技术领域
[0001] 本
发明涉及
油气管道风险评价技术领域，具体涉及一种输油管道的个人风险计算方法及系统。
背景技术
[0002] 预计到2020年，
原油、成品油管道将增长到6.5万公里，虽然受到新兴
能源的冲击，但输油管道的建设事业仍旧平稳发展。由于输油管道具有线路长、管径粗、压
力高等特点，且穿越地形复杂，对设计施工技术的要求高，大多管线埋于地下，因此输油管道的安全运行受到第三方破坏、
腐蚀、自然与地质灾害以及设计施工
缺陷等多种因素的影响。油品多有易燃、易爆、有毒有害等特点，一旦带压管道失效，往往伴有较大的
泄漏与污染，甚至有可能引发火灾和爆炸。为进一步保证管道的安全稳定运行，急需对输油管道进行风险评价工作。
[0003] 定量风险评价是目前风险评价的趋势，其目的是通过综合分析管道发生失效的概率与事故后果的严重程度，保障管道周边区域的个人风险与社会风险始终处于可接受范围内，确保管道周边人员的生命财产安全。个人风险作为风险评价的一个重要衡量指标，对其进行精确计算尤为重要。
[0004] 个人风险表示管道事故发生时导致管道周边个人的年死亡概率，其取决于管道的具体失效
位置。在
现有技术中，个人风险的表示形式是在地图上以等值线的形式呈现或者是以距管道中心线不同距离处的变化曲线呈现，然而这两种表现形式更适用于确定安全距离，优化管道布局，对输油管道运行期的风险管理作用较小。已有的计算方法主要集中在两个方面：一是在特定泄露事故后果下，只考虑不同孔径的泄露概率计算个人风险；二是在特定泄露孔径下，只考虑不同事故后果概率计算个人风险。两种方法都较为片面，不能反应输油管道失效的多样性与不确定性。
发明内容
[0005] 针对现有技术中的问题，本发明提供一种输油管道的个人风险计算方法及系统。
[0006] 具体地，本发明提供以下技术方案：
[0007] 第一方面，本发明提供了一种输油管道的个人风险计算方法，包括：
[0008] S1、针对输油管道的不同泄漏孔径，确定不同泄露孔径发生泄漏的概率；
[0009] S2、计算管道泄露后泄漏油品发生点燃的概率；
[0010] S3、根据泄漏油品发生点燃的概率，针对输油管道泄漏点燃后的不同事故后果，计算不同事故后果的发生概率；
[0011] S4、计算不同事故后果的致死率；
[0012] S5、根据不同孔径泄露发生的概率、不同事故后果的发生概率以及不同事故后果的致死率，计算个人风险。
[0013] 进一步地，所述方法还包括：
[0014] S6、根据计算得到的个人风险以及预先设定的风险接受准则判定个人风险的可接受性。
[0015] 进一步地，所述S1具体包括：
[0016] 针对输油管道的四类泄漏孔径，基于管道企业的历史失效统计数据确定四类泄露孔径发生泄漏的概率；其中，四类泄漏孔径分别为小孔、中孔、大孔和破裂。
[0017] 进一步地，所述S2具体包括：
[0018] 根据下面第一关系模型组计算管道泄露后油品被点燃的概率：
[0019]
[0020]
[0021] 式中，plight为管道泄露后泄漏油品发生点燃的概率；M为泄漏油品的相对分子
质量，kg/mol；C为常数；Q为管道泄漏速率，kg/s；A为泄漏面积，m2；C0为孔口泄漏系数；ρ为油品的
密度，kg/m3；p为管道内压，Pa；p0为
大气压力，Pa。
[0022] 进一步地，所述S3具体包括：
[0023] 根据下面第二关系模型组计算池火、蒸气
云爆炸以及闪火三种事故后果的发生概率：
[0024] ppool＝0.8plight
[0025] pVCE＝0.05plight
[0026] pflash＝0.15plight
[0027] 式中，ppool为泄漏油品点燃后池火事故发生的概率；pVCE为泄漏油品点燃后蒸气云爆炸事故发生的概率；pflash为泄漏油品点燃后闪火事故发生的概率；plight为管道泄露后泄漏油品发生点燃的概率。
[0028] 进一步地，所述S4具体包括：
[0029] 根据下面第三关系模型组计算池火事故后果的致死率：
[0030] qpool＝-14.9+2.56ln(tIpool4/3)
[0031] Ipool＝Ipool'V(1-0.058lnr)
[0032] 式中，qpool为池火事故的致死率；Ipool为池火的热
辐射通量，kW/m2；Ipool’为池火的表面热辐射通量，kW/m2；V为视
角系数；r为受害目标距离事故点的距离，m；
[0033] 根据下面第四关系模型组计算蒸气云爆炸事故后果的致死率：
[0034] qVCE＝-77.1+6.9ln(ΔP)
[0035]
[0036] 式中，qVCE为蒸气云爆炸事故的致死率；ΔP为冲击波超压值，Pa；r为受害目标距离事故点的距离，m；QT为标准TNT爆源的爆热值，kJ/kg；md为参与爆炸的油品质量；Hd为爆炸热，kJ/kg；
[0037] 根据下面第五关系模型组计算闪火事故后果的致死率：
[0038]
[0039]
[0040] 式中，qflash为蒸气云爆炸事故的致死率；Iflash为闪火的热辐射通量，kW/m2；t为受3
害目标的暴露时间，s；QH为
天然气热值，MJ/Nm ；λ为热传导系数；r为受害目标距离事故点的距离，m。
[0041] 进一步地，所述S5具体包括：
[0042] 根据下面第六关系模型计算个人风险：
[0043]
[0044] 其中，在计算个人风险时，以距管段最近的受害目标为对象进行计算，上式中，i为泄漏孔径的下标序号i＝1,2,3,4，四类泄漏孔径分别为小孔、中孔、大孔和破裂；j为事故后果的下标序号j＝1,2,3，三种事故后果分别为池火、蒸气云爆炸以及闪火；fi为不同孔径泄露发生的概率，次/(km·a)；pj为不同事故后果的发生概率；qj为不同事故后果的致死率。
[0045] 第二方面，本发明还提供了一种输油管道的个人风险计算系统，包括：
[0046] 孔径泄漏概率确定模
块，用于针对输油管道的不同泄漏孔径，确定不同泄露孔径发生泄漏的概率；
[0047] 油品泄漏后发生点燃的概率计算模块，用于计算管道泄露后泄漏油品发生点燃的概率；
[0048] 泄漏事故发生概率计算模块，用于根据泄漏油品发生点燃的概率，针对输油管道泄漏点燃后的不同事故后果，计算不同事故后果的发生概率；
[0049] 事故后果致死率计算模块，用于计算不同事故后果的致死率；
[0050] 个人风险计算模块，用于根据不同孔径泄露发生的概率、不同事故后果的发生概率以及不同事故后果的致死率，计算个人风险。
[0051] 第三方面，本发明还提供了一种
电子设备，包括
存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的
计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述输油管道的个人风险计算方法的步骤。
[0052] 第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述输油管道的个人风险计算方法的步骤。
[0053] 由上述技术方案可知，本发明提供的输油管道的个人风险计算方法包括：针对输油管道的不同泄漏孔径，确定不同泄露孔径发生泄漏的概率；计算管道泄露后泄漏油品发生点燃的概率；根据泄漏油品发生点燃的概率，针对输油管道泄漏点燃后的不同事故后果，计算不同事故后果的发生概率；计算不同事故后果的致死率；根据不同孔径泄露发生的概率、不同事故后果的发生概率以及不同事故后果的致死率，计算个人风险。可见，本发明综合考虑不同孔径泄露发生的概率、不同事故后果的发生概率以及不同事故后果的致死率进行输油管道的个人风险计算，使得计算得到的个人风险计算结果更加准确有效，更具参考价值。
附图说明
[0054] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0055] 图1是本发明一实施例提供的输油管道的个人风险计算方法的一种
流程图；
[0056] 图2是在管道泄漏后，根据立即点火、延迟点火、空间受限等因素确定的三种事故类型；
[0057] 图3是受害目标与管道之间的距离示意图；
[0058] 图4是本发明一实施例提供的输油管道的个人风险计算方法的另一种流程图；
[0059] 图5是本发明另一实施例提供的输油管道的个人风险计算系统的结构示意图；
[0060] 图6是本发明又一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0061] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0062] 本发明提供了一种输油管道的个人风险计算方法，本发明综合考虑不同泄漏孔径与不同事故后果进行输油管道的个人风险计算，得到的个人风险计算结果更加具有参考价值。下面将通过具体实施例对本发明提供的输油管道的个人风险计算方法进行详细说明。
[0063] 本发明一实施例提供了一种输油管道的个人风险计算方法，参见图1，该方法包括如下步骤：
[0064] 步骤101：针对输油管道的不同泄漏孔径，确定不同泄露孔径发生泄漏的概率。
[0065] 在本步骤中，输油管道的泄漏孔径一般有4类：小孔、中孔、大孔和破裂。其中，小孔的代表值为6.4mm；中孔的代表值为25mm；大孔的代表值为102mm；破裂的代表值为min[D，406]。各孔径的泄露概率可基于管道企业的历史失效统计确定。例如，基于管道企业的历史失效统计确定的小孔的泄漏概率为5.12×10-5次/(km·a)、中孔的泄漏概率为6.83×10-5次/(km·a)、大孔的泄漏概率为3.45×10-5次/(km·a)、破裂的泄漏概率为1.45×10-5次/(km·a)。
[0066] 需要说明的是，在进行步骤101～105之前，对个人风险计算所需的输油管道相关数据进行收集与
整理，例如，包括管道运行参数、失效事故统计、油品相关属性和管道周边环境等。
[0067] 步骤102：计算管道泄露后泄漏油品发生点燃的概率。
[0068] 在本步骤中，需要说明的是，对于易燃液体的泄漏，泄漏事件的最终后果取决于被点燃的概率，因此本步骤需要计算管道泄露后泄漏油品发生点燃的概率，具体计算方式可参见下述优选实施方式的介绍。
[0069] 步骤103：根据泄漏油品发生点燃的概率，针对输油管道泄漏点燃后的不同事故后果，计算不同事故后果的发生概率。
[0070] 在本步骤中，参见图2，油品泄漏后，根据立即点火、延迟点火、空间受限等因素确定事故后果主要为池火、蒸气云爆炸以及闪火。其中，不同事故后果的发生概率的计算方式可参见下述优选实施方式的介绍。
[0071] 步骤104：计算不同事故后果的致死率。
[0072] 在本步骤中，需要对例如池火、蒸气云爆炸以及闪火等事故后果的致死率进行计算，具体计算方式可参见下述优选实施方式的介绍。
[0073] 步骤105：根据不同孔径泄露发生的概率、不同事故后果的发生概率以及不同事故后果的致死率，计算个人风险。
[0074] 在本步骤中，根据不同孔径泄露发生的概率、不同事故后果的发生概率以及不同事故后果的致死率，计算个人风险，从而综合考虑不同孔径泄露发生的概率、不同事故后果的发生概率以及不同事故后果的致死率进行输油管道的个人风险计算，使得计算得到的个人风险计算结果更加准确有效，更具参考价值。
[0075] 在一种优选实施方式中，上述步骤102具体通过如下方式实现：
[0076] 根据下面第一关系模型组计算管道泄露后油品被点燃的概率：
[0077]
[0078]
[0079] 式中，plight为管道泄露后泄漏油品发生点燃的概率；M为泄漏油品的相对分子质量，kg/mol；C为常数，可取经验值2.205；Q为管道泄漏速率，kg/s；A为泄漏面积，m2；C0为孔口泄漏系数；ρ为油品的密度，kg/m3；p为管道内压，Pa；p0为大气压力，Pa。
[0080] 例如，在本实施例中，油品的相对分子质量为0.114kg/mol，密度为730kg/m3，泄漏为中孔泄漏，孔口泄漏系数为0.65，管道内压为2MPa。将参数代入第一关系模型组中，计算得到油品被点燃的概率为0.32。
[0081] 在一种优选实施方式中，上述步骤103具体通过如下方式实现：
[0082] 根据下面第二关系模型组计算池火、蒸气云爆炸以及闪火三种事故后果的发生概率：
[0083] ppool＝0.8plight
[0084] pVCE＝0.05plight
[0085] pflash＝0.15plight
[0086] 式中，ppool为泄漏油品点燃后池火事故发生的概率；pVCE为泄漏油品点燃后蒸气云爆炸事故发生的概率；pflash为泄漏油品点燃后闪火事故发生的概率；plight为管道泄露后泄漏油品发生点燃的概率。
[0087] 例如，假设管道泄露后泄漏油品发生点燃的概率为0.32，将油品发生点燃的概率为0.32代入上面第二关系模型组的三个式子中，得到池火发生的概率为0.256，蒸气云爆炸发生的概率为0.016，闪火发生的概率为0.048。
[0088] 在一种优选实施方式中，上述步骤104具体通过如下方式实现：
[0089] 根据下面第三关系模型组计算池火事故后果的致死率：
[0090] qpool＝-14.9+2.56ln(tIpool4/3)
[0091] Ipool＝Ipool'V(1-0.058lnr)
[0092] 式中，qpool为池火事故的致死率；Ipool为池火的热辐射通量，kW/m2；Ipool’为池火的表面热辐射通量，kW/m2；V为视角系数；r为受害目标距离事故点的距离(如图3所示)，m；
[0093] 根据下面第四关系模型组计算蒸气云爆炸事故后果的致死率：
[0094] qVCE＝-77.1+6.9ln(ΔP)
[0095]
[0096] 式中，qVCE为蒸气云爆炸事故的致死率；ΔP为冲击波超压值，Pa；r为受害目标距离事故点的距离，m；QT为标准TNT爆源的爆热值，kJ/kg；md为参与爆炸的油品质量；Hd为爆炸热，kJ/kg；
[0097] 根据下面第五关系模型组计算闪火事故后果的致死率：
[0098]
[0099]
[0100] 式中，qflash为蒸气云爆炸事故的致死率；Iflash为闪火的热辐射通量，kW/m2；t为受害目标的暴露时间，s；QH为天然气热值，MJ/Nm3；λ为热传导系数；r为受害目标距离事故点的距离，m。
[0101] 在本实施例中，距管道最近的受害目标距离为20m，将计算所需参数代入上述第三至第五关系模型组中，得到池火的致死率为32％；蒸气云爆炸的致死率为54％；闪火的致死率为21％。
[0102] 在一种优选实施方式中，上述步骤105具体通过如下方式实现：
[0103] 根据下面第六关系模型计算个人风险：
[0104]
[0105] 其中，在计算个人风险时，以距管段最近的受害目标为对象进行计算，上式中，i为泄漏孔径的下标序号i＝1,2,3,4，四类泄漏孔径分别为小孔、中孔、大孔和破裂；j为事故后果的下标序号j＝1,2,3，三种事故后果分别为池火、蒸气云爆炸以及闪火；fi为不同孔径泄露发生的概率，次/(km·a)；pj为不同事故后果的发生概率；qj为不同事故后果的致死率。
[0106] 在一种优选实施方式中，参见图4，所述方法还包括：
[0107] 步骤106：根据计算得到的个人风险以及预先设定的风险接受准则判定个人风险的可接受性。
[0108] 在本步骤中，根据个人风险与下表1所示的风险接受准则，判定管段个人风险的可接受性。
[0109] 表1风险接受准则
[0110]ALARP原则 个人风险值
可接受风险区 IR≤1×10-6
尽可能降低区 1×10-6＜IR≤1×10-5
不可接受风险区 1×10-5＜IR
[0111] 在本实施例中，结合此前得到的不同孔径泄漏概率、不同事故后果发生概率以及事故后果的致死概率，计算得到该实施例中管段的个人风险IR为1.70×10-5次/(km·a)，根据表1的风险接受准则，确定该段的个人风险为不可接受风险，必须采取强制性措施降低风险。
[0112] 可见，本实施例建立了结合不同孔径泄漏概率与不同事故后果发生概率的输油管道个人风险计算模型，使之程序化并适用于工程实际，其计算结果可针对处于运行期的某一管段进行自动化决策，减轻了评价人员的工作量，提高了输油管道个人风险的评价效率。
[0113] 由上面描述可知，与现有技术相比，本实施例以输油管道的历史事故统计资料为
基础，使得计算过程更加客观。结合不同孔径泄漏概率、泄漏油品点燃概率、不同事故后果发生概率以及事故后果的致死概率，解决了计算个人风险考虑因素不全面的现状。以距管段最近受害目标为对象计算个人风险，使得结果具体到某一风险值，再根据风险接受准则，可明确具体管段个人风险的可接受性，利于实现基于风险评价而制定决策的目标，将输油管道的风险管理由被动转为了主动。通过建立一种输油管道的个人风险计算系统，使个人风险的计算过程程序化、自动化，减轻了评价人员的工作量，提高了输油管道个人风险的评价效率。
[0114] 基于相同的发明构思，本发明另一实施例提供了一种输油管道的个人风险计算系统，参见图5，该系统包括：孔径泄漏概率确定模块21、油品泄漏后发生点燃的概率计算模块22、泄漏事故发生概率计算模块23、事故后果致死率计算模块24和个人风险计算模块25，其中：
[0115] 孔径泄漏概率确定模块21，用于针对输油管道的不同泄漏孔径，确定不同泄露孔径发生泄漏的概率；
[0116] 油品泄漏后发生点燃的概率计算模块22，用于计算管道泄露后泄漏油品发生点燃的概率；
[0117] 泄漏事故发生概率计算模块23，用于根据泄漏油品发生点燃的概率，针对输油管道泄漏点燃后的不同事故后果，计算不同事故后果的发生概率；
[0118] 事故后果致死率计算模块24，用于计算不同事故后果的致死率；
[0119] 个人风险计算模块25，用于根据不同孔径泄露发生的概率、不同事故后果的发生概率以及不同事故后果的致死率，计算个人风险。
[0120] 在一种优选实施方式中，所述系统还包括风险评价模块，用于根据计算得到的个人风险以及预先设定的风险接受准则判定个人风险的可接受性。
[0121] 需要说明的是，本实施例所述的输油管道的个人风险计算系统可以用于执行上述实施例所述的输油管道的个人风险计算方法，其工作原理和技术效果类似，具体内容可参见上述实施例的介绍，此处不再赘述。
[0122] 基于相同的发明构思，本发明又一实施例提供了一种电子设备，参见图6，所述电子设备具体包括如下内容：处理器701、存储器702、通信
接口703和总线704；
[0123] 其中，所述处理器701、存储器702、
通信接口703通过所述总线704完成相互间的通信；所述通信接口703用于实现各建模
软件及智能制造装备模块库等相关设备之间的信息传输；
[0124] 所述处理器701用于调用所述存储器702中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例所述输油管道的个人风险计算方法中的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
[0125] 步骤101：针对输油管道的不同泄漏孔径，确定不同泄露孔径发生泄漏的概率。
[0126] 步骤102：计算管道泄露后泄漏油品发生点燃的概率。
[0127] 步骤103：根据泄漏油品发生点燃的概率，针对输油管道泄漏点燃后的不同事故后果，计算不同事故后果的发生概率。
[0128] 步骤104：计算不同事故后果的致死率。
[0129] 步骤105：根据不同孔径泄露发生的概率、不同事故后果的发生概率以及不同事故后果的致死率，计算个人风险。
[0130] 基于相同的发明构思，本发明又一实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述输油管道的个人风险计算方法中的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
[0131] 步骤101：针对输油管道的不同泄漏孔径，确定不同泄露孔径发生泄漏的概率。
[0132] 步骤102：计算管道泄露后泄漏油品发生点燃的概率。
[0133] 步骤103：根据泄漏油品发生点燃的概率，针对输油管道泄漏点燃后的不同事故后果，计算不同事故后果的发生概率。
[0134] 步骤104：计算不同事故后果的致死率。
[0135] 步骤105：根据不同孔径泄露发生的概率、不同事故后果的发生概率以及不同事故后果的致死率，计算个人风险。
[0136] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0137] 以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
