劉傳慶

深圳市燃氣集團股份有限公司

摘要：城市燃氣管道完整性管理是在長(cháng)輸油氣管道完整性管理的基礎上提出的，近年來(lái)城市燃氣管道積極推進(jìn)完整性管理工作。分析了深圳燃氣管道完整性管理現狀，總結了其完整性管理體系建設經(jīng)驗和取得的主要成果，認為數字化、可視化和智能化將是未來(lái)智慧燃氣建設重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：城市燃氣管道； 完整性管理； 智慧燃氣；數字化；可視化；智能化

城市燃氣管道完整性管理是在長(cháng)輸油氣管道完整性管理的基礎上提出的。長(cháng)輸管道完整性管理經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已成為國際上公認的行之有效的管道管理方法。 20世紀70年代，國外發(fā)達國家率先開(kāi)展油氣管道完整性管理研究，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已較為成熟，已經(jīng)建立了全面的管理體系和配套技術(shù)方法，并取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。特別是西歐17國現役長(cháng)距離輸油氣管道，泄漏事故率已從30年前的1.2次/103 km·a下降至2000年的0.25次/103 km·a，每年的泄漏次數下降30%；意大利SNAM公司實(shí)施管道完整性管理策略，使管道系統保持高度安全及低成本，節約1/3的維修費用。美國于2001年11月頒布了ASME B31.8S“天然氣管道完整性管理系統”國家標準， 2000年開(kāi)始研究城市燃氣管道完整性管理[1-2]， 2009年開(kāi)始立法推行城鎮燃氣管道完整性管理( DIMP)，并用聯(lián)邦法規的形式要求美國所有燃氣企業(yè)自2011年8月實(shí)施管道完整性管理，制定完整性管理方案。

中石油是國內最早開(kāi)展長(cháng)輸管道完整性管理技術(shù)研究的單位， 2015年推動(dòng)建立國家標準GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規范》， 2011年開(kāi)始城鎮燃氣管道完整性管理研究，此后陸續發(fā)布城鎮燃氣管道完整性管理體系建設導則等相關(guān)標準。

中國城市燃氣協(xié)會(huì )等近年來(lái)也積極推進(jìn)城市燃氣管道的完整性管理工作，明確提出“必須學(xué)習開(kāi)展完整性管理、風(fēng)險管理和環(huán)境管理，切實(shí)提高安全工作的科學(xué)水平”。深圳燃氣經(jīng)過(guò)十余年的管道完整性管理探索，在體系建設和應用方面取得了一定成果。

1 完整性管理體系建設

深圳燃氣天然氣輸配系統可以用“一張網(wǎng)、雙氣源、三級壓力機制”進(jìn)行概括。整個(gè)系統采用高壓A、次高壓A和中壓A三級壓力設計， 6000余公里天然氣管線(xiàn)互聯(lián)互通、功能互補，確保安全穩定供氣。為保證燃氣管道安全，深圳燃氣借鑒長(cháng)輸油氣管道完整性管理先進(jìn)經(jīng)驗，結合企業(yè)自身管理特點(diǎn)，建立燃氣管道完整性管理“五步循環(huán)法”，主要包括數據采集與管理、單元識別、風(fēng)險評價(jià)、風(fēng)險控制、效能評價(jià)。

深圳燃氣成立跨部門(mén)的完整性管理領(lǐng)導小組推進(jìn)管道完整性體系建設，總體分兩步走[3]，首先用1至2年的時(shí)間建立并完善體系文件，然后用3至5年時(shí)間開(kāi)展信息系統建設，最終實(shí)現信息化管理。

體系文件包含完整性管理總則、程序文件、作業(yè)規程，明確規定了具體管理程序和控制要求�？倓t提出完整性管理總體要求、目的、適用范圍、目標方針、組織機構和職責、實(shí)施流程與內容等。程序文件涵蓋了“五步循環(huán)法”五個(gè)步驟的關(guān)鍵技術(shù)，包括具體操作方法和實(shí)現手段。作業(yè)規程作為程序文件的補充，用于規定操作規則、內容和格式，指導現場(chǎng)操作并保存過(guò)程信息。

（1）數據采集與管理。數據采集內容涉及建設期和運營(yíng)期，主要劃分為基礎設施、地理信息和運行管理三大類(lèi)[4]。數據類(lèi)型是①地理信息，如管道中心線(xiàn)坐標、高程、埋深、地理環(huán)境等；②基礎設施數據，如管道焊口、壁厚、防腐層等；③運行管理數據，如管道巡線(xiàn)、施工保護、檢測維修等。管道數據主要利用數據采集與監視控制系統（SCADA）、地理信息系統（GIS）、手機巡查、管道變形監測、內檢測、智能陰保測試等技術(shù)手段采集。

管道完整性數據包含設計、建設、運行、更換和廢棄等全過(guò)程數據，其中建設期的基礎數據及地理數據，運行期的檢測監測、維修維護等數據更重要。因此，數據管理需要預先形成統一的數據格式和模板，選擇合適的分類(lèi)方法，并進(jìn)行有效整合處理，形成可以錄入完整性管理信息系統和GIS的數據模式，方便數據的統一管理和使用。

（2）單元識別。城市燃氣管道均處于人口稠密和建構筑物眾多的區域，深圳燃氣提出了城市燃氣管網(wǎng)單元識別的概念[5]。主要依據管道沿線(xiàn)人口密度、地形地貌特征、土壤狀況、腐蝕防護狀況和管道材質(zhì)等因素進(jìn)行識別。管道單元是風(fēng)險評估的最小單位，單元劃分大小取決于風(fēng)險管理要求。為后期的風(fēng)險評價(jià)及風(fēng)險管控奠定基礎。

（3）風(fēng)險評價(jià)。風(fēng)險評價(jià)通過(guò)識別管道危害因素，將風(fēng)險分成6個(gè)種類(lèi)23個(gè)子項，構建了一套完整的、科學(xué)的半定量風(fēng)險管理模型，分析管道失效可能性及失效后果，確定風(fēng)險值。結合本企業(yè)風(fēng)險可接受水平，制定風(fēng)險評判標準，進(jìn)行分級和排序。

（4）風(fēng)險控制。結合自身可接收風(fēng)險情況制定了管道風(fēng)險評價(jià)實(shí)施辦法，明確本企業(yè)可接受風(fēng)險程度。重點(diǎn)針對識別出的管道本體缺陷、腐蝕防護、地質(zhì)災害、第三方施工等危害因素，在風(fēng)險評價(jià)的基礎上，嚴格落實(shí)整改責任、措施、資金、時(shí)限和預案，實(shí)施失效預防措施。結合完整性管理系統派工單管理，由現場(chǎng)巡線(xiàn)人員發(fā)現風(fēng)險隱患問(wèn)題并錄入系統，然后由完整性管理工程師在線(xiàn)發(fā)起工單，分派到負責人員采取控制措施，并根據現場(chǎng)巡線(xiàn)人員反饋的風(fēng)險控制措施落實(shí)情況，實(shí)現風(fēng)險管控閉環(huán)管理，確保各個(gè)風(fēng)險因素控制在可接受范圍之內。

（5）效能評價(jià)。依據ASME B31.8S―2010和API STD 1 160先進(jìn)的管道完整性管理理念，結合本企業(yè)完整性管理特點(diǎn)，基于策劃―實(shí)施―檢查―改進(jìn)(PDCA)的運行模式，構建完整性管理體系審核指標體系[6]�；�于管道完整性管理體系的現狀和適用性、有效性進(jìn)行全面審核，綜合評估管理方針和目標的貫徹落實(shí)及實(shí)現情況。對總體或某個(gè)局部業(yè)務(wù)的執行質(zhì)量進(jìn)行度量，分級評估完整性管理效率，找出薄弱點(diǎn)，并給出合理的改進(jìn)意見(jiàn)。

2 完整性管理信息系統建設

完整性管理信息系統按照“急用先建、迭代開(kāi)發(fā)”的原則先后開(kāi)發(fā)建設三期，并在使用過(guò)程中不斷完善和優(yōu)化。

一期是數據采集和風(fēng)險管控功能建設。數據采集依托GIS系統，錄入管道運行維護數據，關(guān)聯(lián)地質(zhì)災害監測和管道巡查管理數據。通過(guò)信息技術(shù)整合兩個(gè)系統數據，實(shí)現管道數據共享和使用。

二期開(kāi)展管道單元識別和風(fēng)險評價(jià)建設，通過(guò)建立單元識別規則和風(fēng)險評價(jià)方法，依托信息手段進(jìn)行風(fēng)險計算。

三期完成效能評價(jià)和智能決策輔助功能建設，建立效能評價(jià)指標，整合管道監測系統、巡查系統、GIS系統、風(fēng)險評價(jià)和應急資源，實(shí)現管道高效運行管理。

完整性管理信息系統實(shí)現了數據管理、單元識 別、風(fēng)險評價(jià)、風(fēng)險控制、效能評價(jià)等完整性管理各 個(gè)環(huán)節的信息化管理。數據管理模塊實(shí)現管道建設期和運行期數據的存儲和查詢(xún)；單元識別和風(fēng)險評價(jià)實(shí)現管道風(fēng)險計算和繪制管道風(fēng)險分布圖；風(fēng)險控制實(shí)現管道歷史風(fēng)險管控措施的可追溯。全面實(shí)現管道從設計、施工、運行和報廢全生命周期的規范化管理。

3 展望

2017年國家在《能源生產(chǎn)與消費革命戰略》中提出全面發(fā)展智慧能源的戰略部署。以自動(dòng)控制、無(wú)線(xiàn)通訊、大數據、云計算和人工智能為代表的新一代信息技術(shù)為智慧能源發(fā)展提供了重要技術(shù)支持。隨著(zhù)新一代信息技術(shù)日漸成熟，信息化工業(yè)化快速融合，將為城市燃氣管道發(fā)展帶來(lái)新機遇，未來(lái)將步入智慧燃氣時(shí)代。

（1）數字化。通過(guò)泄漏監測、變形監測、陰保數據采集系統和SCADA系統、 GIS系統等，全面掌握管道本體、工藝、自控、通訊等運行信息和設備狀態(tài)，并結合管道的位置信息、地理環(huán)境信息、設備參數、運行信息以及AI影像數據，通過(guò)制定統一的管道數據規范和標準，實(shí)現數據規范化和標準化，將使管道監測數據與管道物理結構一一對應。

（2）可視化。利用二、三維可視化技術(shù)手段，將管道基礎信息及附屬設施、維修維護數據、周邊環(huán)境信息和運行監測數據收集整理與整合；然后以燃氣管道為載體，以閥室閥井、彎頭、焊縫和坐標為重要參考節點(diǎn)，進(jìn)行管道數據對齊，將管道動(dòng)態(tài)數據與管道實(shí)體結合，實(shí)現管道三維可視化管理。

（3）智能化。建立智能決策輔助系統，整合管道SCADA、 GIS、風(fēng)險評價(jià)等相關(guān)運行系統，并關(guān)聯(lián)管道應急資源，開(kāi)展管道風(fēng)險評價(jià)，形成評價(jià)結果。根據評價(jià)結果，形成智能決策方案，包括維修建議、維修計劃、維修方式等，減少人為決策失誤。最終實(shí)現管道全生命周期數字化、可視化和智能化管理，提升管道安全、經(jīng)濟、高效運行管理水平。

參考文獻：

[1] 楊玉鋒，齊曉忠，李揚，等.城市燃氣管道完整性管理及技術(shù)體系研究[J].煤氣與熱力， 2013，33(9)： 38-41.

[2] 楊玉鋒，周利劍，張海健，等.美國城市燃氣輸配管道完整性管理研究[J].煤氣與熱力， 2013，33(6)： 01-05.

[3] 王晨，楊光，王文想.深圳燃氣管道完整性管理方案的研究[J].煤氣與熱力， 2010， 30(8)： 26-30.

[4] 卓凡，安躍紅，謝高新，等.深圳燃氣管道完整性管理應用研究[J].煤氣與熱力， 2014， 34(2)：29-32.

[5] 田英帥，楊光，劉傳慶.城鎮燃氣管道風(fēng)險分級管控研究[J].煤氣與熱力， 2018， 38(11)： 49-52.

[6] 帥義，帥健，郭兵.管道完整性管理體系審核方法[J].油氣儲運， 2014， 33(12)： 1 287-1 296.

作者簡(jiǎn)介：劉傳慶，男， 1987年生，工程師，碩士，主要從事城市燃氣管道完整性管理工作。聯(lián)系方式：13510737352 ； 717127500@qq.com。