基于效用函数天然气管道可靠性研究

【摘要】：陆上天然气输送埋地管道由于腐蚀导致的失效必然会给国家和人民造成相应的经济财产损失。虽然管道公司最为关心的是管道安全可靠性的运行,但由于经济实力和人员投入的局限,不可能也没有必要盲目提高腐蚀管段的安全可靠度或者对存在缺陷的在役管道提前进行维修和更换。为了保证天然气腐蚀管道能够经济安全可靠地运行,本文基于效用函数理论对腐蚀管道的安全可靠性进行研究,论文的主要研究内容概括如下:首先,通过对天然气管道事故及原因进行分析,引出对腐蚀管道的可靠性研究。文中研究了腐蚀天然气管道的剩余强度和剩余寿命,采用ASME B31G修正准则获得腐蚀管道的剩余强度,基于该剩余强度采用灰色马尔可夫理论对腐蚀管道剩余寿命进行预测。为了能保证腐蚀管道可靠运行的经济性,本文引入效用函数理论来研究腐蚀管道如何经济可靠的运行。然后,为取得效用函数理论研究所需的缺陷管道失效时的外部损失值,建立了腐蚀管段失效概率模型,对缺陷管道进行风险评估分析,依据建立的失效危害模型,对管道失效后所引起的经济损失、生命损失和环境损害三方面进行定量计算分析,并依据风险值、损失量和相应概率三者之间的关系进行定量评估以得到管道失效时的外部损失值。其次,基于获得的天然气管道剩余寿命预测值,运用效用函数理论以牺牲腐蚀管道的剩余寿命为前提,确定管道公司提前更换有剩余寿命的管段所带给公司的内部经济损失值,对比分析外部损失值和内部经济损失,确定出更换腐蚀管段的最佳时机。最后,通过实例分析,验证了所提出方法的有效性。 【关键词】：天然气管道 可靠性 效用函数 风险评估 泄漏后果
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE988.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.1.1 研究背景8-9
• 1.1.2 研究目的与意义9-10
• 1.2 国内外管道研究10-13
• 1.2.1 国外研究10-12
• 1.2.2 国内研究12-13
• 1.3 研究内容13-14
• 1.4 技术路线14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 2 天然气腐蚀管道事故分析及效用函数理论16-22
• 2.1 天然气的成分及其特性16-17
• 2.1.1 天然气的成分16
• 2.1.2 天然气的特性16-17
• 2.2 天然气管道事故的特点及原因分析17-21
• 2.2.1 天然气腐蚀管道事故特点17
• 2.2.2 天然气腐蚀管道失效原因分析17-21
• 2.3 效用函数理论21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 天然气管道运行可靠性研究与分析22-38
• 3.1 管道的可靠性概念22-24
• 3.1.1 可靠性定义22
• 3.1.2 管道可靠性指标22-24
• 3.2 腐蚀管道的剩余强度研究24-31
• 3.2.1 ASME B31G修正准则25-28
• 3.2.2 API 579准则28
• 3.2.3 失效评估图法28-30
• 3.2.4 有限元分析方法30-31
• 3.3 缺陷管道的剩余寿命预测31-35
• 3.3.1 灰色马尔可夫理论下的管道剩余寿命31-34
• 3.3.2 经济寿命理论下的管道剩余寿命34-35
• 3.4 效用函数在腐蚀管段可靠性上的具体研究分析35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 4 天然气管道失效风险评估38-62
• 4.1 风险评估38-40
• 4.1.1 风险评估的分类38-39
• 4.1.2 风险评估的步骤39-40
• 4.2 失效频率与失效概率模型40-43
• 4.2.1 天然气腐蚀管道失效频率40-42
• 4.2.2 失效概率模型42-43
• 4.3 管道失效模式下危害模型及其后果分析43-60
• 4.3.1 管道各失效模式下危害模型建立43-53
• 4.3.2 效用函数理论下各失效模式下失效后果分析53-60
• 4.4 本章小结60-62
• 5 效用函数在管道可靠性研究上的应用62-70
• 5.1 管道失效损失62-66
• 5.1.1 管道公司内部经济损失值AV62-63
• 5.1.2 管道公司的外部损失值BV63-66
• 5.2 应用案例66-68
• 5.3 本章小结68-70
• 6 结论与展望70-72
• 6.1 结论70-71
• 6.2 展望71-72
• 致谢72-74
• 附录74-76
• 参考文献76-80

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