油气管道风险分析的质量评价研究

油气管道风险分析的质量评价研究（精选2篇）

1.油气管道风险分析的质量评价研究 篇一

摘要：当前，随着经济发展与科学进步，人们对能源的需求量与日俱增。石油与天然气这两种能源是目前世界上最稀缺和宝贵的能源，也是现代社会发展最离不开的能源。随着油气开采量的不断上升，对油气运输的需求也越来越大，目前最常采用的油气运输方式是管道运输，我国现已建设了多条油气长输管道，未来油气长输管道工程还将不断增多。但是，在油气长输管道工程的施工过程中，存在着一些安全隐患，只有加强风险管理，排除安全隐患，才能够保障施工质量，确保施工安全。

关键词：油气长输管道；管道工程；施工；风险管理

人类社会自进入21世纪以来，对石油和天然气的开采及使用量与日俱增，同样，我国近年来也在不断加强对油气能源的开发利用，这在很大程度上推动了我国的经济建设和工业化发展。在此背景下，油气运输行业也得到了很大发展。目前，我国已经建设了多条油气长输管道，极大地满足了长距离油气运输需求。但是，在油气长输管道工程的施工中，存在的一些安全隐患问题仍旧不容忽视。加强施工风险管理，强化施工安全，是保障油气长输管道工程施工质量的前提。以下笔者就联系实际来谈谈油气长输管道工程施工风险管理，仅作抛砖引玉之用。

2.油气管道风险分析的质量评价研究 篇二

油气管道建设项目具有投资额大、建设期长、技术复杂、涉及专业多的特点,且石油天然气具有易燃易爆有毒等特性,风险较大。因此,如果不能有效地对质量风险因素进行管理及控制,油气管道施工项目质量将会遭到损害,项目也就无法如期交付[1]。 所以,油气长输管道的施工质量风险管控具有重要意义。

目前油气管道风险管理的研究领域主要集中于管道运行维护阶段,该阶段的风险评价方法主要有半定量[2,3]和定量评价方法[4,5],柳红卫[2]将半定量风险评估方法运用在了城市天然气管道上; 田娜等人[3]提出了灰色关联分析法在油气管道半定量风险评价中的应用; 马剑林等人[4]、张华兵等人[5]对油气长输管道定量风险评价方法进行了研究。而在管道设计、施工阶段风险管理的研究还较少。因此,本文提出采用组合赋权识别模型评价油气管道的施工质量风险,以期为项目的风险管理提供决策依据并为进一步完善油气管道施工企业项目质量管理体系提供参考。其主要步骤为: 首先采用属性识别理论判定管道施工质量降低的可能性等级。其中,为了克服单一赋权法的不足,采用组合赋权模型将熵权法与G1法所得权重进行有机融合得到指标的权重值。然后借鉴专家意见判定管道施工质量降低的后果等级。最后依据风险矩阵得到管道施工质量的风险等级。

1油气管道施工质量风险因素

结合油气管道施工项目的工程特点和管理特征,油气管道施工项目的前提、假设和制约因素,油气管道施工项目规划,油气管道施工项目质量管理体系,油气管道施工项目常见风险的种类,并参考油气管道施工项目相关资料[6,7]与规范[8,9],识别出了影响油气管道施工项目质量的风险要素。如表1所示。

2组合赋权属性识别模型

2.1属性空间矩阵的建立

设X为研究对象的全体,F为X中某类属性, 则F称为最大属性集。令X = { 油气管道施工质量风险因素} ,则F = { 材料保管情况} ,C1= { 好} ,C2= { 较好} ,C3= { 中} ,C4= { 较差} ,C5= { 差} 称为属性空间F的一个属性集。在研究对象空间X取i个样本x1,x2,…,xi,1≤i≤n。对每个样本要测量j个指标I1,I2,…,Ij,1≤j≤m。用xji表示第i个样本第j个评估指标的测度值,即风险因素的评分值 ( C1,C2,…,Ck) 为属性空间F的有序分割类,即某管段的施工质量类别,且满足C1> C2> … > Ck,每个指标的 分类标准 已知,写成属性 分级标准 矩阵为[10]:

ajk为第j个指标在属性空间F上的第k个分割值; 分类标准的指标值ajk满足aj1> aj2> … > ajk。

2.2样品属性测度的计算

设x为X中的一个元素,A为一个属性值,用“ ∈ A”表示“x具有属性A”。但“x ∈ A”仅仅是定性的描述,所以需要进一步定量地刻画“x具有属性A”的程度,用一个数表示“x ∈ A”的程度,并记为 λx( A) ,称它为“x ∈ A”的属性测度,且在[0,1]内取值。

若分类标准aj1> aj2> … > ajk,则样本x i的第j个评估指标属性Ck的属性测度为 λijk( Ck) 。那么单指标属性测度按以下3种情形计算[10]:

由此可得到油气长输管道施工样本xi的j个评估指标的评分值的属性测度。然而,j个指标的重要性可能有差异,因此,必须考虑各个评价指标权重的影响,计算各指标权重W( w1,w2,… wj) ,wj≥ 0,且。 再按照式( 2 ) 计算出样本x i的综合测度值 λik:

2.3熵权法和G1法组合确定权重系数

目前,权重的确定方法主要有主观赋权法和客观赋权法两种,主观赋权法的缺点是权重的确定与评价指标的数字特征无关,无法显示评价指标的重要程度随时间的渐变性; 而客观赋权法的缺点是仅仅以数据说话,有时会出现权重系数不合理的现象。 针对上述问题,采用组合赋权的方法将主观权重和客观权重相结合,既能有效地反应参与者的主观意愿,又可避免主观因素过多的随意性,指标权重能够随着数据的变动而发生变化,赋权的结果更为合理。

2.3.1熵权法确定指标权重

熵权法确定权重计算步骤如下[11]:

1) 构建n个样本m个评估指标的判断矩阵R = ( xij)nm( i = 1,2,…,n; j = 1,2,…,m) 。

2) 将判断矩阵归一化处理,得到归一化判断矩

式中: xij为第i个样本第j个评估指标测度值; yij为矩阵Y第i行第j列的元素; xmin,xmax为同一指标下不同样本中的最大值和最小值。

3) 由式( 4) 可计算第j个评估指标的熵:

式中:

4) 按式( 6) 计算评价指标的熵权:

2.3.2G1法确定指标权重

G1法是东北大学郭亚军教授提出的一种方法[12],它通过对AHP进行改进,避开了AHP中的缺点,而且该方法无需一致性检验。在指标的数量较多的情形下,其计算量较其他方法明显减少,同时该方法的可操作性强,便于使用。G1法确定权重计算步骤如下:

1) 用G1法确定评价指标的序关系。

2) 专家给出相邻评价指标Xk - 1与Xk重要性程度之比rk的理性赋值; 其中,rk的取值可以参考表2。

3) 若专家( 或决策者) 给出了rk的理性赋值,则第k个指标的G1法权重wk为:

4 ) 由权重wk可得到wk - 1= rkwk。k = m , m - 1 ,

…,3,2 。

2.3.3组合权重的确定

为了克服熵权法易受数据波动干扰,且无法体现决策者的偏好取向以及G1法的客观性不足。本文建立如下的组合赋权模型:

式中: w0j为指标j的组合权重值; wij为第i个权重方案中指标j的权重值; n为权重方案个数; m为评价指标总数。

由式( 8) 可以看出,该组合赋权模型的意义在于: 对所有权重方案进行综合考虑,以寻求一个最优的均衡点,实现理想权重方案与其它所有权重方案的偏差最小化,从而最大程度地保留各方案的有效信息以使指标权重值更具合理性。

2.4油气管道施工质量降低可能性识别

当评价空间为有序分割时,采用最大关联度准则确定施工质量类别时存在一定的局限性,如假设油气管道某管段施工质量评价向量为B = ( 0. 16, 0. 24,0. 14,0. 23 ,0. 23 ) ,按最大关联度原则,该管段施工质量类别为C2= { 较好} ,但与C2= { 较好} 的关联程度仅为25% ,而与其它类别的关联度和却达到了75% ,这显然与客观事实相悖。为此,引入置信度识别准则进行判定。设( C1,C2,…,CK) 是属性空间F的一个有序分割类,按照置信度准则,设 μ 为置信度。置信度 μ 的取值范围通常为0. 5 < μ < 1。若C1> C2> … > CK,则:

若 C1< C2< … < CK,则:

则认为xi属于Ck0类。

K为属性空间F有序分割类的总个数。上述准则要求“强”的类或级别占相当大的比例。在应用中,置信度 μ 一般取0. 6与0. 7之间的数值。

利用式( 9) 或式( 10) 得到xi属于Ck0类后,根据表3可得到质量降低可能性等级。

2.5施工质量降低后果评价

从管道施工成本、管道使用寿命和管道的施工工期三个方面,分析、评估油气管道施工质量降低的后果。采用5级模糊语言,依据管道施工质量成本、 管道使用寿命和管道的施工工期影响程度的大小来描述质量降低的后果,根据质量降低程度大小依次分为“轻微( A) ”、“较轻微( B) ”、“中等( C) ”、“严重( D) ”、“特别严重( E) ”。

2.6施工质量风险等级的确定

得到质量降低 可能性和 后果等级 后,参考API581[13]作出风险矩阵图,如图1所示。

由图1可知: 风险分为四个等级,分别为低风险I、中等风险II、较高风险III和高风险IV。由图1可得到油气管道施工质量风险等级。

3算例应用

某输气管道建设项目的设计里程为300 km,为了保障工程进度,划分为五个施工段进行建设。分别为: S1、S2、S3、S4、S5。根据多位专家现场调查并以问卷表形式采集数据,对各施工管段按百分制进行评分,得到如表4所示的评估指标分值。分值越大说明该施工段的评估指标越有利于降低施工质量事故概率。

3.1油气管道施工质量风险因素属性分类的确定

根据2. 1节将属性空间F等分为五类: 分值 ( 80,100]为C1,C1= { 好} ; 分值( 60,80]为C2,C2= { 较好} ; 分值( 40,60]为C3,C3= { 中} ; 分值 ( 20, 40]为C4,C4= { 较差 } ; 分值[0,20]为C5,C5= { 差} 。2. 1节中所提到的ajk为第j个指标在属性空间F上的第k个分割值,所以aj1= 100,aj2= 80,aj3= 60,aj4= 40,aj5= 20。

3.2熵权法和G1法组合确定评估指标权重

首先,根据式( 3) ~ ( 6) 计算所有底层评估指标的权重,可得到由熵权法确定的评估指标I1~ I12的权重系数矩阵W1= ( 0. 163,0. 100,0. 205,0. 019, 0. 070,0. 044,0. 057,0. 206,0. 056,0. 009,0. 051, 0. 020) 。

然后,由专家给出相邻评价指标Xk - 1与Xk重要性程度之比rk的理性赋值( rk的取值可参考表2) , 再根据式( 7) 计算所有底层评估指标的权重,可得到由G1法确定的评估指标I1~ I12的权重系数矩阵W2= ( 0. 087,0. 072,0. 095,0. 050,0. 071,0. 054, 0. 105,0. 126,0. 101,0. 092,0. 077,0. 069) 。

最后,利用式( 8) 所建立的优化模型得到理想的组合权重值,评估指标I1~ I12的权重系数矩阵W0= ( 0. 125, 0. 086,0. 151,0. 035,0. 071,0. 050, 0. 081,0. 166,0. 079,0. 051,0. 060,0. 045) 。

3.3油气管道施工质量评估指标属性测度计算与质量降低可能性识别

根据2. 2节中单个样品属性测度的计算公式可得到了表5所示第5段施工管段的12项评估指标的属性测度。

同理,可以得到其它4段施工管段的12项评估指标的属性测度,篇幅所限,此处不再一一列出。

在得到12项评估指标属性测度和权重后,根据式( 2) 得各管段属性综合测度值,见表6。

采用置信度准则的方法评判油气管道施工质量类别,取置信度 μ = 0. 65。例如,表6中管段1的综合属性测 度为 ( 0. 0931,0. 4416,0. 1956,0. 1453,0. 1244 ) ,根据式 ( 9 ) ,当k = 3时。

当 k = 4 时,当 k= 5 时,。 再根据式( 9 ) 可知k = 3时满足条件。因此: k0= 3,可判断管段1属于C3= { 中} ,根据表3可得到管段的质量降低可能性等级为中等。同理可得到其它四个管段的有序分割类( 施工质量类别) 及对应的各管段质量降低可能性等级见表7。

3.4施工质量降低后果和风险评价

质量降低后果用模糊语言来描述其后果严重度。质量降低带来的后果是管道施工成本增加、管道使用寿命缩短和管道的施工工期延长三个方面。 根据项目的实际情况得到上述三个方面的后果等级为: 中等、较轻微、中等。由于管道施工成本、管道使用寿命、管道的施工工期这三者的后果等级是不能形成几何相加的。所以采用其中最严重的后果等级。结合质量降低可能性等级与后果等级,由图1风险矩阵可知,油气管道五个管段的施工质量风险等级分别为“II( 中等风险) 、II( 中等风险) 、II( 中等风险) 、III( 较高风险) 、III( 较高风险) ”。

3.5结果分析

1) 由组合权重系数矩阵可以看出,人员的素质,人的错误行为,施工工艺方法和管理方法的权重都超过了0. 1,远大于这12项评估指标的平均权重0. 083。说明这三项指标对造成油气管道施工质量降低的可能性较大。所以管道公司和施工单位要对这些因素引起足够的重视。

2) 从表7中可以看出五段管段发生施工质量降低的可能性等级,管段S4、S5施工质量降低的可能性等级偏高,最终得到管段S4、S5的风险等级也偏高。因此,对于管段S4、S5,管道公司和施工单位应该对人员的素质,人的错误行为,施工工艺方法和管理方法这三类风险因素给予足够的重视,并对各因素的变化情况持续关注。

4结论