劉傳慶

深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司

摘要：城市燃?xì)夤艿劳暾�性管理是在長(zhǎng)輸油氣管道完整性管理的基礎(chǔ)上提出的，近年來(lái)城市燃?xì)夤艿婪e極推進(jìn)完整性管理工作。分析了深圳燃?xì)夤艿劳暾�性管理現(xiàn)狀，總結(jié)了其完整性管理體系建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和取得的主要成果，認(rèn)為數(shù)字化、可視化和智能化將是未來(lái)智慧燃?xì)饨ㄔO(shè)重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：城市燃?xì)夤艿溃?nbsp;完整性管理； 智慧燃?xì)�；�?shù)字化；可視化；智能化

城市燃?xì)夤艿劳暾�性管理是在長(zhǎng)輸油氣管道完整性管理的基礎(chǔ)上提出的。長(zhǎng)輸管道完整性管理經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已成為國(guó)際上公認(rèn)的行之有效的管道管理方法。 20世紀(jì)70年代，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)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(jì)效益和社會(huì)效益。特別是西歐17國(guó)現(xiàn)役長(zhǎng)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(shù)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(tǒng)保持高度安全及低成本，節(jié)約1/3的維修費(fèi)用。美國(guó)于2001年11月頒布了ASME B31.8S“天然氣管道完整性管理系統(tǒng)”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)， 2000年開(kāi)始研究城市燃?xì)夤艿劳暾�性管�?span style="vertical-align: super; font-size: 7.5pt;">[1-2]， 2009年開(kāi)始立法推行城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿劳暾�性管�? DIMP)，并用聯(lián)邦法規(guī)的形式要求美國(guó)所有燃?xì)馄髽I(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(guó)內(nèi)最早開(kāi)展長(zhǎng)輸管道完整性管理技術(shù)研究的單位， 2015年推動(dòng)建立國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》， 2011年開(kāi)始城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿劳暾�性管理研究，此后陸續(xù)發(fā)布城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿劳暾�性管理體系建設(shè)導(dǎo)則等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

中國(guó)城市燃?xì)鈪f(xié)會(huì)等近年來(lái)也積極推進(jìn)城市燃?xì)夤艿赖耐暾�性管理工作，明確提出“必須學(xué)習(xí)開(kāi)展完整性管理、風(fēng)險(xiǎn)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?xì)饨?jīng)過(guò)十余年的管道完整性管理探索，在體系建設(shè)和應(yīng)用方面取得了一定成果。

1 完整性管理體系建設(shè)

深圳燃?xì)馓烊粴廨斉湎到y(tǒng)可以用“一張網(wǎng)、雙氣源、三級(jí)壓力機(jī)制”進(jìn)行概括。整個(gè)系統(tǒng)采用高壓A、次高壓A和中壓A三級(jí)壓力設(shè)計(jì)， 6000余公里天然氣管線互聯(lián)互通、功能互補(bǔ)，確保安全穩(wěn)定供氣。為保證燃?xì)夤艿腊踩�，深圳燃�(xì)饨梃b長(zhǎng)輸油氣管道完整性管理先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合企業(yè)自身管理特點(diǎn)，建立燃?xì)夤艿劳暾�性管理“五步循環(huán)法”，主要包括數(shù)據(jù)采集與管理、單元識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)控制、效能評(píng)價(jià)。

深圳燃?xì)獬闪⒖绮块T(mén)的完整性管理領(lǐng)導(dǎo)小組推進(jìn)管道完整性體系建設(shè)，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(tǒng)建設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)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(guī)程，明確規(guī)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(biāo)方針、組織機(jī)構(gòu)和職責(zé)、實(shí)施流程與內(nèi)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(xiàn)手段。作業(yè)規(guī)程作為程序文件的補(bǔ)充，用于規(guī)定操作規(guī)則、內(nèi)容和格式，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)操作并保存過(guò)程信息。

（1）數(shù)據(jù)采集與管理。數(shù)據(jù)采集內(nèi)容涉及建設(shè)期和運(yùn)營(yíng)期，主要?jiǎng)澐譃榛�礎(chǔ)設(shè)施、地理信息和運(yùn)行管理三大類(lèi)[4]。數(shù)據(jù)類(lèi)型是①地理信息，如管道中心線坐標(biāo)、高程、埋深、地理環(huán)境等；②基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)，如管道焊口、壁厚、防腐層等；③運(yùn)行管理數(shù)據(jù)，如管道巡線、施工保護(hù)、檢測(cè)維修等。管道數(shù)據(jù)主要利用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、手機(jī)巡查、管道變形監(jiān)測(cè)、內(nèi)檢測(cè)、智能陰保測(cè)試等技術(shù)手段采集。

管道完整性數(shù)據(jù)包含設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行、更換和廢棄等全過(guò)程數(shù)據(jù)，其中建設(shè)期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及地理數(shù)據(jù)，運(yùn)行期的檢測(cè)監(jiān)測(cè)、維修維護(hù)等數(shù)據(jù)更重要。因此，數(shù)據(jù)管理需要預(yù)先形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)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(tǒng)和GIS的數(shù)據(jù)模式，方便數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和使用。

（2）單元識(shí)別。城市燃?xì)夤艿谰�處于人口稠密和建�?gòu)筑物眾多的區(qū)域，深圳燃?xì)馓岢隽顺鞘腥細(xì)夤芫W(wǎng)單元識(shí)別的概念[5]。主要依據(jù)管道沿線人口密度、地形地貌特征、土壤狀況、腐蝕防護(hù)狀況和管道材質(zhì)等因素進(jìn)行識(shí)別。管道單元是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的最小單位，單元?jiǎng)澐执笮∪�決于風(fēng)險(xiǎn)管理要求。為后期的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)管控奠定基礎(chǔ)。

（3）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)通過(guò)識(shí)別管道危害因素，將風(fēng)險(xiǎn)分成6個(gè)種類(lèi)23個(gè)子項(xiàng)，構(gòu)建了一套完整的、科學(xué)的半定量風(fēng)險(xiǎn)管理模型，分析管道失效可能性及失效后果，確定風(fēng)險(xiǎn)值。結(jié)合本企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)可接受水平，制定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行分級(jí)和排序。

（4）風(fēng)險(xiǎn)控制。結(jié)合自身可接收風(fēng)險(xiǎn)情況制定了管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)施辦法，明確本企業(yè)可接受風(fēng)險(xiǎn)程度。重點(diǎn)針對(duì)識(shí)別出的管道本體缺陷、腐蝕防護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害、第三方施工等危害因素，在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格落實(shí)整改責(zé)任、措施、資金、時(shí)限和預(yù)案，實(shí)施失效預(yù)防措施。結(jié)合完整性管理系統(tǒng)派工單管理，由現(xiàn)場(chǎng)巡線人員發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患問(wèn)題并錄入系統(tǒng)，然后由完整性管理工程師在線發(fā)起工單，分派到負(fù)責(zé)人員采取控制措施，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巡線人員反饋的風(fēng)險(xiǎn)控制措施落實(shí)情況，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)管控閉環(huán)管理，確保各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素控制在可接受范圍之內(nèi)。

（5）效能評(píng)價(jià)。依據(jù)ASME B31.8S―2010和API STD 1 160先進(jìn)的管道完整性管理理念，結(jié)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(yùn)行模式，構(gòu)建完整性管理體系審核指標(biāo)體系[6]�；�于管道完整性管理體系的現(xiàn)狀和適用性、有效性進(jìn)行全面審核，綜合評(píng)估管理方針和目標(biāo)的貫徹落實(shí)及實(shí)現(xiàn)情況。對(duì)總體或某個(gè)局部業(yè)務(wù)的執(zhí)行質(zhì)量進(jìn)行度量，分級(jí)評(píng)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(tǒng)建設(shè)

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

一期是數(shù)據(jù)采集和風(fēng)險(xiǎn)管控功能建設(shè)。數(shù)據(jù)采集依托GIS系統(tǒng)，錄入管道運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和管道巡查管理數(shù)據(jù)。通過(guò)信息技術(shù)整合兩個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)管道數(shù)據(jù)共享和使用。

二期開(kāi)展管道單元識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)建設(shè)，通過(guò)建立單元識(shí)別規(guī)則和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，依托信息手段進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。

三期完成效能評(píng)價(jià)和智能決策輔助功能建設(shè)，建立效能評(píng)價(jià)指標(biāo)，整合管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、巡查系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和應(yīng)急資源，實(shí)現(xiàn)管道高效運(yùn)行管理。

完整性管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理、單元識(shí) 別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)控制、效能評(píng)價(jià)等完整性管理各 個(gè)環(huán)節(jié)的信息化管理。數(shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)管道建設(shè)期和運(yùn)行期數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢；單元識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)管道風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和繪制管道風(fēng)險(xiǎn)分布圖；風(fēng)險(xiǎn)控制實(shí)現(xiàn)管道歷史風(fēng)險(xiǎn)管控措施的可追溯。全面實(shí)現(xiàn)管道從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和報(bào)廢全生命周期的規(guī)范化管理。

3 展望

2017年國(guó)家在《能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命戰(zhàn)略》中提出全面發(fā)展智慧能源的戰(zhàn)略部署。以自動(dòng)控制、無(wú)線通訊、大數(shù)據(jù)、云計(jì)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?xì)夤艿腊l(fā)展帶來(lái)新機(jī)遇，未來(lái)將步入智慧燃?xì)鈺r(shí)代。

（1）數(shù)字化。通過(guò)泄漏監(jiān)測(cè)、變形監(jiān)測(cè)、陰保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)、 GIS系統(tǒng)等，全面掌握管道本體、工藝、自控、通訊等運(yùn)行信息和設(shè)備狀態(tài)，并結(jié)合管道的位置信息、地理環(huán)境信息、設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行信息以及AI影像數(shù)據(jù)，通過(guò)制定統(tǒng)一的管道數(shù)據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，將使管道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與管道物理結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)。

（2）可視化。利用二、三維可視化技術(shù)手段，將管道基礎(chǔ)信息及附屬設(shè)施、維修維護(hù)數(shù)據(jù)、周邊環(huán)境信息和運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)收集整理與整合；然后以燃?xì)夤艿罏檩d體，以閥室閥井、彎頭、焊縫和坐標(biāo)為重要參考節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行管道數(shù)據(jù)對(duì)齊，將管道動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與管道實(shí)體結(jié)合，實(shí)現(xiàn)管道三維可視化管理。

（3）智能化。建立智能決策輔助系統(tǒng)，整合管道SCADA、 GIS、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等相關(guān)運(yùn)行系統(tǒng)，并關(guān)聯(lián)管道應(yīng)急資源，開(kāi)展管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，形成評(píng)價(jià)結(jié)果。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，形成智能決策方案，包括維修建議、維修計(jì)劃、維修方式等，減少人為決策失誤。最終實(shí)現(xiàn)管道全生命周期數(shù)字化、可視化和智能化管理，提升管道安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行管理水平。

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作者簡(jiǎn)介：劉傳慶，男， 1987年生，工程師，碩士，主要從事城市燃?xì)夤艿劳暾�性管理工作。�?lián)系方式：13510737352 ； 717127500@qq.com。