预先危险性分析在天然气增压工程中的应用
Outline:
杨琴1
,
徐琦2
,
唐伟1
,
余清秀1
1. 中国石油西南油气田公司安全环保与技术监督研究院;
2. 中国石油西南油气田公司蜀南气矿
收稿日期：2011-03-02；修回日期：2011-09-26
摘要：通过分析活塞式天然气压缩机的主要危险及产生原因，判别其危险等级、提出消减及控制危险的对策措施。介绍了预先危险性分析方法在天然气增压工程中的具体应用，其分析结果可供安全评价及安全生产管理参考。
关键词：预先危险性分析 天然气压缩机 安全评价
Application of preliminary hazard analysis in natural gas boosting project
Outline:
Yang Qin1
,
Xu Qi2
,
Tang Wei1
, et al
1. Safety, Environmental Protection and Technical Supervision Institute of PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company;
2. Southern Sichuan Gas District of PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company
Abstract: In this paper, the major hazards and the relevant causes for the piston type natural gas compressor are first analyzed to judge the hazard level and to put forward the hazard reduction and control measures, and then preliminary hazard analysis(PHA) as an advanced hazard reduction and control measure applied in natural gas boosting project is introduced, and the analysis results are available for reference in safety assessment and safety production management.
Key words:
preliminary hazard analysis (PHA) natural gas compressor
气田进入开发后期挖潜生产阶段，气层压降明显，采出的天然气不能靠自身自然能量输送，为挖掘低压气井潜力，满足生产和输送要求，需设置井场压气站将低压天然气增压至规定压力再输送到天然气处理厂或者输气干线首站，这种压气设备多为天然气压缩机[1]。通过采用压缩机增压输送，可降低气井(气水井)井口流动压力，进一步提高气藏采收率。本文以增压工程中的重点设备天然气压缩机为例，介绍了预先危险性分析方法的应用，并提出了该方法应用的注意要点。
1 预先危险性分析方法简介
预先危险性分析(PHA)是在进行某项工程活动之前，如设计、施工、生产或检修等，对工程存在的各种危险因素的类别、分布、出现条件以及事故可能造成的后果进行宏观、概略分析的系统安全分析方法。一般是利用安全检查表、经验和技术先查明危险因素存在方位，然后识别使危险因素演变为事故的触发因素和必要条件，对可能出现的事故后果进行分析，并采取相应的措施。
1.1 预先危险性分析步骤
(1) 熟悉对象系统。尽可能确切了解对象系统的生产目的、工艺流程、生产设备、物料、操作条件、辅助设施、环境状况等资料，收集类似系统的工艺、设备和事故统计资料。
(2) 分析危险、有害因素和触发事件。从工艺流程、有害物料、设备故障、人员失误以及外界影响等方面分析系统存在的危险、有害因素。触发事件是系统存在的危险、有害因素导致事故发生的条件，是事故发生的直接原因。
(3) 推测可能发生的事故类型和危害程度。
(4) 确定危害后果的危险等级。按照事故的危险或危害程度，将危险、有害因素划分为四个危险等级。
(5) 制定相应的安全措施。按照危险等级的轻、重、缓、急，采取相应的对策措施。
1.2 危险性等级的划分
为了衡量危险性的大小及其对系统的破坏程度，将各类危险性划分为4个等级，见表 1。
表 1
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表 1 预先危险性分析等级划分
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2 预先危险性分析在天然气增压工程中的应用实例[2]
在天然气增压过程中，目前常用的压缩机有离心式压缩机和往复式压缩机。离心式压缩机具有转速高、功率大、排量大、压比低、流量和压力调节能力差等特点，适用于工况恒定的长输管道增压，不适应工况变化大的气田增压开采。往复式压缩机具有转速低、功率小、排量小、压比高、流量和压力调节范围大等特点，适用于工况变化较大的气田增压开采。本节针对目前气田增压工程应用较多的往复式压缩机进行预先危险性分析。
2.1 往复式压缩机发生燃烧爆炸事故的预先危险性分析
往复式压缩机发生燃烧爆炸的主要原因有设计、制造、安装和维护不合理，气体泄漏、高温高压下积炭自燃、液体冲击、误操作和违章作业等。压缩机的燃烧爆炸危险性极大，不但严重影响安全稳定生产，造成重大的经济损失，还可能造成人员伤亡和建筑物的毁坏。具体分析结果见表 2。
表 2
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表 2 往复式压缩机发生燃烧爆炸预先危险性分析表
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2.2 往复式压缩机发生机械事故的预先危险性分析
往复式压缩机主要的机械事故有：活塞塞杆断裂、气缸开裂、气缸和气缸盖破裂、曲轴断裂、连杆断裂和变形、连杆螺栓断裂、活塞卡住与开裂、机身断裂和烧瓦等，压缩机零部件的损坏可造成破坏性事故，有时还会毁坏整个增压站、压缩机房和建筑物，甚至造成人员伤亡。具体分析见表 3。
表 3
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表 3 往复式压缩机发生机械事故预先危险性分析表
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2.3 往复式压缩机发生机械伤害事故的预先危险性分析
往复式压缩机发生机械伤害事故主要来自于传动部件和旋转部件，若防护装置缺失或存在缺陷，部件的机械碎片飞出都将对人造成机械伤害。具体分析见表 4。
表 4
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表 4 往复式压缩机发生机械伤害预先危险性分析表
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2.4 压缩机发生触电事故的预先危险性分析
目前，往复式压缩机采用的两类动力设备为电动机和天然气发动机，若绝缘不良、电气保护接地缺失或有缺陷，人体接触带电体可导致人员触电。具体分析见表 5。
表 5
表 5 往复式压缩机发生触电事故的预先危险性分析表
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表 5 往复式压缩机发生触电事故的预先危险性分析表
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根据以上分析可看出往复式压缩机的主要潜在重大事故是燃烧爆炸和机械事故，事故后果是非常严重的。预防压缩机重大事故的安全措施主要有：设计、制造方面的安全技术措施；操作、维护方面的安全措施和安装、检修方面的安全措施等。
3 结语
应用预先危险性分析时，评价的合理性和完善性受评价人员的主观影响较大，因而评价人员对各个评价系统(工程、项目)的熟悉程度和实际经验是至关重要的。
在应用预先危险性分析时，首先要收集足够充分的相关资料，对分析的对象应有足够的认识和了解，并具备分析对象的相关专业知识，才能避免分析的遗漏，保证分析的准确性。其次，危险性等级分级的依据要充分，提出的应对措施要有针对性和可操作性。
预先危险性分析的适用范围广，可用于识别和分析系统(工程、项目)可能对人、物、环境造成影响的潜在的危险有害因素。它是一种简便、容易掌握和操作的分析方法，运用预先危险性分析所得出的安全措施具有考虑全面、针对性强等特点。因此，它是减少、预防事故发生，实现系统安全的有效手段。
在安全预评价中，预先危险性分析结果中关于设计、选型、制造、安全设施方面的对应措施可用于检查可行性研究报告中的相关论述，若有缺项，可在报告的安全对策措施建议中的安全设计技术措施章节中提出，对于设备安装、检修、维护、运行操作方面的措施可作为项目施工、运行阶段的安全技术措施提出。这样提出的安全对策措施建议才具有针对性、全面性，避免重要的遗漏。
在安全生产管理过程中针对预先危险分析结果，做好往复式压缩机设计、制造、运行、维护、检修各个环节的安全技术措施和管理才能避免各类事故的发生。
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刘相臣、张秉淑.化工装备事故分析与预防.北京: 化学工业出版社, 2011-01.
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2012, Vol. 41