一种城镇燃气管道动火作业安全评价方法

作者；张毅 

   燃气易燃易爆，且具有一定毒性，从管道中泄漏出来，由于风力与分子扩散作用，在泄漏点周围有一定的不安全距离，因此对燃气管道进行施工动火危险性高。近年城镇建设速度加快，各种施工活动频繁进行，导致埋地燃气管道本体损伤的次数增多，有时还需进行管道改线，致使燃气管道动火作业的频率随之增加，安全隐患也随之增大。

  针对城镇燃气管道的动火作业，需进行危害因素辨识与安全评价，从而减小经济损失与人员伤亡。然而，目前对管道动火作业的安全评价研究甚少，多数学者的研究仅针对动火作业安全管理与安全防护。将作业条件危险分析法（LED法）引入动火作业安全评价中，不能全面考虑危害因素，评价过程带有局限性。鉴于此，笔者从动火作业的前、中、后3个阶段综合分析影响燃气管道动火作业安全的因素，针对动火作业的前阶段建立安全评价体系；基于评价体系受多因素综合影响和诸多危害因素的不确定性，引入评价结果较为理想与实用的未确知测度模型，结合变异系数法对动火作业进行安全评价。在缺少大量客观数据支持的前提下，专家打分是最常用的量化方法，未确知测度法与变异系数法都是以数据为基础，计算过程无主观因素的干涉，因此运用这两种方法处理因素量化值，以期减小评价过程中主观性对结果的影响。

1  动火作业安全分析

  动火分为应急性动火和计划性动火，因突发事件而实施的动火作业通常称为应急性动火，除了应急性动火以外的动火为计划性动火。对于燃气管道，应采取封堵与清洗等措施后进行动火作业，封堵就是将燃气与动火点隔离，在附近没有截断阀的情况下，常用的封堵法有封堵器封堵和隔离物封堵；清洗即为清理干净损坏管段中的燃气，多采用惰性气体或水蒸汽吹扫管道。在《油气管道动火规范中》中，根据动火场所、部位的危险程度将动火分为3级；而《石油工业动火作业安全规程》根据动火区域危险程度、影响范围及事故发生的可能性，更加详细地将动火分为4级，并依据动火等级进行审批、施工与管理。

  考虑到整个施工作业过程都存在危险，因此从作业前、作业中以及作业后3个阶段对动火施工作业的安全危害因素进行分析。作业前阶段的危害因素主要有抢修方案的可实施性、安全措施制定情况、相关手续办理情况、动火人员的资质、监督人员的落实、动火人员与监督人员对现场了解程度、取样检测的规范性、现场通风的效果、管线封堵清洗效果、动火点周围可燃物清理情况、作业所用工具可靠性、消防器材准备情况和警示标志设立情况等。作业中阶段的危害因素有施工人员与监督人员的职业素养与应变能力、动火人员装情况、氧气瓶与乙炔瓶的放置情况、火花的控制程度和中止作业再取样检测的规范性等。作业后阶段包括施工作业完成现场清理情况、余火残留状况以及全面检查落实情况。

  由于安全评价在动火作业前进行，对于作业中与作业后的安全危害因素，专家无法判断打分，只能通过制定施工方案与安全措施来降低其的影响，因此只针对动火作业的前阶段构建城镇燃气管道动火作业安全评价体系（图1）。

2  基于未确知测度模型的安全评价

2.1  构建测度评价矩阵

2.2  基于变异系数法的赋权

  变异系数法是一种利用各因素包含的信息来计算权重的客观赋权法，因素变异程度越大其权重越大，变异系数法的步骤如下：

1. 各因素平均值与标准差：

  得城镇燃气管道动火作业危害因素的权重为W=（W1，W2，…，Wm）。

2.3  安全等级的确定与因素安全性排序

  1)确定安全等级

评价向量：

  式中：x=（x1，x2，…，x n）为评价向量，描述不确定性的分类。

  采用置信度识别准则，引入置信度λ(λ≥0.5)，λ通常取0.6或0.7。

 2)确定因素排序

  由于动火作业风险高，除确定安全等级外，还需对危害因素进行排序，找出高危险因素并采取措施降低其的不利影响。若C1>C2>……>C n，其中C1为最高安全等级，令C j的值N j则N j> N j+1，令：

  得分向量q=(q1，q2，…，q m)，按q i的大小确定各因素安全性，q i越大越安全。

3实例分析

  某市因市政改造对某地段进行施工，由于施工不当将附近埋地燃气管道挖坏，管道破损严重，为尽快恢复管道正常运行，需对破损管段进行停输动火作业。然而动火作业风险较高，且动火点周围人流量大，为提高其安全性，在动火作业前，要对此动火施工作业进行安全评价。首先请4位专家通过了解施工方案和现场勘察，对各危害因素进行打分（表1），满分为100分，分数越高越危险。

3,1  构建未确知测度函数

  参照《工作前安全分析管理规范》将每个因素量化后的安全等级划分为5个层次，构成评判集(C1，C2，C3，C4，C5)，分别表示低危险、较低危险、中等危险、较高危险、高危险（表2），根据表2安全等级建立未确知测度函数见图2。

  由因素量化的平均值与测度函数得到测度评价矩阵：

3.2确定安全等级与因素排序

  根据式(2)~(5)确定各因素权重，即W=(w1，w2，…，w13)=(0.071  0,0. 062 3 ,0. 090 8 ,0. 083 6,0. 098 5,0. 098 5,0.059 9,0.076 9,0.066 1,0.062 3,0.062 3,0. 090 8，0.076 9)。

根据式(6)得评价向量x=W x X= (0.166 1，0.4450，0. 230 3，0.101 8，0.056 6)。当置信度λ=0.6时，0. 166 1+0.445 0=0.611 1>0.6，由式(7)得燃气管道动火作业的安全等级为较低危险；当置信度λ=0.7时，0. 166 1+0. 445 0+0.230 3=0.841 4>0.7，可得燃气管道的动火作业的安全等级为中等危险。无论较低危险还是中等危险，都应把危险降到最低，动火作业周期短，不可能逐一处理危害因素，此时需找出高危险因素。

4  结论

  1)将燃气管道动火作业分为前、中、后3个阶段，由于作业中与作业后阶段的因素无法在作业前的安全评价中量化，故在分析每个阶段的安全影响因素时更加全面地考虑了作业前阶段的因素，并基于作业前阶段建立安全评价体系。通过控制作业前阶段来保证整个动火作业的安全性，使得构建的安全评价体系更具概括性。

2)采用未确知测度法与变异系数法相结合的方法，降低了处理因素量化值过程中主观因素的影响，有效地解决了部分因素的不确定性。实例分析表明：未确知测度法不仅能得出安全等级，还能对因素的安全性进行排序，可以有针对性地采取相应措施降低危害因素的不利影响，省时省力，保障了整个动火作业过程的安全。

5摘要：针对城镇燃气管道动火作业的高危险性，为保障生命财产安全，提出一种基于未确知测度的安全评价方法。首先，从动火施工作业的前、中、后3个阶段对整个作业过程进行安全分析，并基于作业的前阶段建立安全评价体系。然后，引入未确知测度模型，将因素的量化值与测度函数结合得出测度评价矩阵，采用变异系数法处理评价矩阵，确定各危害因素的客观权重。最后，根据测度评价矩阵与因素权重得出动火作业的安全等级，并对危害因素进行排序。实例结果表明：应用该方法能有效地确定出城镇燃气管道动火作业的安全等级，对于不安全的施工作业，可根据排序确定高危险因素，并采取措施降低其危险性，提高整个动火作业过程的安全性。