摘 要

摘要：分析國內外城市燃氣輸配系統安全管理的發展現狀，介紹了法國GrDF公司計算機化維護管理系統(CMMS)的原則、管理流程和遠期目標。關鍵詞： 燃氣輸配系統； 安全管理； 風險評價

摘要：分析國內外城市燃氣輸配系統安全管理的發展現狀，介紹了法國GrDF公司計算機化維護管理系統(CMMS)的原則、管理流程和遠期目標。

關鍵詞：  燃氣輸配系統；  安全管理；  風險評價：  工業安全收益法

Safety Management of City Gas Transmission and Distribution System

Abstract：The current situation of city gas transmission and distribution system safety management at home and abroad is analyzed.The principles，management processes and long-term goals of computerized maintenance management system(CMMS)in France GrDF are introduced.

Key words：  gas transmission and distribution system；  safety management；  risk assessment：industrial safety income approach

1概述

隨著天然氣時代的到來，我國的燃氣事業飛速發展。根據《中國統計年鑒(2010)》可知，我國2010年的供氣管道總長度為30.9×10⁴ km，用氣人口為3.63×10⁶人。然而，現有的燃氣設施存在種種問題，尤其是運行方面存在的安全問題，直接影響了城市燃氣輸配系統的安全性、穩定性和高效性^[1]。解決城市燃氣輸配系統運行安全問題的有效手段之一就是加強安全管理。

2國內外發展現狀

2.1  國內發展現狀

我國的燃氣公司、科研機構和高校在加強城市燃氣輸配系統的安全管理方面進行了大量的探索和實踐。

中石油昆侖燃氣有限公司咸寧分公司在充分分析我國城市管道燃氣運營管理特點的基礎上，將城市管道燃氣運營的安全管理劃分為3個主要環節：氣源接收管理、城市管網管理和用戶管理，針對每個環節制定了不同的管理措施，并提出了統一安全管理標準、建立燃氣信息系統、加強安全用氣教育和建立高效巡護隊伍的建議^[2]。

福州市煤氣有限公司根據福州市城市燃氣輸配系統的實際情況，采用GIS、網絡、數據庫等先進的計算機技術，集成燃氣管網綜合管理系統，提供管網信息管理、查詢統計分析、管網數據編輯、工程信息管理、管網運行維護信息管理、管網事故處理、系統安全管理等功能^[3]。

中國石油大學羅自治在總結國內外城市燃氣管道事故的基礎上，提出了我國城市燃氣管道完整性管理流程的基本框架，介紹了流程的主要內容和相關的國外標準^[4]。

北京訊騰科技有限公司分析了目前我國智能燃氣管網的發展現狀和存在問題，提出了解決方案，并采用物聯網(Internet of Things，IOT)技術開發了智能燃氣管網和相應的物聯監控平臺^[5]。

自從國外油氣管道風險評價的成功經驗引入中國并在我國的燃氣長輸管道的安全管理中取得突破性進展后，我國也開始進行將風險評價融人城市燃氣輸配系統安全管理中的研究和探索^[6-8]，并不斷加強燃氣企業的信息化建設^[9-13]。

2.2國外發展現狀

2007年，美國的Richard D.Turley申請了一項關于管道完整性管理流程專利。該項專利通過基線風險評價(包括識別管段風險、選擇評價方法、劃分風險等級和實施風險評價4個基本步驟)、制定并實施預防和減緩隱患措施、績效測評、制定改進措施等環節的循環實施，完成了高后果區域管段的識別，并以此為依據制定并實施預防和減緩管段隱患的措施，提高管網的可靠性^[14]。

2001年，英國的健康與安全執行委員會(Health and Safety Executive Committee，HSE)出臺了城市燃氣鑄鐵管網全面更換的管網改造規劃，要求在30年內將距離建筑物30 m范圍內的鑄鐵管道全部更換完畢，為此建立了風險評價體系，對全國范圍內的鑄鐵管網進行風險評價，并制定、實施基于每根管段具體風險值的管網維修、改造計劃^[15]。

日本通過分析東京天然氣鑄鐵輸配管網的事故記錄及后果影響，結合GIS技術建立了管網泄漏可能性和事故后果影響評價模型，對超出服役期限的鑄鐵燃氣管網進行風險評價，并按照管網風險值的高低制定了管網改造和維護的規劃，以求將規劃實施的成本降至最低^[16]。

法國的GrDF公司(法國最大的天然氣管道運營公司)在城市燃氣輸配系統的運行維護過程中，逐步建立起計算機化維護管理系統(Computerized Maintenance Management System，CMMS)，根據計算得到的工業安全收益(GSI)指標值，制定兼顧管網安全性和維護經濟性的維護管理計劃，在確保輸配系統安全可靠性的基礎上，最大限度地降低安全管理成本，加強了城市燃氣輸配管網的智能化管理^[17]。

本文主要介紹GrDF公司CMMS系統的相關內容。

3 GrDF公司的計算機化維護管理系統

3.1  原則

①安全性與經濟性相結合

城市燃氣輸配系統安全管理的中心任務是確保系統運行的安全可靠性。CMMS系統遵循安全性原則的同時，兼顧經濟性原則。究其原因，基于以下兩點：

首先，法國目前的城市燃氣輸配系統安全狀況已得到很大程度的改善。法國為確保城市燃氣輸配系統的安全運行，對城市燃氣輸配系統進行了全面的風險評價，得到灰鑄鐵管的超期服役是影響燃氣輸配系統安全性的最主要原因。法國在近20年的時間內，一直致力于灰鑄鐵管道的改造工程，該工程于2007年結束。目前，法國的城市燃氣輸配系統的安全性已得到極大的提高。針對此現狀，法國GrDF公司在確保燃氣管網安全運營的基礎上，進一步考慮安全管理的經濟性，進而制定更加合理的城市燃氣輸配系統的管理方案。

其次，法國的燃氣工業已全面市場經濟化。從2007年7月1日開始，法國的能源市場全面開放，燃氣用戶可以自由選擇燃氣的供應商和運營商。為了應對燃氣工業全面市場經濟化的挑戰，GrDF公司也需要考慮城市燃氣輸配系統的安全運營及安全管理成本之間的平衡。

②智能化管理

GrDF公司研發的基于SAP(SAP的全稱為Systems Applications and Products in Data Processing，是SAP公司的產品——企業管理解決方案軟件的名稱。SAP公司是目前全世界排名第一的企業資源計劃系統軟件公司)系統的CMMS系統是在對燃氣輸配設施和各地方安全管理的程序全面統計的基礎上逐步建立起來的，可完成安全管理全過程的追蹤記錄。該系統綜合利用計算機模擬結果數據庫、安全管理方案實施效果反饋信息數據庫和財務數據庫的相關信息，開展全面的風險評價，深入研究以城市燃氣輸配系統可靠性為中心任務的維護(Reliability Centered Maintenance，RCM)。CMMS系統還與GrDF公司的地理信息系統(Geographical Information System，GIS)相結合，并引入地圖繪制技術，在GIS系統中建立地圖基本操作子系統，提供地圖操作、圖層控制、地圖定位、地圖輸出、地形圖庫管理和數據加載等基本功能，將計算和模擬結果可視化，極大地促進了城市燃氣輸配系統的智能化管理。

3.2 CMMS系統的管理流程

法國GrDF公司采用CMMS系統開展城市燃氣輸配系統安全管理的流程見圖1。其中粗實線代表主體流程，細實線代表輔助流程。該安全管理流程定期根據城市燃氣輸配系統的實際情況進行調整和更新(目前的調整周期為l年)，不斷地引進新工藝、新技術和新設備，循環往復執行，以確保城市燃氣輸配系統的安全可靠運行，并最大限度地降低安全管理成本。

 

 

3.2.1 資產統計

資產統計是CMMS系統安全管理流程的第一步。該步驟包含兩方面內容：固定資產統計和財務核算。

法國GrDF公司擁有l8.84×10⁴ km的天然氣管網，是全歐洲范圍內擁有天然氣管網長度最長的燃氣運營公司。該公司每年開展的固定資產統計工作就是將其名下所有的城市燃氣輸配設施(廠站、燃氣管道、閥門等管道附屬設備等)的情況進行全面、系統的統計。為確保統計信息的完備性和準確性，從2005年開始，GrDF公司即開始著手構建全國范圍內的城市燃氣輸配系統的技術參數資料框架。該資料框架以目前已辨識的輸配系統信息項為基礎，編制針對各類設施、各種管材、各種氣源的列表清單，并編制相應的指導手冊。該資料框架隨著CMMS系統安全管理工作的不斷開展而進行相應的調整和更新。

GrDF公司擁有l3家燃氣供應商，2008年的營業額為30×10⁸歐元。GrDF公司2008年的總投資為6.5×10⁸歐元，其中為確保燃氣輸配系統安全運行的投資為100 ×10⁴歐元／d。CMMS系統安全管理流程中的財務核算指的是GrDF公司為確保燃氣輸配系統的安全可靠性，采取各項安全管理措施的財務支出核算。

3.2.2 信息錄入數據庫

GrDF公司的安全技術部負責完成固定資產統計和財務核算，并將統計結果分別手動錄入安全管理方案實施效果反饋信息數據庫和財務數據庫；安全技術部根據不同的管理單元和設備類型，在CMMS系統中選擇適當的計算模型，將以上兩大數據庫中的相應信息手動輸入計算機，完成相應的計算模擬。模擬結果自動錄入計算機模擬結果數據庫。三大數據庫中的數據信息將用于下一環節GSI指標計算。

3.2.3 GSl指標計算

根據上文可知，CMMS系統的重要原則之一是綜合考慮城市燃氣輸配系統的安全性和經濟性。因此CMMS系統管理流程的第三步是采用工業安全收益法(GSI)，將輸配系統的風險評價與安全管理成本效益分析充分結合起來，根據式(1)和三大數據庫中的數據信息計算出每個燃氣設備或每個管理單元的GSI指標值。

 

式中  G——采用工業安全收益法計算得到的某設備(管理單元)GSI指標值

      C——某設備(管理單元)在使用壽命期間節省的費用，歐元

      I——實現該設備(管理單元)所節省費用的總投資，歐元

節省的費用和總投資需要根據資產統計信息和計算機模擬結果確定。

④節省的費用的計算

節省的費用(Avoided Costs，AC)體現了輸配設施安全管理的經濟收益，通過輸配系統現狀和采取相應安全管理措施后的情況(由計算機模擬得到)對比得到。

GrDF公司安全管理的中心任務是確保燃氣輸配系統的安全可靠性，因此在計算機模擬的過程中，計算模型的建立和參數的設定需要通過風險評價對燃氣輸配系統進行全面的定性分析和定量計算來完成，以此來確保模擬結果的準確性。CMMS系統采用的風險評價方法為事故樹法。計算機模擬結果自動錄入計算機模擬結果數據庫。

具體說來，節省的費用包括安全費用、不問斷供氣費用、運行費用和預留費用4類。在計算每個管理單元和設備的各項節省費用過程中，需要選擇相應的計算模型，根據安全管理方案實施效果反饋信息數據庫和財務數據庫的數據信息手動錄入模擬計算需要的數據信息，通過計算機模擬得到相應的節省的費用。

安全費用指的是存在問題的管道或設備一旦發生事故所造成的損失(折算為經濟指標)和修復費用。CMMS系統模擬過程中，計算安全費用時需要輸入的參數包括燃氣管道或設備發生事故的頻率、周圍的人口密度、住宅類型等。

不間斷供氣費用指的是由于燃氣事故導致用戶供氣中斷所造成的損失(折算為經濟指標)和修復費用。CMMS系統模擬過程中，計算不間斷供氣費用時需要輸入的參數包括中斷供氣頻率、用戶數量及類型、中斷供氣時間、供氣中斷期間未供應的燃氣總量等。

運行費用指的是燃氣管道或設備情況不斷惡化直至發生事故過程中增加的維護費用。CMMS系統模擬過程中，計算運行費用時需要輸入的參數包括燃氣事故發生的頻率和每條管道或每個設備的屬性參數。

預留費用指的是用于道路施工、其他運營單位或施工單位的地下施工所導致增加的費用以及其他未知的費用。此項費用估算后手動錄入。

②總投資的計算

總投資的計算可采用兩種方法：根據事故和安全管理信息估算每個管理單元的投資，進而得到總投資；根據用戶提供的信息計算總投資。

值得注意的是，在計算同一個管理區域的設備或管理單元GSI指標值時，采用的總投資計算方法應該一致?？偼顿Y需要手動錄入。

3.2.4區域分級

CMMS系統根據計算的GSI指標值將某一管理區域的管理單元或設備進行分級，并結合GrDF公司的GIS系統，通過GIS系統的地圖基本操作子系統，將分級結果可視化：以不同的顏色在衛星圖上標明每個管理單元的分級結果，并以圖形和文字相結合的方式顯示需要維護的每個管理單元中相關管道和設備的具體信息，如需要更換管道的位置、長度、管材、氣源、周圍建筑物的位置和類型等信息，并輸出區域分級的可視化結果。

3.2.5制定安全管理方案

GrDF公司根據可視化的區域分級結果(由地圖基本操作子系統輸出的文件)，制定合理的城市燃氣輸配系統的安全管理方案。該方案包括輸配系統安全管理計劃時間表和相應預算兩部分內容，明確了未來一年內需要更換或修復的管道和設備、需要升級的管網(進一步提高供氣能力)和檢修周期。

3.2.6安全管理方案的實施

按照制定的安全管理方案，實施相應的安全管理活動。

3.2.7實施效果評價

對已實施的城市燃氣輸配系統的安全管理活動進行安全性和經濟性評價，CMMS系統根據輸入的參數和信息自動生成GSI驗收工作表。工作表包括需要更換、維護或升級的管網和設備的具體位置、安全管理工作實施前管網和設備的信息、實施后由工程部提供的施工信息及更換、維護或升級后管網和設備的信息、本次安全管理實施過程中的經驗和教訓總結等。

實施效果評價的目的在于將本次安全管理工作實施過程中失敗的教訓、成功的經驗以及方案實施后輸配系統的信息反饋至CMMS系統的反饋信息數據庫，用于下一階段GSI指標的計算，并指導下一階段安全管理方案的調整和改進。

3.3遠期目標

為了進一步完善CMMS系統對城市燃氣輸配系統的安全管理，GrDF公司制定了一系列的遠期目標。

①加強對三大數據庫的綜合利用

加強CMMS模擬結果數據庫、反饋信息數據庫和財務數據庫的改進和管理，不斷建立各個數據庫之間信息的聯系和相互折算關系，加強對三大數據庫的綜合利用。

②改進風險評價模型

GrDF公司將不斷地加強對城市燃氣輸配系統風險評價方法和過程的優化分析，不斷地改進和完善CMMS系統現有的城市燃氣輸配系統風險評價模型，提高風險評價的量化程度。GrDF公司還將建立綜合考慮管網事故發生概率、事故后果影響、維護費用和停氣損失等因素的動態風險評價模型，目的在于更加準確地預測分析GSI指標計算所需的節省的費用。

③開發新的決策工具

從更多的角度(如在維護費用恒定的前提下如何最大限度地降低城市燃氣輸配系統的風險)分析和制定更加合理的安全管理策略和方案，開發新的決策工具，進一步推動安全管理活動由事后響應型向事前預防型轉變，更好地尋求城市燃氣輸配系統正常運行過程中安全性和經濟性的平衡點。

4結語

我國應針對城市燃氣輸配系統的現狀，參考國外先進的管理經驗，制定合理的安全管理流程，開發相應的安全管理系統，加強城市燃氣輸配系統的智能化管理和燃氣企業的信息化建設，提高城市燃氣輸配系統運行的安全可靠性，降低安全管理的成本。

 

參考文獻：

[1] XING J. Industrial accident：challenges for China’s economic and social development [J]. Safety Science，2005(53)：503-522.

[2] 王兆法.城市管道燃氣的運營管理[J].煤氣與熱力，2010，30(4)：B34-B36.

[3] 鄭力宇，林善秋，陳壯志.燃氣管網綜合管理系統的應用[J].煤氣與熱力，2009，29(11)：Bl5-Bl8.

[4] 羅自治，何仁洋，王德國，等.城市燃氣管道完整性管理研究[J].煤氣與熱力，2009，29(11)：Bl9-B22.

[5] 陳肖陽.智能燃氣管網的探討[J].煤氣與熱力，2012，32(6)：B25-B29.

[6] 李樹旺，馮偉程，焦崗，等.基于綜合評價法的燃氣輸配設施投資決策管理[J].煤氣與熱力，2012，32(1)：B25-B27.

[7] 于京春，宋海寧，王湘寧，等.城鎮燃氣管道風險評價方法的選擇[J].煤氣與熱力，2010，30(9)：A22-A25.

[8] 陳云玉，王運閣.量化風險評價在城鎮燃氣安全管理的應用[J].煤氣與熱力，2012，32(7)：B36-B39.

[9] 石偉軍.燃氣企業信息系統的整合[J].煤氣與熱力，2012，32(1)：Bl6-B21.

[10] 王星.燃氣企業信息化建設的緊迫性[J].煤氣與熱力，2010，30(3)：B28-B31.

[11] 陳飛.城鎮燃氣管道完整性管理數據采集研究[J].煤氣與熱力，2012，32(5)：B26-B28.

[12] 馮偉程，梁金鳳，焦崗，等.燃氣管網分析系統的開發[J].煤氣與熱力，2011，31(5)：A40-A42.

[13] 彭濤，侯紅，鄭琪.地理信息系統在城市燃氣行業中的應用[J].煤氣與熱力，2002，22(8)：333-334.

[14] 姚安林，劉艷華，李又綠，等.國內外油氣管道完整性管理技術比對研究[J].石油工業技術監督，2008(3)：5-12.

[15] THOMAS R. Risk-prioritised distribution asset maintenance [C]//International Gas Union.23 rd World Gas Conference. Amsterdam(Netherlands)：International Gas Union，2006：12-15.

[16] MINAGATA H. Prioritization of repair/replacement of aged gray east iron pipelines based Ol3 risk assessment[C]//International Gas Union.23rd World Gas Conference. Amsterdam(Netherlands)：International Gas Union，2006：80-84.

[17] JEANYVES P.PHILIPPE R.YANN B. GrDF asset management strategy new tools for risk，investment and maintenance management[C]//International Gas Union.24th World Gas Conference. Buenos Aires(Argentina)：International Gas Union，2009：360-381.

 

本文作者：周新頻   張乃方

作者單位：深圳市燃氣集團股份有限公司   中國市政工程華北設計研究總院