一般天然氣管道包括首站,、壓氣站,、注入站、分輸站,、清管站及以上站場(chǎng)的組合站和線路閥室,。站內(nèi)主要設(shè)備見(jiàn)表2-2。

表2-2 站內(nèi)主要設(shè)備,、設(shè)施組成

    二,、主要危險(xiǎn)源

站場(chǎng)的主要危險(xiǎn)有管道及設(shè)備泄漏、站場(chǎng)設(shè)備故障和控制系統(tǒng)故障等,。

    1. 站場(chǎng)設(shè)備

    由于運(yùn)行壓力較高,，且有不均勻變化，因此存在著由于壓力波動(dòng),、疲勞,、腐蝕等引發(fā)事故的可能；站場(chǎng)均有過(guò)濾設(shè)備,，當(dāng)過(guò)濾分離器的濾芯堵塞時(shí)，如果差壓變送計(jì)失靈，安全閥定壓過(guò)高或發(fā)生故障不能及時(shí)泄放,，就會(huì)造成憋壓或泄漏事故,。站場(chǎng)計(jì)量、調(diào)壓系統(tǒng)的設(shè)備和儀表較多,，若這些設(shè)備和儀表失靈,、法蘭安裝密封不可靠，可能發(fā)生泄漏事故,。站場(chǎng)過(guò)濾及分離設(shè)備效果欠佳或失效,，可造成彎頭減薄或擊穿、閥門(mén)內(nèi)漏,、調(diào)壓系統(tǒng)失效等問(wèn)題,，引起著火、爆炸或爆管等惡性事故,。

    2. 控制系統(tǒng)

    站內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)儀表是實(shí)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)和ESD系統(tǒng)控制的關(guān)鍵,。如機(jī)組運(yùn)行檢測(cè)系統(tǒng)、壓力檢測(cè),、計(jì)量系統(tǒng),、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等,，這些系統(tǒng)及儀表的性能以及日常使用和維護(hù)直接關(guān)系到整個(gè)管道系統(tǒng)運(yùn)行的安全,。

    另外，站內(nèi)控制系統(tǒng)還會(huì)受到雷電天氣的影響,。尤其是在夏季雷電頻發(fā)的地區(qū),，控制系統(tǒng)元件極易發(fā)生因雷擊損壞和強(qiáng)烈的信號(hào)干擾。

    3. 天然氣排放

    管道投產(chǎn),、清管作業(yè),、站內(nèi)設(shè)備檢修、運(yùn)行超壓以及事故狀態(tài)都有少量天然氣采用火炬燃燒或直接向大氣排放的方式放空,，每次排放量從幾立方米至幾十立方米不等,。

    當(dāng)管道排放天然氣與空氣混合達(dá)到爆炸濃度極限時(shí)，存在爆炸危險(xiǎn)和造成大氣局部污染的可能性,?！?/span>

    4. 管道中固體、液態(tài)物

    (1) 固體物

    由于天然氣氣質(zhì)和管道腐蝕等原因,，管道中還有一些固體廢物,，主要有沙粒粉塵和腐蝕物(成分是氧化鐵和少量的其他氧化物如氧化鎂、氧化錳,、氧化鋁)等,。這些固態(tài)物可能會(huì)堵塞過(guò)濾分離器或排污管線,，并對(duì)設(shè)備造成磨損。

固體廢物中的硫化亞鐵還可能對(duì)清管作業(yè)和設(shè)備的檢修造成隱患,，因?yàn)榱蚧瘉嗚F具有自燃性,，一旦接觸空氣在常溫條件下能迅速氧化燃燒。

    (2) 液態(tài)物

    液態(tài)物主要是游離態(tài)水或輕烴類物質(zhì),。游離態(tài)水主要是由于管道施工打壓后干燥不徹底或天然氣凈化廠處理不完全所造成的,；輕烴類物質(zhì)主要是由于運(yùn)行壓力變化而凝結(jié)出的液態(tài)烴。水與天然氣中的酸性氣體結(jié)合對(duì)管道及設(shè)備產(chǎn)生腐蝕,，輕烴排污減壓后汽化處理不當(dāng)可引起著火,、爆炸。

    另外,，天然氣中游離態(tài)水還會(huì)對(duì)設(shè)備和管道造成影響,，具體為：對(duì)管道的腐蝕；產(chǎn)生冰堵,；凍裂設(shè)備,；控制失靈。

    其中水造成控制系統(tǒng)全部或部分失靈的案例很多,，以下只選幾種比較典型的加以分析,。

    ① 由于結(jié)冰導(dǎo)致調(diào)壓撬監(jiān)控級(jí)調(diào)壓閥指揮器失靈，當(dāng)下游達(dá)到設(shè)定值后,，監(jiān)控級(jí)調(diào)壓閥不能自動(dòng)關(guān)閉,，使下游壓力超高，安全截?cái)嚅y關(guān)斷,。

    ② 由于氣體中游離態(tài)水,，發(fā)生冰堵造成安全閥氣源管路堵塞，導(dǎo)致差壓超限而泄壓,。

    ③ 由于氣體中游離態(tài)水,，發(fā)生冰堵導(dǎo)致氣液聯(lián)動(dòng)閥控制單元引壓管堵塞，導(dǎo)致閥門(mén)誤關(guān)斷,。

5. 噪聲

    站場(chǎng)內(nèi)噪聲聲源主要來(lái)自燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)組,、調(diào)壓系統(tǒng)、放空系統(tǒng),、清管系統(tǒng)等,。燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)組、調(diào)壓系統(tǒng)鈞噪聲值比較大,，操作人員每天接觸此噪聲,，如果防護(hù)不當(dāng)，可熊對(duì)操作人員聽(tīng)力造成一定的損傷,；備用電源的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí),、大量放空時(shí)的噪聲都較大,，如果防護(hù)不當(dāng)，也可能對(duì)操作人員的聽(tīng)力造成傷害,。

    6. 其他

    站場(chǎng)內(nèi)還存在著操作人員意外傷害的可能,，如接觸電氣設(shè)備時(shí)可能發(fā)生觸電事故；天然氣泄漏發(fā)生火災(zāi),、爆炸或中毒窒息事故；承壓設(shè)備上的零部件固定不牢或設(shè)備超壓可能發(fā)生物體打擊事故,；加熱設(shè)備運(yùn)行時(shí)可能發(fā)生蒸汽泄漏事故,，使操作人員遭受高溫灼傷。

    三,、各類站場(chǎng)主要危害分析

    1. 壓氣站

    壓氣站的主要設(shè)備是燃?xì)廨啓C(jī)(或調(diào)速電機(jī))——壓縮機(jī)組,，主要故障是因機(jī)組的供油系統(tǒng)、自控系統(tǒng),、供電系統(tǒng)和機(jī)組部件損壞等原因引起的停機(jī),。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約90%的故障是由于操作不當(dāng),、超限運(yùn)轉(zhuǎn)和停電造成的,；約10%的故障是由于機(jī)組的部件損壞造成的，由于部件的損壞和維修的停機(jī)將會(huì)直接影響系統(tǒng)的輸氣能力,。

    (1) 壓縮機(jī)系統(tǒng)火災(zāi)危險(xiǎn)性

    天然氣泄漏和原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生火花(明火)是站場(chǎng)發(fā)生火災(zāi),、爆炸事故的重要原因。壓縮機(jī)系統(tǒng)火災(zāi)危險(xiǎn)性表現(xiàn)為以下幾方面,。

    ① 易形成爆炸性混合物  天然氣通過(guò)缸體連接處,、吸排氣閥門(mén)、軸封處,、設(shè)備和管道的法蘭,、焊口和密封等缺陷部位泄漏，或設(shè)備局部腐蝕穿孔,、疲勞斷裂等,，導(dǎo)致高壓天然氣噴出，與空氣形成爆炸性氣體混合物,，遇火源引起空間的爆炸或火災(zāi),。如入口處發(fā)生抽負(fù)現(xiàn)象，可能會(huì)使空氣從不嚴(yán)密處進(jìn)入設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部,，形成爆炸性氣體混合物,，如遇到火源或經(jīng)壓縮升溫增壓，就會(huì)發(fā)生燃燒甚至爆炸,。

    ② 設(shè)備內(nèi)溫度超高  天然氣經(jīng)壓縮后溫度會(huì)迅速提高,，如果設(shè)備內(nèi)冷卻系統(tǒng)不能有效地運(yùn)行,，會(huì)使?jié)櫥宛ざ冉档停?rùn)滑作用,，使設(shè)備的運(yùn)行部件摩擦加劇,，進(jìn)一步造成設(shè)備內(nèi)溫度超高；,，同時(shí)高溫能使某些介質(zhì)發(fā)生聚合,、分解以致自燃引起火災(zāi)。

    ③ 誤操作  操作人員會(huì)因受心理,、生理或情緒等方面的影響出現(xiàn)操作失誤,。例如壓縮機(jī)發(fā)生事故需緊急停車時(shí)，操作人員因緊張而未能及時(shí)關(guān)閉進(jìn)氣閥,，也會(huì)造成供氣設(shè)備的增壓,，最終導(dǎo)致爆炸。另外,，壓縮機(jī)的出口被人為關(guān)閉或未能及時(shí)清洗的異物堵塞都有可能造成憋壓,，導(dǎo)致壓縮機(jī)發(fā)生物理性爆炸。

    ④ 設(shè)備缺陷  設(shè)備缺陷或故障產(chǎn)生于設(shè)計(jì),、制造,、安裝、運(yùn)行和檢修等的各個(gè)環(huán)節(jié),，主要是由于材質(zhì)及制造工藝不良所致,。例如安全閥被堵塞或損壞而失靈，超壓部位得不到及時(shí)泄放導(dǎo)致的爆炸,；壓力或溫度顯示儀表出現(xiàn)讀數(shù)差錯(cuò)或顯示失真時(shí)引發(fā)的誤操作導(dǎo)致的爆炸,；壓縮機(jī)的受壓部件機(jī)械強(qiáng)度本身不符合要求或因水濁、腐蝕性介質(zhì)等腐蝕,，使其強(qiáng)度下降,，在正常的操作壓力下也能夠引起物理性爆炸。

    (2) 壓縮機(jī)喘振危害

    由于天然氣輸送量不均勻,，離心式壓縮機(jī)常常會(huì)在變工況下運(yùn)行,，當(dāng)流量減少時(shí)，性能(效率,、壓比)發(fā)生變化,；當(dāng)流量小于一定值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的邊界層分離和失速,；如進(jìn)一步減少流量,，將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣流脈動(dòng)和周期性振蕩，出現(xiàn)喘振現(xiàn)象,。

喘振現(xiàn)象不僅影響整個(gè)系統(tǒng)的正常供氣,，而且對(duì)離心式壓縮機(jī)十分有害,。喘振時(shí)由于氣流強(qiáng)烈的脈動(dòng)和周期性振蕩，會(huì)使葉片強(qiáng)烈振動(dòng),，葉輪動(dòng)應(yīng)力大大增加,，使整個(gè)機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，噪聲加劇,，并可能損壞軸承,、密封，進(jìn)而造成嚴(yán)重的事故,。

    引起喘振的原因有兩個(gè)：一是壓縮機(jī)內(nèi)的氣體出現(xiàn)失速,；二是壓縮機(jī)運(yùn)行存在的管網(wǎng)系統(tǒng)特性。

    2. 分輸站

    根據(jù)天然氣分輸調(diào)壓前后壓力和溫度情況,，有些分輸站設(shè)置加熱爐。加熱爐爐膛內(nèi)易積聚泄漏的天然氣,，并形成爆炸性混合物,。加熱爐通風(fēng)置換不良，點(diǎn)火時(shí)造成爐膛爆炸事故曾多次發(fā)生,。另外,，由于加熱爐供熱介質(zhì)液位計(jì)失靈、液位自動(dòng)調(diào)節(jié)及高低液位報(bào)警失靈或操作失誤,，將水燒干而又進(jìn)行誤操作突然加入冷水,，極易引起爐體爆炸，對(duì)人員造成極大傷害,。

    3. 清管站

在正常運(yùn)行時(shí),，獨(dú)立的清管站收發(fā)球系統(tǒng)是與管道干線隔開(kāi)的，一般不影響管道運(yùn)行系統(tǒng)的可靠性,。但清管站與管道連接的閥門(mén)和安裝在管道上的接頭等一旦發(fā)生故障,，將會(huì)影響管道的正常運(yùn)行。此外,，清管出的固體廢物中可能含有硫化亞鐵,，它具有自燃性，如果處理不當(dāng),，可引發(fā)火災(zāi)事故,。

    4. 線路閥室

天然氣管道一般設(shè)置有緊急截?cái)嚅y室，其中包括RTU閥室,。一般位于不同自然和社會(huì)環(huán)境中,，無(wú)人值守，容易受到第三方破壞,；也易受到雷擊,、大風(fēng),、洪水等自然災(zāi)害破壞。另外,，閥室還存在由于選址不良造成維護(hù)條件差,、施工質(zhì)量差造成閥室內(nèi)設(shè)施組裝、防腐等方面出現(xiàn)問(wèn)題,；由于誤操作或其他運(yùn)行問(wèn)題導(dǎo)致緊急截?cái)嚅y誤關(guān)斷等,。

線路閥室故障主要分為導(dǎo)致天然氣泄漏的設(shè)備故障和閥門(mén)無(wú)法按要求操作兩種類型。這兩類故障的發(fā)生概率如表2-3和表2-4所示,。從表中可以看出,，導(dǎo)致天然氣泄漏的設(shè)備故障頻率常小，在確保施工質(zhì)量的前提下,，可以避免事故發(fā)生,。而由于閥門(mén)無(wú)法按要求操作導(dǎo)致故障的頻率較高，有可能影響管道正常運(yùn)行,，造成大量天然氣放空,。

表2-3 線路閥室中導(dǎo)致天然氣泄漏的設(shè)備故障頻率

  ① 表示地上設(shè)備的部件。

    ② WASH為美國(guó)國(guó)家原子能委員會(huì)反應(yīng)堆故障數(shù)據(jù)庫(kù)(1974年),。

    ③ CCPS為美國(guó)化工安全中心的過(guò)程設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫(kù),。

    ④ Hydrocarbon為工程技術(shù)業(yè)務(wù)出版物論壇(ESP Forum)泄漏與火災(zāi)數(shù)據(jù)庫(kù)(1992年)。

表2-4 閥門(mén)無(wú)法按要求操作的故障頻率

① CCPS為美國(guó)化工安全中心的過(guò)程設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫(kù),。