chǎn)后可能引發(fā)泄漏事故的所有可能性事件
f中問事件和基本事件)，以便有效預防并控制該管
道泄漏事故的發(fā)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(jīng)過寧夏和內(nèi)蒙古自治區(qū)。該管道所經(jīng)
區(qū)域地，主要有黃河沖積平原(寧夏銀川平原和內(nèi)
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?yōu)榫G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(jīng)的賀蘭山北部地
帶發(fā)育一系列近似平行的源頭深入賀蘭山中山地
區(qū)，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。
作器者薯器簡 介： 2程01浩3力-。 ( 一1。9 84一)，男，河北邢臺人，工程師，2Oo1l1年碩士畢業(yè)于遼寧石油化工大學油氣儲運工程專業(yè)，研究方向：現(xiàn)主要從事油氣
儲運工程設計及研究工作。E-mail：cpebj—chenghaoli@sohu．com。
第43卷第1期 程浩力，等：成品油長輸管道泄漏事故樹風險分析 1 23
根據(jù)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(jié)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(qū)的沖溝密布地段年
均發(fā)生一次超過50 mm的暴雨，此時，沖溝內(nèi)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l所示。
符號 事件 符號 事件
成品油管道泄漏 違章施工
A 外力破壞 瑪 農(nóng)田溝渠整治
A2 腐蝕穿孔 沖溝開挖整治
A 安裝缺陷 其他新建工程
Bl 自然災害 打孔盜油
B2 第三方破壞 墨 內(nèi)腐蝕失效
B3 外腐蝕 蜀。 陰極保護失效
晚 管材缺陷 1 補傷補口不合格
Bs 焊縫缺陷 蜀： 下溝，回填損傷埋設
C 意外破壞 3 選材不當
防腐層失效 材料缺陷
G 焊接缺陷 蜀s 焊接工藝不當
蜀 地震 焊材不合格
沙漠風蝕 7 檢測不到位
暴雨洪水
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(jù)圖1成品油管道泄漏事故樹模型可以看
出，或門(“+”)的個數(shù)占了邏輯門總數(shù)的絕大多
數(shù)，因此采取最小徑集進行分析口 。
=
A一
1A2A3
：
-
)(1X2X3X4XsX6XTXs)． 瓦)．Ii + )]
： )． + )
=
1 2 3 4 5 6 7 8
X9 10 l】 l2 13 l4 l7+ l 2 3 4 5 6 7 8 9 l0 l1 12 13 14 l5X16
從成功樹計算得出2個徑集，如下所示：
PI= 一， ， }
： 一
， }
3．1．2 結構重要度分析
結構重要度分析是從事故樹結構上人手分析
各基本事件的發(fā)生對的頂事件發(fā)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(fā)生的基本事件，以便根據(jù)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(shù)可
采用下式計算近似判別值：
)=Σ．
∈只二
式中： 一基本事件 結構重要度系數(shù)的近似判別值；
∈尸，～基本事件 屬于 最小割(徑)集；
ni—基本事件 所在最小割(徑)集中包含基本事件的個數(shù)。
根據(jù)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： ：?=X14>x17>
5 6 (下轉(zhuǎn)第152頁)
l52 當 代 化 工 201 4年1月
Y200／16的大20％左右；相同雷諾數(shù)、相同折流板間
距情況下，螺旋角越大，K／AP值越大，Y300／18的
K／AP值比Y300／14的K／AP值大67％左右。
2 OOO 4 000 6 OOO 8 000 10 000 12 000
Re
圖5 單位壓降傳熱系數(shù)對比圖
Fig．5 Unit pressure drop heat transfer coeficient
comparison chart
通過對模擬值和實驗值的對比發(fā)現(xiàn)，其各性能
參數(shù)比值趨勢是一致的，雖然數(shù)值上有所不同，但
相差基本控制在20％范圍內(nèi)，可以證明通過模擬得
到的實驗數(shù)據(jù)及結論對今后的工程實踐有一定參考
價值。
5 結論
本文通過對螺旋葉片折流板換熱器的殼程流體
流動和傳熱進行了數(shù)值模擬和實驗驗證，得到如下
結論：
(1)相同雷諾數(shù)下，相同折流板間距下，螺旋
角度越小，殼程壓降越大，殼程傳熱系數(shù)越大，單
位壓降下的傳熱系數(shù)越??；
(2)相同雷諾數(shù)下，相同螺旋角度下，折流板
間距越小，殼程壓降越小，殼程傳熱系數(shù)越小，單
位壓降下的傳熱系數(shù)越大；
(3)在研究范圍內(nèi)，折流板間距越小、螺旋角
度越大的情況下，螺旋葉片折流板換熱器的綜合性
能最優(yōu)，尤其在雷諾數(shù)較高的情況下。
參考文獻：
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(上接第123頁)
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(jù)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(zhì)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(nóng)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(jié)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(tài)環(huán)境，提高水土涵養(yǎng)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(fā)現(xiàn)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。
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