基于燃气智慧管网的管道完整性管理之探索与实践摘要：管道完整性管理是管道安全运行的可靠保障，依靠信息化和物联网等智能化的技术手段，建立智慧管网
，持续推动管道完整性管理。一、概述油气管道完整性管理始于20世纪70年代的美国，90年代初期在诸多油气管道应用完整性管理技术指导
管道维护，2001年出台ASMEB31.8S《输气管道系统完整性管理》，2009年12月4日颁布了《城镇燃气管道完整性程序》（2
010年2月12日正式生效），建立了从法规到标准的一套较为完整的体系，实现了对油气管道建设和运行的全过程安全管理监督；目前管道完整
性管理已经成为全球管道技术发展的重要内容，但我国在这方面起步较晚，尤其是城镇燃气管道完整性管理方面，尚未形成一套系统、综合以及具有
适用性的完整性评价和管理体系。为此，港华燃气集团借鉴油气管道完整性管理经验，依靠信息化和物联网等先进的技术手段，探索实现基于燃气智
慧管网的管道完整性管理。二、基于智慧管网的管道完整性管理体系城市燃气管道完整性管理是指管道运营商在管道的设计、施工、运行、检修维
护的各个环节，面对不断变化的因素，进行数据采集、风险识别与评价、完整性评价、风险消减与维修维护、效能评价等流程（见图1），获取专业
管理所需的管道完整性信息，制定相应的控制对策、不断改善识别到的不利影响因素，采取各种措施，使管道在物理和功能上是完整的，始终处于安
全可靠的受控工作状态，最终达到持续改进、减少和预防管道事故发生、经济合理地保证管道安全运行的目的。管道完整性管理是一种系统的管理工
程，应贯穿管道全生命周期。图1完整性管理工作流程智慧管网就是基于互联网、物联网的感知、交互功能，实现管道数据资料采集、存储的数字
化、网络化、可视化和信息化，进而实现管网运营分析决策的智能化管理。具体而言，就是基于工程现场数据采集系统、数据采集与监控系统、地理
信息系统、资产管理系统、巡检系统等对管道的设计、施工、运行、维护、检修全生命周期实施数字化、信息化管理，并提供决策支持和服务。建立
和应用智慧管道系统对燃气管道实现智能化管理，从而形成管道完整性的系统管理，是燃气行业的发展趋势。二、基于智慧管网的管道完整性管理实
践港华燃气集团根据燃气管道完整性管理工作流程，以原有及新建信息化系统为支撑，努力实现各个环节信息化，打造智能管道完整性管理。数据采
集与整合完整性管理数据收集、整合是完整性管理的基础工作，可为完整性管理实施打下坚实基础，数据应包含管道全生命周期不同阶段、不同种类
和各种属性，并应在源头采集。1.1基于工程现场数据采集系统的管道建设期数据采集管道建设期数据采集内容包含管道属性数据、管道环境数据
、施工过程中的重要过程及事件记录、施工记录及评价报告等。我们通过GIS系统采集管道的属性及环境数据，通过研发工程现场数据采集系统采
集工程施工过程现场数据信息（见表1），并根据基于预置的工序检查标准包，使用手持设备现场检查，对现场工序逐条检查并可记录测量数据及按
工序拍照，详实的记录各关键工序的施工状况，然后基于设计资料、施工过程的各类记录、评价报告以及测绘数据（同时采集基础地理数据及周边人
口、行政等数据）输入系统，将系统记录单据按照竣工资料的要求格式打印存档并转移至其他系统，目前该系统已在港华集团完成研发并投入应用。
表1港华燃气集团工程现场数据采集系统功能内容功能模块内容项目资源管理项目信息；承包商人员、设备登记及检查；资源分配安全、质量检
查基于工序进行的巡查；监理记录：平行检验、旁站记录、巡查施工记录及验收管理现场照相测量数据录入工序报验变更、签证记录、工作联系单信
息录入资料输出竣工资料监理报告电子版图片文档2）基于安全运营管理系统（TMS-SOM系统）的管道运行期数据采集管道运行期间采集的数
据包括管道属性数据、管道环境数据、管道检测维护管理数据。港华集团开发利用了TMS-SOM平台采集这些数据，该系统是基于实物资产管理
的平台，它通过登记管理设备设施信息数据，记录设备设施的巡检、维修、故障、运行等业务信息，实现设备设施全生命周期的运维管理，并使资产
设备管理工作规范化和流程化，并且该平台与GIS、巡检系统等进行接口连接。图2港华燃气集团TMS-SOM系统架构巡查人员将管道日常
运行状况、第三方工程施工、违规占压、泄漏测量等管道沿线属性数据及环境数据的采集录入管道巡检系统，然后将部分数据同步到TMS-SOM
系统（见图1）；然后由TMS-SOM系统完成日常检查与隐患排查的信息记录、完整性维护、维修管理、定期检验、风险消减等管理及预警提醒
功能，实现了燃气管道数据采集及资产管理的目标。图1TMS-SOM系统与巡检系统同步此外，TMS-SOM系统与GIS系统建立了一对
多的卡片对应关系，从而实现运维动态数据与管道地理空间坐标信息的对齐，通过帐对实物进行关联和统一。2风险识别与评价管道风险评价是指
用系统的、分析的方法来识别管道运行过程中潜在的危险、确定发生事故的概率和事故的后果，从而确定完整性评价和实施风险消减措施的优先顺序
，并在措施完成后再评价，以反映管道最新风险状况，确定措施有效性。首先，我们根据开展风险评价的最初原因和关注的问题，确定管道风险评价
的对象并进行危害因素识别，我们完成了故障树标准化工作，为后续事故分析统计打下基础。故障树见表3（以主干管为例）。表3管道故障树
分类故障现象危害因素故障现象危害因素主干管（埋地）接口漏气制造缺陷标示贴/桩、安全警示牌等破损、丢失制造缺陷施工缺陷施工缺陷第三者
破坏操作失误腐蚀设备及零部件老化、性能劣化其它缺陷第三者破坏母材本体漏气腐蚀不可抗力/自然力破坏制造缺陷维护不良施工缺陷其它缺陷第
三者破坏管道埋深不足、外露设计缺陷不可抗力/自然力破坏施工缺陷其它缺陷第三者破坏管道穿越密闭空间设计缺陷不可抗力/自然力破坏施工缺
陷维护不良第三者破坏其它缺陷违章占压防腐层缺损制造缺陷维护不良施工缺陷其它缺陷设备及零部件老化、性能劣化管道与其它管线共沟设计缺陷
第三者破坏施工缺陷其它缺陷第三者破坏第三者工程违章占压违章占压维护不良其它缺陷其它缺陷管道沉降施工缺陷第三者破坏第三者破坏第三者破
坏不可抗力/自然力破坏不可抗力/自然力破坏违章占压违章占压维护不良其它缺陷其它缺陷与其它市政管线、设施、周边建构筑物间距不足设计缺
陷腐蚀施工缺陷施工缺陷设备及零部件老化、性能劣化违章占压不可抗力/自然力破坏维护不良其它缺陷其它缺陷管道定位不准操作失误发现占压违
规物（管道被封藏）设计缺陷维护不良施工缺陷其它缺陷违章占压示踪线断裂制造缺陷维护不良施工缺陷其它缺陷设备及零部件老化、性能劣化信号
井埋没/损坏施工缺陷第三者破坏设备及零部件老化、性能劣化其它缺陷第三者破坏变形制造缺陷不可抗力/自然力破坏施工缺陷违章占压第三
者破坏维护不良不可抗力/自然力破坏其它缺陷超压超载确定评价对象、识别危害因素之后，我们需要进一步分析失效可能性及失效后果，判定风险
等级，我们目前在线下采用直观半定量法进行评价，综合考虑管材、连接方式、壁厚、保护形式、安全间距、埋深、管道年限、漏气、腐蚀等故障因
素，制定各因素的评分细则并设定权重，进行风险评价（见表4）。下一步我们将结合信息化的应用，通过日常运维数据的记录和统计分析，实现量
化评分，让评估更准确。表4港华燃气管道风险评估因素因素比重分数评估得分A管材0.75B管道保护0.5C管道壁厚与操作
压力0.75D管道接驳方法0.75E管道与建筑物距离1F管道年限1.25G土壤情况1H管道埋深和路面0.5
I泄漏类别1.5J漏气次数2总分最后基于风险等级，提出风险控制方法和消减措施建议，降低管道风险值，使管段风险值降低
到可接受的程度。4、完整性评价完整性评价包括检测与评价两部分，是基于风险的检测和评价。城市燃气埋地管道因遭受很多内在和外在因素破坏
，使其设计寿命严重受到威胁，内在因素包括如制造过程中的质量问题等；外在因素包括如腐蚀、外力破坏、管理不善等，因此管道使用寿命和剩余
使用寿命问题越来越受到重视。为此，我们制定了完整性评价的检测周期要求及方式，次高压及中低压管道采用直接评估，高压管道采用内检测和直
接评估，然后将检测记录纳入TMS-SOM记录管理，并设置检测周期到期提醒功能。图3TMS-SOM检测记录管理及到期提醒功能5、风
险消减与维修维护根据风险评价和完整性评价等结果制定管道巡护、缺陷修复以及第三方损坏风险控制、自然与地质灾害风险控制以及腐蚀风险控制
等方案，并纳入TMS-SOM系统管理进行工单管理（见图4、图5），以复查、计划性维修、维修维护等工单跟进方式工作行为及措施能够有效
消除安全风险。图4巡检复查图5预防型维护对于运行时间长、事故频发，有证据表明存在大量缺陷但无合适方法进行完整性管理的管道，应评
估管道是否可以继续使用，当评估结果显示不适宜继续使用时，管道宜报废。对于已停用的管道，重新启用前应进行完整性评价。6、效能评价管
道完整性管理效能评价是指对完整性管理系统进行综合分析，把系统的各项性能与任务要求综合比较，最终得到系统优劣程度的结果。我们通过TM
S-SOM系统管理的统计分析功能定期开展效能评价确定管道完整性的有效性，并对泄漏、管体不可接受缺陷，对管道安全造成影响的周边环境
变化或附属设施损坏及其他造成重大经济损失的情况等失效次数、频率以及相关原因进行统计分析（见图6），形成记录并逐年进行比较，从而确保
完整性管理的实施的有效性和量化质量控制的有效性。图6TMS-SOM系统管道失效原因统计分析三、基于智慧管网的管道完整性管理的完善
构想目前，虽然现有的燃气管道巡检系统、SCADA系统、GIS系统、工程现场数据采集系统、TMS-SOM系统等已基本搭建好接口，可以
基本支撑完成燃气管道完整性管理，但应用尚处于起步阶段，需推动系统的应用助力管道完整性先实现信息化管理，并基于此基础完善评估模型，开
发相应的评估系统与TMS-SOM衔接，最终搭建一个具有自主智能分析决策功能的管道完整性管理技术平台，以进一步提高管道完整性的智慧化
管理。四、小结随着我国燃气管道数量的剧增以及老化，管道安全运行风险增加，管道完整性管理是管道安全运行的可靠保障，建立和依靠智慧管网，持续推动管道完整性管理，是管道科学管理的发展之路。但目前，我们对管道完整性管理认识刚刚起步，在综合利用物联网、大数据、云计算和移动互联网方面尚未做到有机的统一融合以及最大程度挖掘和利用信息资源，为此，我们应在现有成熟的SCADA系统、GIS系统等基础上，进一步研发利用新系统并整合统一搭建一个管道完整性管理技术平台，加快智慧化管道建设，进一步提升燃气管道完整性管理水平。 |
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