摘要：结合深圳市城市天然气输配系统的实际情况，论述了燃气管道完整性管理的重要性及实施步骤、实施管道完整性管理的总体方案，探讨了实施过程中的若干问题，提出管道完整性管理应加强以预防性维护为主的安全管理模式。
关键词：天然气管道；管道完整性管理；风险评价
Study on Gas Pipeline Integrity Management Program in Shenzhen
WANG Chen，YANG Guang，WANG Wen-xiang
Abstract：Combined with the actual situation of city natural gas transmission and distribution system in Shenzhen，the importance and implementation steps of gas pipeline integrity management as well as the overall program for implementing gas pipeline integrity management are described. Some problems during the implementation are discussed，and it is pointed out that the security management in which preventive maintenance is dominative should be enhanced during gas pipeline integrity management.
Key words：natural gas pipeline；pipeline integrity management；risk assessment
1 深圳市天然气输配系统简介
深圳市天然气利用工程是广东LNG项目下游的重要配套项目。深圳市输配系统为高压A、次高压A、中压A三级压力级制。一期工程输配系统主要包括门站、天然气调度中心、LNG调峰安全应急气化站、区域LNG气化站、次高压-中压调压站、次高压管道和中压管道。至今已投产运行次高压管道121km，管道范围覆盖龙岗、宝安、罗湖、福田、南山等区。深圳市自2006年8月12日开始分批实施天然气转换，于2008年5月顺利完成了全市80×104户液化石油气用户的天然气转换工作。
在建的深圳市西气东输二线高压输配系统工程将接收西气东输二线天然气，通过高压管道和调峰、调压设施输送至电厂和城市次高压系统，供应居民和工商业用户。项目包括求雨岭天然气基地、大铲岛门站、迭福门站、平湖调压站、留仙洞调压站以及8座电厂用户专用调压站、149km高压输气管道(设计压力为6.0MPa，管道规格为DN 800mm)。建成后该工程还将与未来各种可能供应深圳的气源相连，满足全市天然气供应“多气源、一张网、互联互通、功能互补”的要求[1]。
2 完整性管理的重要性及实施步骤
2.1 实施管道完整性管理的重要性[2]
随着科技的不断发展，管道完整性管理已经成为全球管道技术发展的重要内容。目前，我国城市高压输配管道很多敷设在人口稠密地区，一旦发生事故，不仅人身伤害和经济损失巨大，而且会造成巨大的社会影响和政治影响，因此必须对城市燃气输配系统安全评价给予高度重视，如何进一步提升管道的安全管理也愈显重要。引入完整性管理能使管道管理依托于信息技术的发展，向以可靠性为中心的完整性管理模式过渡，预防管道事故发生，实现事前预控。
① 当前安全生产的严峻形势对城市管道燃气管理提出了新的挑战。随着深圳市天然气输配系统的建设完善，特别是次高压及高压管道的相继建设和投入运行，城市燃气管道的安全管理已经越来越显示出其重要性。城市燃气输配管网长期埋设在地下，受到各种不确定性因素的影响和破坏，会不同程度地出现腐蚀等缺陷，给系统安全带来潜在的巨大危害。一旦发生泄漏、爆炸事故，会给人民生命和财产安全造成严重影响。我们必须寻求国际管道管理的先进经验，结合中国国情，消化、吸收国外先进的管道管理技术理论和方法。对在役管道逐步实施完整性管理是提高管理水平、确保安全运行的重要措施，是一项防患于未然的科学方法。
② 世界各国油气管道发生事故的原因尽管在不同国家所占比例不同，但主要原因基本相同，主要为：外力损伤、腐蚀、材料及施工缺陷。可见管道的完整性不仅仅是一个技术问题，更重要的是一个管理问题，要持续不断地提高整体管理水平。
③ 管道完整性管理是国外油气管道工业中的一个迅速发展的重要领域。据统计，全球(包括中国)油气管道的20%～40%达到了设计寿命，需要进行“延寿”管理。进行管道风险评价和完整性评价对管道全寿命周期管理和延长服役期限有重要的意义。
2.2 目前存在的问题
深圳燃气管道完整性管理仍处于起步阶段，首先针对次高压和高压天然气管道实施完整性管理。完成了总体实施方案编制、建设期数据采集规范编制，开发了数据管理平台，引入了管道完整性管理咨询机构，开展了管道应力检测、管道内检测和阴极保护改善工作，建立了与GIS关联的管道运行数据库，针对管道沿线进行风险分析，对各段管道停输对供气平衡的影响进行了实际工况测试，编制了管道分段和第三方破坏应急预案。
目前存在的主要问题如下：
① 在基础竣工数据收集和运行数据积累方面距完整性管理的要求还存在较大的差距。
② 在管道检测和修复方面尚未建立全面的完整性管理技术方案和标准。如：无法通球的支线管道和穿越管道缺陷和防腐层检测、杂散电流影响区域管道阴极保护系统的改善和排流等。
③ 尚未建立全面的管道风险评价和完整|生评价体系。
2.3 管道完整性管理的实施步骤
由于管道完整性管理内容涉及管道设计、施工、运行、监控、维护、更换等全过程，内容繁多，涉及面广，是一个系统工程。因此集团公司成立了领导小组，下设跨公司、跨部门的人员组成的工作小组来推进此项工作。管道完整性管理总体分两步走：
① 编制完整性管理的程序体系文件，从施工环节规范数据采集的流程和要求，完善已运行管道的数据积累，依托GIS平台完善数据管理，建立管道数据管理平台，系统地开展风险因素的识别。
② 在数据积累的基础上建立风险评价和完整性分析模型，开发分析软件，进行管道完整性评价，指导管道安全运行和建立风险防范体系，实现事故的提前预控。
3 实施管道完整性管理的总体方案
基于我公司管道管理的实际，拟从完整性管理初步建立的步骤出发，先行导入动态完整性管理理念，利用各类数据的积累，检查分析出各类危险有害因素对管道潜在的影响。并在后期进一步进行风险评估、完整性评价，根据评价结果制定响应计划、选择减缓措施及确定检测时间间隔，以形成循环改进、定期数据更新及再评价的完整性管理体系。
3.1 建立燃气管道完整性管理体系框架文件[3]
完整性管理体系框架文件是实施管道完整性管理的重要前提和实施完整性管理的指南。其包括公司完整性管理状况调研、完整性管理体系方案设计、完整性管理体系文件的开发与应用。
完整性管理体系框架文件的开发目标是通过对燃气管道安全管理要求的分析和完整性管理的需求分析，研究建立一套适合我公司天然气管道完整性管理体系的标准方法和规范要求。完整性管理体系适用于指导燃气管道运行管理。主要内容为：完整性管理体系框架设计、完整性管理流程及文件体系标准、完整性管理体系实施标准规范。
3.2 建立管道完整性管理系统信息平台[4]
管道完整性管理系统主要内容为：
① 线路管道完整性管理系统：地理信息系统的建设；基于管道地理信息平台的风险评价与完整性评价系统，包括风险评价模型、完整性评价模型等。
② 厂站完整性管理系统：三维厂站数据管理子系统，厂站定量风险评价子系统。
③ 应急管理系统：应急处置方案，应急管理。
就天然气管道系统这一整体而言，需要结合我公司现有的地理信息系统进行完善，分步实施。第一步实现数据的采集，进行管理流程的梳理，实现数据的采集和入库功能，开展风险因素识别分析，初步搭建数据管理平台。第二步开展线路风险评价、完整性评价模型的开发和利用，进行风险评价。第三步开展厂站完整性平台开发，完善应急抢险指挥功能，实现风险评价、应急处置、指挥一体化的功能。
实现管道完整性管理信息共享平台可以定位在两个方面：一是实现天然气管道各业务部门的风险管理功能，通过它实现各级部门与基层间的完整性管理信息共享；二是作为天然气管道应急指挥平台，通过它对风险与应急数据库进行优化与智能化处理。管道完整性管理信息平台见图1。
管道完整性管理信息平台根据相关的数据组织、维护、管理标准建立管道风险、完整性数据库，同时具备信息的采集整理、分析处理和发布输出功能。数据库包括设备设施数据、管道运营数据和管道风险相关数据。管道业务系统包括管道数据评价、数据信息管理、应急管理、管道完整性管理、安全评价、风险评价等子系统，通过GIS共享管道风险、完整性数据库，实现信息的共享、交互、集成。由于管道完整性管理系统是个较复杂的系统，一方面必须从技术层面上进行信息数据的分析、资源优化分析处理、信息输出来实现空间数据的共享、融合，另一方面须建立一套完整的风险、完整性与应急数据组织标准、数据维护标准、数据管理标准来保证系统平台的正常运行。只有经过技术层面和体制层面的整合，在合理的范围内实现信息和资源的充分共享，才能使天然气管道完整性管理系统达到最大的使用效益。
3.3 完整性数据的收集及阶段要求
收集与操作、维护、巡线、设计、运行历史相关的信息和每个系统和管段特有的具体事故和问题的相关信息，以及收集致使缺陷扩张或可能造成新缺陷的情况和行为，是建立完整性管理体系的基础。
① 管道工程数据收集
管道施工阶段管道工程数据的收集是后期实施数据积累并进行完整性管理工作的数据基础，例如对于焊口、阀门、弯头、绝缘接头、穿跨越入土点、地质变化点、标志桩、阴极保护桩、地下障碍物的位置及相关的图片记录等。本次结合完整性管理的实施，在2009年西气东输二线高压管道施工阶段提出《管道工程数据收集规范》，并在后期管道建设招投标、施工中实施。
② 管道运行数据的收集
现阶段已投入运行的次高压天然气管道，由于施工阶段部分数据的不完善，通过实施各类检测工作，完成基础数据的补缺工作。
③ 管道完整性管理信息(数据)收集
其来源有管道装置图、走向图、航拍图、原始施工图、运行管理计划、应急处置计划、操作规范标准，还包括专家对某事件达成共识所量化的经验值。
在各类数据的收集过程中，应注意与现有GIS的整合，开发建立数据录入、管理平台，建立健全各类数据的收录格式、审核及录入机制，编制《完整性管理数据录入规范》，做好GIS中对于各类管道本质属性及运行参数的整合，为后期数据分析及风险评价提供数据依据。
3.4 管道风险评价[5]
在管道使用寿命期间，一些种类的损伤难以准确预测和完全避免，从而难以在常规设计中解决这些问题，特别是对一些非常规情况与环境条件。风险评价的开展，可预先提出风险因素所在，并根据提出的因素，准确评估可能造成的损失和后果，以此作为基础，提出在高风险段进行保护的依据，对于燃气管道的风险管理意义重大。
在实践中，不存在“绝对安全”的管道。国外半个多世纪长输管道运行、管理和使用的经验证明，不论设计得多么谨慎，运行与管理得多么小心，维护得多么仔细，总有在偶然情况下的管道破坏事件发生。风险评估的方法是在对灾害后果的量化和对可能发生事故频率的概率估计基础上，通过对各种可降低事故频率的措施和控制灾害后果的措施及可能出现的几种灾害后果作综合量化分析，找出可达到目标风险度或可接受风险度的解决方案。
3.5 完整性评价[6]
① 完整性管理风险评价
完整性管理风险评价体系是管道完整性管理的重要内容，其风险评价体系的有效实施将最大限度地预防事故发生，及早识别危险源。其内容包含风险评估的分段、风险评估方法的建立、风险评估方法、风险分析、风险分析排序、完整性风险评价和减缓措施等。
② 风险后果评价[7]
后果评价不仅包括人员和财产特别是房屋的安全半径，还包括财产的损失、人员的伤亡损失、社会影响、市场影响、政治影响等，主要包括以下内容：风险后果的分类标准、潜在影响区域、需考虑的影响事故后果的因素、危险性与可操作性分析等。
③ 管道缺陷评价
为了保证燃气管道的安全运行，逐渐开展和实施燃气管道智能检测工作。根据检测的结果，对燃气管道定期进行科学的、有理论根据的安全评价非常必要。并在评价的基础上，及时对燃气管道做出维修决策，及时预防事故的发生，将事故消灭在萌芽之中，这对于管道的科学管理和安全运行意义重大。开发管道安全运行和寿命预测的评价软件，对含缺陷管道进行寿命预测，其数学模型应充分考虑腐蚀、疲劳等因素的影响，应用此软件对管道作出完整性评价，给出管道承压能力和安全系数，以及维护和修复决策，并提出对若干缺陷点进行监测，确定合理的检测周期等。
4 实施管道完整性管理中若干问题的探讨
① 天然气高压输配系统工程建设期完整性管理数据采集以及录入、复核是做好完整性管理工作的重要基础。
我们认真学习、考察了国内完整性管理技术方面领先的油气管道管理单位，并结合城市燃气特点，制定了《深圳市天然气高压输配系统工程完整性管理数据采集表》(管道部分)。其中：物资采办表格4个，管道施工表格26个，穿跨越表格4个，其他表格1个。数据采集表格的设计思路主要是结合竣工资料的要求，通过管道焊缝将所有设备、材料进行空间定位、关联，记录属性参数和重要过程数据，使之具有可追溯性，满足后期完整性管理数据要求。
为做好数据录入工作，我们自行开发了管道完整性建设数据采集系统信息录入平台，已完成基础数据、物资采办数据、管道施工数据和穿跨越数据4个功能模块，已通过验收并投入运行。对录入数据建立施工单位、建立单位、业主三级审核制度，确保数据的完整和准确。我们将录入的管道完整性数据与GIS相结合，将实际测量数据和管道设计GIS数据进行对比，可以及时复核管道完整性数据的准确性。
② 完整性管理信息化平台应立足于现有GIS和作业流系统，与现有信息系统有效地结合。
深圳燃气天然气输配系统信息系统包括GIS[8]、SCADA系统[9]和作业流系统。我公司自主开发的“城市燃气管网信息管理系统”于2008年获第十八届广东省企业信息化建设创新成果一等奖。城市燃气管网信息管理系统以GIS为基础，适应燃气行业信息化建设的需要，从实用、简洁、灵活、高效出发，以计算机技术、信息技术为基础，借助GIS技术空间化、图形化的特点，提供一个安全可靠、功能强大、界面友好、操作简便的燃气管网信息管理平台，实现燃气管网的计算机化、网络化管理，包括燃气管网的规划设计、维护更新、查询统计、分析优化及燃气日常作业、抢修调度、抢修预案、管道检测数据、管网运行动态数据监测等综合信息的共享，从而满足燃气管理各项业务的要求和需要，提高工作效率，降低管理成本，使城市燃气管网管理更加规范化、专业化和科学化。
作业流系统较好地解决了分公司内部的各种业务流程的运转。完整性管理关于数据采集、设备管理、工程管理、负荷预测、风险评价等模块可通过该平台进行扩展。
GIS和作业流系统可调用数据采集系统的数据，三者共用数据库，实现数据的共享，为后期进行风险评价和完整性评价打下良好的基础。
③ 管道完整性评价应根据燃气管道设计压力、周边环境、建设时间等综合因素进行。
2010年，我们将根据计划对投产3年的安托山门站至坪山门站次高压管道(DN 500mm)进行内检测，对于天然气厂站和支线管道将采用超声导波检测，优化管道阴极保护系统、开展管道的排流工作，进行管道沿线危险边坡、重点路段管道应力、阴极保护数据的实时监控，开发GPS巡查系统等。通过这些技术手段积累管道运行数据，加强对管道运行的监测，进行风险评价和完整性评价，保证管道的本质安全。加强第三方施工的管理，研究管道保护和维修技术，保证次高压管道的安全、稳定运行。对于10年以上中压燃气管道，根据抢修、企业初步检测结果委托国家特检院进行年度检测、评估。根据评估结果确定中压燃气管道更新改造计划。
5 结论
① 深圳市天然气输配系统建设亟需引进、建立完整性管理体系，这对于城市天然气输配系统安全、可靠、稳定运行具有十分重要的意义。
② 深圳市燃气管道完整性管理总体方案应以完整性管理体系框架文件为重要前提和指南，从完整性管理数据采集以及录入、复核入手，依托现有GIS和作业流系统，完善管道建设期及运行的数据收集工作，建立完整性管理信息化平台。
③ 完整性管理应加强以预防性维护为主的安全管理模式[10]，实施以管道巡检、管道阴极保护、腐蚀探测、管道内检测、管道防腐层检测[11]、管道应力检测、边坡土壤位移监测、设备维护为主的管道完整性管理模式，不断强化新技术的应用，建立风险评估、安全评价体系。
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(本文作者：王晨 杨光 王文想 深圳市燃气集团股份有限公司 广东深圳 518055)
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