近年来随着安全生产管理水平的逐渐提高, 人们对安全生产劳动的认识越来越重视, 使得低风险、高效率的工艺技术劳动成为了发展的趋势[1]。石油天然气行业诸多设备多为承压设备, 在设备运行过程将面临着高温、高压、腐蚀性的工作环境, 同时随着行业的发展, 行业所采用的压力容器趋于大型化和复杂化。尤其是设备内流体为易燃、易爆、有毒性气体, 一旦出现风险事故, 无论对作业人员还是环境都将产生极大的危害。严重时造成巨大经济损失、人员伤亡和极大的社会负面效应[2]。
在生产活动过程要保证压力容器设备正常运行, 避免事故的产生, 需要对设备进行有效维护和安全监测, 从而有效的降低风险。随着现场工艺技术的发展, 以及安全检验检测技术的提高, 根据设备的运行环境, 产生了诸多相适应的安全监测手段。
风险评估技术是首选是对设备可能出现的损伤和失效因素进行分析评估, 用定性或定量的方法判断出风险发生后可能出现的后果, 得出设备失效后的风险。根据各个设备的风险类型进行归类, 对风险的级别继续排序, 再依据排序后的风险情况进行优先的关注并制定系统的检测和维护方案。从而达到降低成本, 使得设备良好运行和避免事故发生的目的。我国在实际上已经开展了多年的风险评估工作, 并取得了一定的成果和进展。目前压力容器行业使用较为广泛的是API581标准, 为石化行业较为通用的标准, 主要是利用Larson-Miller理论来计算风险。本文主要介绍分析评估方法的原理和应用范围, 并分析出以往API581标准在采气厂实际应应用过程中出现的不足之处, 再加以分析评价。
根据在API581标准中对风险的定义, 风险为失效概率与失效后果的乘积。因此, 实际上需要确定风险值时, 首选需要确定失效的概率和预判失效后的后果。例如通过加强设备安全监测的方法频率, 对风险设备进行隔离或者加强外围监护设备和系统, 防止失效后产生的危害, 以此来降低风险。
但在目前实际应用过程, 加强设备安全监测的方法频率, 风险并不能持续降低, 甚至无风险产生。主要因为: (1) 突发自然灾害, 暴雨、洪水、地震和冰雹等; (2) 人为分析误差, 由于技术人员自身技术能力和检测设备的计算误差, 并非每次的监测成果都完全符合实际情况; (3) 故意破坏, 偷盗、蓄意破坏等; (4) 外部连带事件, 某设备的故障导致其余设备也产生事故; (5) 检测方法的限制性, 检测方法并非能将所有的风险都能监测出来。
API581标准中对于风险定性及半定量分析过程, 需要花费大量的时间来对数据进行收集和处理, 具体的流程如下: (1) 管理系统评估; (2) 确定失效频率; (3) 确定失效后果; (4) 风险计算。
主要应用在石油化工行业, 包括:压力容器、热交换器、反应容器、压力管道、安全阀门、锅炉加热炉等。其中有API750工艺安全规范, API510压力容器检验规范, API570管道检验规范, API851等标准规范作为风险评估的依据。
目前API581是依据国外工业和管理水平上制定的, 根据国内特别是采气厂单位, 在压力容器维修、检验和使用上, 都与国外基本情况存在着一定的差异, 主要矛盾如下: (1) 采气厂作为基层生产单位, 对于压力容器消失的数据资料收集无法到达完全, 使得风险计算过程的准确性和精度难以提高; (2) 标准中针对于压力容器的损伤因子是依据不同压力容器的自身情况和运行情况获得, 而采气厂压力容器和工作环境具有很大的特殊性, 无法通过标准查表来获得, 使得计算结果较为粗糙, 后续的检验计算科学性降低; (3) 标准中对于压力容器内介质的泄漏是选取一种特征介质来进行分析的, 而采气厂压力容器内介质类型多样, 计算过程无法满足泄漏介质的出门泄漏方式和泄漏量的准确定义, 计算结果影响失效后果的评判程度。
结合采气厂压力容器实际流体特征, 采用具有代表性的单一介质来取代混合物的计算, 再选用合适的泄漏孔径, 计算泄漏速率, 进而分析失效后果。评估过程如下: (1) 根据不同的压力容器分别选择出具有代表性的流体介质; (2) 根据失效的条件, 选择不同的泄漏孔径; (3) 估算出泄漏量; (4) 根据所选择的流体介质计算出泄漏速率和泄漏量; (5) 确定不同流体介质的泄漏类型; (6) 计算失效的后果, 并推断出设备的损失情况; (7) 根据各流体介质的百分比, 加权计算总失效的后果。
介绍了风险评估的理论基础和技术方法, 分析了目前采气厂基于API581标准方法进行风险评估存在的矛盾问题, 在实际应用过程, 存在这很多弊端需要解决。提出了一种风险定量计算的技术思路, 再利用API581标准进行计算时, 将能得到更为满意的结果, 为风险评估和控制起到更好的促进作用。
摘要：采气厂作为气田开发的基层单位, 承担着天然气开采、处理、输送和气井提产工艺优化等工作, 在整个工艺系统内, 具有大量的压力容器或承压设备在持续运行着。而天然气具有易燃、易爆、有毒和腐蚀性等特征, 一旦发生安全事故, 将造成极大的经济损失和环境灾难。因此对于压力容器运行过程的风险评估, 具有重要的意义。分析了风险评估的方法, 并基于API581风险评估标准, 结合采气厂实际情况展开了讨论, 提出了风险定量计算的思路, 为采气厂压力容器风险评估和控制提供借鉴。
关键词：采气厂,压力容器,承压设备,风险评估
[1] 程世东, 张春涛, 穆谦益, 等.苏里格气田橇装集气站设计及试验[J].油气储运, 2014, 33 (10) :1117-1121.
[2] 马欣, 雒定明, 伍开松, 等.Ⅲ类压力容器设计阶段风险评估与系统开发[J].天然气工业, 2014, 34 (07) :104-108.
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