老齡輸油管道安全評估與維修決策方法及應(yīng)用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文結(jié)合國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局計劃課題“油氣管道結(jié)構(gòu)安全運行數(shù)字化技術(shù)研究”?;诮Y(jié)構(gòu)可靠性分析和維修決策理論,系統(tǒng)開展了老齡輸油管道安全評估與維修決策關(guān)鍵技術(shù)研究,在管道模糊風(fēng)險分析與安全評估新方法、老齡管道系統(tǒng)安全綜合評估、老齡管道腐蝕可靠性分析、老齡穿跨越管道結(jié)構(gòu)安全分析,以及老齡管道結(jié)構(gòu)檢測及維修規(guī)劃等方面取得了較大的研究進展,主要的研究成果總結(jié)如下: 1老齡輸油管道系統(tǒng)安全綜合評估體系研究 鑒于老齡輸油管道系

2、統(tǒng)的高維性、復(fù)雜性、開放性及動態(tài)性等特征,從系統(tǒng)觀點出發(fā),提出了老齡輸油管道復(fù)雜大系統(tǒng)的概念,按照孕育事故環(huán)境、事故致因和事故后果等理論進行老齡管道系統(tǒng)安全分析?;诶淆g輸油管道人-機-環(huán)境的系統(tǒng)安全問題,探討了老齡輸油管道的風(fēng)險特征及安全綜合評估的基本內(nèi)容,確定了涵蓋老齡管道系統(tǒng)的5大主要因素:第三方破壞、腐蝕、安全余量、誤操作和自然災(zāi)害,構(gòu)建了一個適于老齡輸油管道較完整的安全指標(biāo)體系。其中,從水文地質(zhì)、地震和腐蝕方面,進行了老齡管道

3、穿跨越工程的安全因素分析。 基于老齡管道系統(tǒng)自然災(zāi)害的種類、影響與失效模式,將風(fēng)險分析方法與結(jié)構(gòu)的抗災(zāi)害能力相結(jié)合,探討了集自然災(zāi)害、管內(nèi)介質(zhì)、人因環(huán)境以及預(yù)防和響應(yīng)分析于一體的基線風(fēng)險評估系統(tǒng),從而有助于老齡管道系統(tǒng)自然災(zāi)害評估模式向新評估模式轉(zhuǎn)變,為定量評估老齡管道結(jié)構(gòu)安全可靠性奠定基礎(chǔ)。 2老齡輸油管道系統(tǒng)安全可靠性評估方法研究 鑒于目前管道安全可靠性分析方法存在的不足,提出了基于SCGM的模糊風(fēng)險分析方法

4、,為管道模糊風(fēng)險分析的精細(xì)評估創(chuàng)造了新途徑;綜合考慮共性因素和個性因素,提出了一種基于故障樹的管道安全模糊綜合評價集成方法;通過將SPA引入管道安全系統(tǒng)評價領(lǐng)域,提出了一種全新的基于SPA安全綜合評價模型。針對傳統(tǒng)的平面靜態(tài)評估方法所存在的不足,提出了基于CN綜合評估及其PCN的發(fā)展趨勢評估是一種立體的、單樣本的、動態(tài)的和可再評估方法。 從內(nèi)部檢測信息獲取方式的不同,提出了將老齡管道分為不可用內(nèi)部檢測裝置的管道和可用內(nèi)部檢測裝置

5、的管道。綜合當(dāng)前所提出的最新的動態(tài)安全評估方法,針對上述兩類老齡管道分別提出了“合于使用”的兩類可靠性評估方法。 基于老齡管道各種失效模式,開展了老齡管道腐蝕可靠性分析,對各參數(shù)間的相互作用對老齡管道系統(tǒng)可靠性的影響及其敏感性分析;建立了腐蝕疲勞壽命模型;綜合考慮在線檢測數(shù)據(jù)的不精確性與管道材料特性、操作載荷以及由腐蝕增長 率導(dǎo)致管線狀態(tài)的不確定性,提出了一種基于模糊概率人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的老齡輸油管道可靠性評估模型。采用可靠

6、性分析方法,結(jié)合“合于使用”評估,給出了腐蝕管道動態(tài)失效概率評估方法。 3老齡輸油管道穿跨越段的結(jié)構(gòu)安全分析研究 考慮到在地質(zhì)不穩(wěn)定區(qū)受滑坡、沉陷、坍塌等自然災(zāi)害破壞性影響,根據(jù)彈性地基梁理論建立了土壤沉陷形成管跨段力學(xué)計算模型,其中管土交互作用通過非線性彈簧單元模擬,采用有限元分析方法計算出了在不同跨長、不同埋深、不同壁厚和不同外徑等情況下應(yīng)力分布狀況,并由此給出了管道失效的臨界長度??紤]埋地管道與土壤之間的非線性交互,

7、建立彎頭地段埋地管道模型,對彎管的彎頭、過渡段和公路埋設(shè)段進行了應(yīng)力分析;建立了考慮管土交互的地震載荷作用下管道響應(yīng)有限元計算模型,并從地震斷裂帶和地震波作用下的管道進行結(jié)構(gòu)分析,為陸上埋地管道抗震性能安全評估提供了重要的參考依據(jù)。 4老齡輸油管道結(jié)構(gòu)檢測及維修規(guī)劃研究 考慮檢測與維修效果的可靠性分析模型是老齡管道時變可靠性分析的基礎(chǔ),提出了多種考慮檢測與維修效果的可靠性分析模型:壽命模型、失效率模型和壽命可靠性模型等,

8、對老齡管道的維修效果進行分析。 描述和對比老齡管道結(jié)構(gòu)衰退和維修模型,考慮結(jié)構(gòu)衰退過程所存在的不確定性,從不完備性考慮,將半Markov模型、統(tǒng)計過程或與時間相關(guān)的可靠性指標(biāo)作為失效率函數(shù)建立了動態(tài)衰退模型,提出了一個有助于優(yōu)化評估老齡管道的修復(fù)、更換、檢測和條件評估的整體框架。 考慮檢測儀器和維修準(zhǔn)則所存在的不確定性,采用Markov過程給出了新缺陷的檢測與維修規(guī)劃,同時結(jié)合“合于適用”評估方法,開展了老齡輸油管道完整

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