城镇燃气管道完整性数据分析

作者：马文婷，安跃红，何仁洋，陈钒

第一作者单位：深圳市燃气集团股份有限公司

摘自《煤气与热力》2016年10月刊

1概述

随着城市的快速发展，尤其是西气东输二线的建成投产，燃气管网已成为城市管网建设中的重要组成部分，对其实行完整性管理也是燃气管道运行者的主要安全管理内容［1］。燃气管网主要沿市政道路敷设，随着人类活动的扩展和城市土地资源的不断开发，燃气管道周边的人口和建筑物越来越密集，第三方活动频繁，与第三方地下管线的交叉增加，管道数据的变化速度加快。燃气管道运行者为确保管道风险评价结果的准确性，并有效地降低数据采集成本，提高数据采集的效率，须对管道数据进行分析，从大量管道数据中提取重点数据，确保重点数据的准确性和可靠性，基于此建立完整性数据采集标准，为燃气管道运行者开展数据采集和完整性数据管理工作提供指导。

2完整性数据存在的依据

管道完整性数据涉及管道全寿命周期，数据种类多，数量大。管道数据的存在主要有以下4种依据。

①法规标准依据

国家法律、行政法规、地方法规和部门规章以及安全技术规范对城镇燃气管道运行要求均做了相应规定，国家标准和行业标准则对管道的设计、制造、安装、运行维护、检验评价等数据做了定量的要求，为管道各阶段的工作提供了标准依据，也是管道运行者评估管道数据是否合规的工作依据，对于运营管理而言，国家、行业、企业的标准规范只是最低的安全要求。如GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》、GB 50251—2015《输气管道工程设计规范》、GB 50423—2013《油气输送管道穿越工程设计规范》、GB 50459—2009《油气输送管道跨越工程设计规范》等标准均对燃气管道、穿跨越管道以及防雷、防火的设计提供了标准依据。CJJ 51—2006《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程》、CJJ/T 153—2010《城镇燃气标志标准》、SY/T 5922—2012《天然气管道运行规范》、CJJ/T 215—2014《城镇燃气管网泄漏检测技术规程》等对管道运行阶段提出了相应的技术要求。

②可追溯性

管道在施工环节中，为实现对管道的过程属性查询而记录和采集了一部分数据，如通过焊口编号可查询到焊接钢管的出厂编号、焊接人员、焊接参数、焊材、无损探伤报告等相关数据，通过焊接钢管的出厂编号又可查询到钢管的炉批号、缺陷检测报告等，从而使该类数据具备可追溯性。可追溯性的数据主要用于严重缺陷管道或某一系统失效后的原因分析，追查责任。如燃气管道防腐层出现大面积剥离时，分析管道的腐蚀环境、阴极保护系统等因素外，还可通过倒查该段钢管出厂前的防腐记录，确定该处防腐层失效的主要原因。

③风险评价

风险评价是实施管道完整性管理的基础和重要环节，有助于管道运行者识别、评估潜在的危险性及其影响程度，从而确定高风险管段及高风险因素，明确维护维修的方向，为投资计划提供指导，同时为应急预案的编制及现场应急提供支持，满足安全的要求［2］。风险评价有助于组织数据和信息，提供决策支持，风险评价方法决定了需采集数据的种类和完整程度。

④运行管理

管道运行者在对管道实施完整性管理的过程中，所采集的部分数据是为了满足管道运行者的管理要求，如与管道并行或交叉的其他管线的数据。

3数据分类

3.1过程类数据和结果类数据

按照管道数据产生时期不同，可将数据分为过程类数据和结果类数据。过程类数据是施工过程中产生的数据，如焊接层间温度、焊前预热温度、焊接极性、电流、电压、焊接速度等；结果类数据是施工所产生的结果状态数据，如焊口质量综合评价结果、焊缝的无损检测报告等。结果类数据直接影响管道的运行状态，为施工质量的评判提供依据，过程类数据对管道的运行状态产生间接的影响，通过对结果类数据的影响而对管道运行状态产生作用，主要用于对施工过程的监控和追溯。如焊接过程的焊接层间温度、焊前预热温度、焊接极性、电流、电压、焊接速度等数据将影响管道的焊口质量的评定，体现在焊口的无损检测报告中。

3.2静态数据和动态数据

按照管道数据随时间的变化状态可分为静态数据和动态数据。静态数据是指管道敷设后不会随时间发生变化的数据，主要是管道的特征数据，如管道规格、材料、制造单位等。动态数据指管道敷设后随时间发生变化的数据，如管道运行压力、流量、管道的缺陷、阴极保护状况等。在管道运行中，静态数据仅需采集一次，而动态数据则需要定期更新，管道运行者需制定动态数据采集的周期和时间节点，静态数据和动态数据的划分为管道运行者的管理工作提供了指导。

3.3结构化和非结构化数据

根据数据在数据库储存中体现的逻辑特征，可分为结构化数据和非结构化数据［3］。结构化数据指储存在数据库中，具有一定逻辑结构和物理结构的数据，最常见的是储存在关系数据库中的可以用二维数字标识的数据，如冷弯管曲率半径、定向钻穿越施工管道的防腐等级、安装前水压试验压力、牺牲阳极规格、阀门与管道连接方式、三通规格等。非结构化数据指结构化数据以外的数据，这些数据不存储在数据库中，而是以各种类型的文件形式存放，如图片、影像资料等，如检测过程中发现的缺陷照片、航拍的管道路由图片、卫星图片等。结构化和非结构化数据为已采集的管道数据的入库工作提供了管理要求。

3.4基础设施、运行业务、基础地理数据［3］

①管道基础设施数据包括管道本体及附属设施数据，如焊缝、管道路由、管道元件（法兰、异径管、绝缘接头、封堵物等）、穿跨越管道信息等，其大多在建设期采集，部分数据，如运行期管道路由的变更，焊缝的增加，管道本体缺陷的修复等数据需在运行期采集。

②管道运行业务数据主要是管道设施日常维护管理数据，如腐蚀环境、外防腐层检测及修复、阴极保护检测、地灾敏感点、第三方活动、应急救援资料库信息、应急演练信息等。

③管道基础地理数据主要包括卫星遥感影像、基础底图、周边环境等。体现在基础地理数据通过GIS系统［4］在建设期、运行期定期更新。

4数据的重要度分析

管道数据数量庞大、种类繁多，不同数据有其存在的必然性，并在完整性管理过程中体现出不同的价值，为充分利用有限的资源，管道运行者须科学、合理地分析数据的重要度。对于重要度高的数据，应通过管理上和技术上的手段确保其高质量和高可靠性，对于重要度低的数据，其质量和可靠性的要求可适当降低，或当条件具备时采集。数据的重要程度体现在数据的用途上。数据的用途越多，其重要度越高，反之，其重要度越低。另外，不同类型的数据其重要度也存在区别，如管道结果类数据作为直接评判管道某类施工质量的依据，其重要度高，而对过程类数据的监控主要是为了保证管道的施工质量结果，其重要度低于结果类数据。综合以上原则，将管道的重要度划分为四级，其中一级重要度最高。

①一级：同时满足运行管理、风险评价、可追溯性这3方面要求的数据，是制定管理方案及控制措施的重要依据。如钢管规格、电子标签位置、最高输送压力、管道投入运行的时间等数据。

②二级：满足风险评价或可追溯性要求的数据。如可追溯性要求的阳极地床位置、绝缘接头位置等数据。风险评价要求的数据如热弯弯管半径、热弯管两端直管段长度、法兰用锻件级别、阀门是否可遥控、管道经过地段类型等。

③三级：满足法规标准要求的结果类或运行管理要求的数据。如管封头结构型式、套管端部密封及类型、穿越段探伤一次合格率、管道外防腐等级等。

④四级：满足法规标准要求的过程类数据，如牺牲阳极填包料、阀门密封试验压力及稳压时间、焊接层间温度、连头组对用对口器类型、清管器运行时管道压力等。

数据的重要度越高，对其完整性的要求也越高。管道数据不完整由以下4个原因引起。

a.数据受到采集手段及其他条件的限制而无法采集；b.对于数据的重要度理解错误导致某些重要的数据被遗漏；c.数据录入和储存时由于人为原因造成数据丢失；d.由于基础数据的错误导致在此基础上分析数据的错误。

5建议

①建立完整性数据标准。按数据的存在依据，罗列所有的数据种类，再进行数据的重要度分析，按照企业的可接受程度，确定数据的合格性准则，在此基础上制定管道完整性数据标准。按照管道完整性数据标准建立管道完整性数据采集平台，将采集的数据及时地录入数据采集平台。完整性数据标准需结合后期的风险评价不断地进行修订。

②燃气管道运行者在实施管道完整性管理时，应紧密结合企业的生产实际制定指导数据采集工作的体系文件，明确数据采集的业务流程和数据填写规范等。

③管道数据应注重在建设期采集［5］，管道建设期是管道基础设施数据的产生期，为后续管道完整性管理提供可靠性好、质量高的原始数据，也是数据采集成本最低、效率和准确度最高的阶段；在管道投入运行后，部分数据如隐蔽工程数据无法采集，另外一部分数据补采集的成本大幅增高。

④运行期数据除各项的检测数据周期性更新外，还应重视标志桩数据、管道路由、管道本体等数据的变更，建立数据变更的管理流程。

参考文献：

［1］杨玉峰，周利剑，张海健，等． 美国城市燃气输配管道完整性管理研究［J］.煤气与热力，2013，33（6）：B37-B41.

［2］戴联双，于智博，贾光明，等.基于管道完整性管理的风险评价技术研究［J］.工业安全与环保，2014，40（6）：54-57．

［3］卓凡，安跃红，谢高新，等． 深圳市燃气管道完整性管理应用研究［J］． 煤气与热力，2014，34（2）：B29-B32．

［4］陈飞． 深圳市燃气管道的完整性数据采集研究［J］.煤气与热力，2012，32（5）： B26-B28．

［5］宋祎昕，姚安林，徐涛龙.城镇燃气管道建设期完整性管理研究［J］.煤气与热力，2011，31（3）：B36-B40.

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