城镇燃气中低压管网及系统失效事件特征及原因分析

城镇燃气中低压管网及系统失效事件特征及原因分析

罗恒

衡阳中油金鸿燃气设计有限公司 湖南省衡阳市 421200

摘要：经济的发展，社会的进步，推动了我国综合国力的提升，也带动了城市化进程的加剧。天然气作为一种清洁能源，在我国能源结构中具有十分重要的地位。截至2019年年底，我国已建成天然气国家基干管网总里程近8.1×104km，年输气能力超过3500×108m³。作为现代化城市的代表，某市人口密度大，建筑物密集，经济建设发展迅速，社会财富高度聚集，城镇天然气管网穿越的区域大多为高后果区，一旦发生严重事故，会给生命、财产、社会等带来重大损失。

关键词：城镇燃气；低压管网；系统失效事件；特征；原因

引言

城镇燃气管网是指从城镇燃气首站输送到厂矿、居民的天然气输配管网，城镇燃气系统是指居民住处的室内管道及配套的燃气灶具、阀门和计量表等设备。城镇燃气管网的安全运营是保障城燃企业稳步发展的基础。随着燃气用户逐渐增多、供暖市场逐步扩大，天然气用量也随之增加。在城镇天然气需求量日益增大以及中压燃气管网逐步升压的形势下，管道施工作业时的不安全行为以及日常运维中管道、阀门、管件的不安全状态都有可能造成燃气管网泄漏。如何保障燃气管网的安全运行、提升管网的综合安全性以及减少燃气管网泄漏事件的发生，成为了城燃企业必须思考的问题。十四五规划以来，数字化及智能化成为了城市燃气企业后续发展的方向，燃气企业若能够逐步搭建智慧燃气平台，则能够帮助企业通过智能模块的搭建提升管网的综合安全性，降低燃气泄漏事故风险程度，进一步保障管网运营安全及居民用气安全。

1城镇燃气管网及系统事件原因

引发户内事件和外线事件的主要原因都是第三方破坏、设备故障和腐蚀。其中户内事件的最主要原因是第三方破坏，其次是设备故障；外线事件的最主要原因是腐蚀，其次是第三方破坏。网的防腐措施包括敷设防腐层和安装阴极保护装置。

2城镇燃气中低压管网高效运行的措施

2.1聚乙烯燃气管道检漏与修复

目前PE燃气管道泄漏点的检测方法是检漏仪法和声发射检漏技术。检漏仪法依靠对已知管道定位附近可疑范围的地面打孔，检测孔内甲烷浓度来判断漏气点。在不破坏地面现状时，可采用声发射检漏技术判断泄漏点，其具有较高的灵敏度，对泄漏点的定位也很精确，具有良好的应用前景。针对发现的漏点，可利用不停输开孔封堵技术原理实施聚乙烯燃气管道带气抢修作业，减少对用户的影响程度，这点是钢质管道不能比拟的。虽然聚乙烯燃气管道在施工使用过程中存在焊接工艺检定难、焊接技术人为影响大、在役埋地管道定位难、裸露隐患大等不足，但是与传统钢质管道相比，具有优良的耐腐蚀性、严密性以及挠性、强度高、韧性好、工程适应性强、安装维护简便、易操作等性能特点。经过半个多世纪的发展，可以看出聚乙烯燃气管道应用前景广阔，其管理已在燃气管网建设中逐步形成较完善的质量监督体系、规章制度、全寿命周期管理制度，能够确保聚乙烯燃气管网的安全运行，值得大力推广应用。在应用聚乙烯燃气管道的过程中值得注意的是应该加强聚乙烯燃气管全寿命周期内的细节管理，预防第三方施工破坏，确保每个过程、每个环节受控，特别是施工过程、人为因素。只有不断改进、总结、提高作业水平，并且推广使用聚乙烯燃气管道相关的四新技术，才能进一步促进聚乙烯燃气管道在城镇燃气管网系统中更环保、更安全、更经济、更快速地发展。

2.2事故预防

腐蚀、第三方破坏和设备故障为近六年该市燃气管网及系统最主要的失效原因，因此有必要探讨延缓腐蚀、避免第三方破坏和减少设备故障的事故预防措施。腐蚀与管网材料及管径、防腐层和阴极保护状态、地质条件和运行情况密切相关。为了延缓腐蚀，可以从以下方面采取预防措施：在设计初期尽量避免管网敷设区域为地震反应区或地形沉降区，根据周边居民用气需求合理选择较大管径和壁厚的管网并适当增加埋深，优先选择3PE类防腐层；管网投入运行后，需要合理设置管网运行压力，预留适当的安全系数，同时加大对防腐层及阴极保护及易发生故障部件的检测力度；对于投用年限较久的管网，建议尽快更换老旧管线或完善其防腐装置。第三方破坏的发生频次及严重程度不仅与管网壁厚、管径和材料等因素直接相关，还与巡线频率、周围施工情况、区域内公众教育和有无隐患等因素密切相关。为了避免第三方破坏，可以从以下方面采取预防措施：与其他部门加强沟通，从源头上解决可能存在的隐患；落实完善安全生产责任制，编制健全的操作规程和完善的检查程序，人员培训严格切实执行；在管网重要设备周边安装围栏、护栏和警示标志，加强巡检以及日常排查力度，及时发现并制止可能对管网造成破坏的施工作业活动；根据时间安排对周边居民进行定期燃气安全宣传教育。针对设备故障问题，可加强设备的本质安全设计和冗余系统设计，开发故障智能诊断与识别系统，有针对性地加强检测和维护频率；施工安装方面开发不安全行为智能识别和预警系统，降低风险发生的可能性。

2.3燃气管道智能监控平台的建立

搭建埋地燃气管道监控平台可实现对埋地钢管阴保状况的监测分析并且能够有效提高第三方施工监护力度。该平台中的电子监护模块可及时发现未经沟通协调的第三方自主施工问题，弥补人工监护可能出现的疏漏，尽量避免因第三方野蛮施工而导致的燃气管道破损、泄漏事故。为了防止燃气管线受到第三方破坏，可通过在管线沿线设置分布式光纤，通过振动信号的传递，在该平台实现管道破坏及时预警功能。该监控平台也可结合GIS系统实现泄漏点精准定位，提升应急响应速度。除此以外，可在管道与轨道交通并行或交叉1m范围内设置智能阴极保护检测桩并将数据上传至管线监控平台，实现阴保数据及时反馈与分析。通过监控平台对风险点的及时预警，管线产权单位能够迅速采取应对措施，从而降低钢管腐蚀泄漏风险。现阶段已在部分受杂散电流影响干扰较强的管段设置了阴极保护测试远传桩，可实现数据24h汇总。目前平台仅显示异常的数据项，暂未实现自动分析和预警功能。若后续改造成智能阴极保护测试桩，则可在后台准确掌握管道腐蚀情况，管网运营部门可及时采取措施，降低管道腐蚀泄漏风险。

2.4智能阀井监控平台的建立

搭建智能阀井监控平台可实现对阀井状态的监控，降低阀井燃气漏气的风险，同时也可提升检修效率。智能阀井监控模块应具备井盖防侵入功能以及阀井智能检测监控功能，通过平台配套设备内部传感器可将阀井内燃气浓度、水位以及阀井开启状态等数据传送至公司管网监控后台，从而实现对阀井内燃气浓度、水位值的全天候监测。当阀井出现燃气泄漏时，对应的阀井信息将直接反馈至调度中心，并第一时间派出抢维修人员展开维护工作。管网监控后台可随时查看各个阀门井状态。现阶段智能阀井监控工作的展开难点主要与阀井内部环境有关。阀井内常处于潮湿状态，且存在淤泥与积水，因此选用的传感器需考虑其受到温湿度的影响程度、响应速度以及稳定性。根据前期武昌区域试用情况得出，该监控平台除了具备燃气泄漏报警功能，还可准确反馈阀井内的温湿度、液位、防盗状态等阀井相关参数。

结语

总之，要搭建城市燃气管网风险管控平台，为智能管网建设提供技术支撑和决策依据，全面提升城市燃气管网风险管控能力，对全国城市燃气管网风险管控具有借鉴意义。

参考文献

［1］汪婷．城市安全风险评估区域评估模型应用研究［J］．安全，2019，40（4）：43-47．

［2］区福健．突发公共事件的问题管理——基于风险控制理论的视野［J］．商，2016，（7）：86-87．