摘要:以北方某城市的燃氣事故為依據(jù),結合各地的經驗,對燃氣系統(tǒng)漏損事故進行定性定量的統(tǒng)計分析。
關鍵詞:漏損因素;故障樹;事故概率曲線;泄漏量
Qualitative & quantitative analysis about gas system leaking accident
Taiyuan coal gas company Liu Baorong,Zhu Xicheng,Du Yufeng,Yang Jie,Mao Hulin
Abstract: According to gas accident in north city,combine experience of different city,qualitative& quantitative analysis about gas system leaking accident is discussed.
Key words:leakage element;breakdown-tree;accident probability curve;leaking discharge
1?前言
??? 隨著城市的發(fā)展和人民生活水平的提高,城市燃氣事業(yè)得到迅速的發(fā)展,但近年來隨著城市擴容速度的加快和燃氣管網的老化。全國各地燃氣著火、爆炸、中毒等惡性事故時有發(fā)生,且呈上升趨勢,給社會的公共安全與和諧穩(wěn)定帶來極大的負面影響,已成為繼交通事故、工傷事故之后的第三大殺手,為保證廣大人民的生命財產安全,很有必要對燃氣系統(tǒng)的漏損事故進行定性定量分析。
2 燃氣系統(tǒng)漏損事故定性分析
??? 2000年一2006年北方某城市相繼發(fā)生燃氣系統(tǒng)漏損事故411次,根據(jù)其事故發(fā)生原因,結合全國各地燃氣系統(tǒng)漏損原因,對漏損事故進行定性分析(見表1、表2、表3)。并根據(jù)故障樹分析(FTA,F(xiàn)ault TreeAnalysis)方法將系統(tǒng)故障各種原因(包括硬件、環(huán)境、人為因素),由總體至部分,按樹枝狀結構自上而下逐層細化(見圖1)。
3 燃氣系統(tǒng)漏損事故的定量分析
3.1 漏損事故的統(tǒng)計分析
??? 我們對北方某城市2000年至2006年燃氣系統(tǒng)的漏損事故進行統(tǒng)計。按燃氣系統(tǒng)漏損故障樹分析法進行分類(見表4),并做燃氣系統(tǒng)漏損事故分類統(tǒng)計圖(見圖2、3)。
??? 從表4、圖2、圖3中可以看出,外力破壞是燃氣系統(tǒng)發(fā)生漏損的主要原因。占故障率的42%左右;自然腐蝕是燃氣系統(tǒng)發(fā)生漏損的重要原因,占故障率的35%;用戶使用不當是燃氣系統(tǒng)發(fā)生漏損的次要原因,占故障率的12%;這3者的總和占故障率的89%,也就是說解決燃氣系統(tǒng)的漏損著重要從這3方面下手:建立專職巡線隊伍,加強煤氣設施的巡視檢查監(jiān)管力度,杜絕外力破壞;結合實地開挖,定期對燃氣系統(tǒng)進行安全可靠性評價,發(fā)現(xiàn)問題,及時整改,避免腐蝕漏氣現(xiàn)象;通過媒體和現(xiàn)場宣傳,普及燃氣安全知識,加強用戶的安全意識,創(chuàng)造全社會的安全氛圍,避免用戶使用不當。
3.2 管道事故概率分析
表1
類別 | 名稱 | 發(fā)生漏損原因 | 符號 |
外力破環(huán)(Y) | 施工外力破環(huán)燃氣管道(B) | 地基勘探破壞管道。 | B1 |
挖掘機挖斷管道。 | B2 |
推土機推斷凝水缸信管。 | B3 |
路面打夯機震動斷管道。 | B4 |
施工破壞管道地基,導致基礎下沉,管道發(fā)生不均勻沉降斷裂。 | B5 |
房屋拆除時的建筑重塊砸斷管線。 | B6 |
重車碾壓燃氣管網(C) | 道路的流動載荷經土體傳遞作用在中低壓燃氣管道,使管道受力;同時流動載荷也導致道路的回填土的不均勻沉降,致使管道基礎不均勻沉降,在雙向受力的作用下,燃氣管道斷裂泄漏。 | C1 |
建設時傳統(tǒng)上不考慮承受巨大載荷的住宅小區(qū)庭院管線受清運垃圾、建設等載重車碾壓因載荷過重而被壓斷,發(fā)生泄漏。 | C2 |
重車壓壞凝水缸井圈井蓋,壓斷凝水缸信管。 | C3 |
違章建筑物壓占燃氣管線(D) | 市場門面房、報亭等違章建筑物、固定物長期壓占管線,使燃氣管道長期在荷載的作用下,因受力產生緩慢沉陷,引發(fā)斷裂。 | D1 |
管線因垂直距離不夠搭建在燃氣管道上,使燃氣管道承載,在長期向下作用力的作用下發(fā)生斷裂,導致泄漏。 | D2 |
管線間因行凈距不夠,對燃氣管線形成側向推力,發(fā)生位移造成管道焊口撕裂,發(fā)生泄漏。 | D3 |
燃氣管線上綠化帶中的深根植物對管線造成損壞。 | D4 |
偷盜燃氣設施(I) | 不懂危害,偷盜管網上的閥門等燃氣設施。 | I1 |
用戶偷氣,破壞煤氣設施。 | I2 |
房屋拆除時偷盜煤氣管道及設施。 | I3 |
自然因素(0) | 燃氣管道腐蝕(A) | 電化學腐蝕。 | A1 |
化學腐蝕。 | A2 |
雜電流腐蝕。 | A3 |
微生物腐蝕。 | A4 |
腐蝕性大氣環(huán)境對燃氣系統(tǒng)造成破壞。 | A5 |
管道投運年限長,管材材質失效。 | A6 |
投運年代長,防腐層失效。 | A7 |
燃氣管道地質條件變化(E) | 管道基礎下的人防工程因雨水沖刷塌陷導致燃氣管道地基發(fā)生變化,管道重心下降、變形斷裂。 | E1 |
因雨水沖刷導致燃氣管道地基毀壞流失,管道懸空扭曲變形。 | E2 |
季節(jié)變化引起土層的不均勻脹縮、升降,導致管道系統(tǒng)不均勻沉降,管道鋼管焊口和鑄鐵管的機械接口處受到剪切力的破壞。 | E3 |
污水等管道破裂沖刷管道基礎,造成土壤流失 | E4 |
自然因素(L) | 氣柜因水槽、掛圈冰封,而發(fā)生吸空變形、脫軌漏氣等現(xiàn)象。 | L1 |
調壓站內限壓水封筒因氣溫驟降發(fā)生凍裂現(xiàn)象,造成安全放散系統(tǒng)失靈,煤氣放散。 | L2 |
冬季氣溫驟降,凍裂戶外明裝閥門或旋塞。 | L3 |
由于氣候的變化造成設施應力突變,從而產生泄漏。 | L4 |
地震引發(fā)管道受力斷裂。 | L5 |
大風致使氣柜脫軌。 | L6 |
暴雨沖毀管道及設施。 | L7 |
表2
?類別 | ?名稱 | 發(fā)生漏損原因 | 符號 |
使用不當(P) | 用戶使用燃氣設施不當(F) | 用戶未按使用要求事炊后關閉單氣嘴,軟管脫落發(fā)生漏氣。 | F1 |
用戶事炊時長時間離開灶具,火因溢湯、風等因素撲滅漏氣。 | F2 |
下進風嵌入式燃氣灶直接安裝在灶臺上,無二次進風口。 | F3 |
液管老化,不及時更換。 | F4 |
燃氣灶具漏氣,用戶未按使用要求事炊后關閉單氣嘴。 | F5 |
用戶忘記火上做水,致使水熬干發(fā)生漏氣。 | F6 |
長時間使用熱水器致使設施燒壞漏氣。 | F7 |
用戶將熱水器煙道安裝在樓道內,排出廢氣致人缺氧中毒。 | F8 |
用戶事炊后未關閉灶具。 | F9 |
施工原因(W) | 燃氣管道施王不適(G) | 無證焊工施焊。 | G1 |
焊接不開坡口,造成焊縫內有氣孔、夾渣、裂紋等缺陷, | G2 |
焊縫耒焊透,焊縫嚴重錯邊或其它超標缺陷造成焊縫強度低下。 | G3 |
焊縫未進行檢驗和無損探傷,未檢查出超標焊接缺陷。 | G4 |
破壞的管道外的防腐層未及時修復,造成腐蝕穿孔。 | G5 |
安裝法蘭不同心、不同面、間距過大、過小,設備采用強制安裝,管道長期受應力,影響連接質量,造成燃氣泄漏。 | G6 |
回填土質量不符合技術要求,造成管道塌陷。 | G7 |
沒有嚴格進行管道強度試驗、氣密性試驗。??? | G8 |
未嚴格按設計圖施工,擅自更改,造成管道有先天缺陷。 | G9 |
管道埋深不移。 | GIO |
燃氣管道材質選用不當(H) | 鑄鐵管存在氣孔、縮孔、縮松、裂紋等缺陷,造成管道的局部應力集中,導致管道斷裂,引發(fā)泄漏事故。 | H1 |
鋼管卷制工藝差,橢圓度差,焊縫有缺陷。??? | H2 |
閥門氣密性差。 | H3 |
鋼管壁厚不均勻,強度不均勻。 | H4 |
法蘭系非標準產品。 | H5 |
焊接材料選用、保存不當。 | H6 |
??? 從燃氣管道漏損事故的原因分析和管道的實際運行情況來看,管道運行期一般可分為3個階段:投產初期、穩(wěn)定工作期和老齡期。在管道投產初期首先暴露的是管道系統(tǒng)的內在問題,如設計、施工、管材、設備等方面的問題,事故率較高,隨著時間的延續(xù),工程的不斷完善和調整,漏損事故率會逐漸下降至較低的水平,這一階段的時間通常為O.5年~3年:以后就進入一般可持續(xù)20年的穩(wěn)定工作期,漏損事故率一直保持在低水平,主要為第三方責任事故:之后由于設施老化、系統(tǒng)腐蝕及磨損加劇等原因,會進入管道的老齡期,漏損事故率逐漸增加,呈上升態(tài)勢;也就是說管道隨運行年代的推移。事故發(fā)生概率呈浴盆狀分布(見圖4)。但若在穩(wěn)定工作期加強管道的檢測和維護,就可以適當延長管道的使用壽命,降低管道的漏損事故率。
3.3 管道漏損量計算
??? 燃氣的泄漏量是評價管道失效損失大小的一個很重要的指標。燃氣管道出現(xiàn)的泄漏一般為孔口或裂縫泄漏,依據(jù)前人經驗,可假定燃氣管道氣體泄漏的過程為小孔流出方式,排出氣體是絕熱過程,按理想氣體考慮,利用伯努利方程和絕熱方程可得下列
?
?
??? P1——管道內氣體的壓力,Pa;
??? k——燃氣的絕熱指數(shù),對于天然氣、液化石油氣、水煤氣和高爐煤氣可取k=1.3,焦爐煤氣、油制氣取k:1.33,發(fā)生爐煤氣取k=1.4;
??? Qm——氣體泄漏速率,kg/s;
??? Cd——氣體泄漏系數(shù),圓形小孔取0.97~0.98,三角孔取0.93~0.97,長形取0.9~0.93,管道內腐蝕形成的漸縮孔取0.87~0.98,對于外腐蝕及外力機械損傷形成的漸擴孔取0.6~0.9;
??? Aor——泄漏孔的面積,m2:
??? M——氣體摩爾質量,kg/kmol;
??? R——摩爾氣體常數(shù),取8.314J/(mol·K);