基于修正DEMATEL的同桥并行管道风险评价

目前国内外学者仅针对埋地并行管道安全进行了大量的探索性研究,其他类型管道鲜有涉及。为此,建立同桥并行油气管道间风险评价指标体系,并基于DEMATEL方法分析同桥并行管道因素相互影响关系,构建各指标因素间的综合影响权重模型。评价结果表明:结合DEMATEL方法与变权理论建立了动态权重计算模型,精确反映了各指标的相互影响关系;建立了同桥并行管道风险评价指标体系与各指标风险等级划分标准,基于灰色关联法建立了风险评价模型,精确反映了修正前后的并行管道的风险等级,其评价结果符合工程实际,印证了并行管道内部影响因素的重要性。所得结论可为制定更为有效的管道敷设风险防范策略提供理论指导。

黄土湿陷过程下埋地油气管道力学行为有限元模拟

针对黄土遇水后湿陷产生陷穴并引起埋地管道悬空这一过程中管道的力学行为,以基于弹塑性地基的黄土湿陷区悬空管道力学模型为基础,从湿陷原因和机理出发,建立三维有限元实体模型,模拟了土体湿陷过程和沉降变形,模拟计算结果与理论值和实测值进行了比对验证;进一步的计算和回归分析得到了管道最大位移、最大von Mises应力与地表土体湿陷沉降量的变化规律,同时也得到了最终湿陷情况下管道的von Mises应力分布和湿陷区范围的影响。结果表明:土体湿陷沉降是管道和土体共同作用的结果,湿陷前期管道与土体一起运动,位移和应力增加较快,而管道下方土体脱离管道产生陷穴后则增长较慢;管道最大位移和土体湿陷沉降量间呈对数函数关系,而管道最大von Mises应力和土体湿陷量呈指数函数关系;湿陷区管段向下弯曲变形会在3个位置形成应力集中区,湿陷区范围增大会引起管道应力和变形的明显增加,且3个区域的最值分布有所不同。

基于风险可接受性的输油管道环境损失风险管理研究

针对油品管输时,由于管道失效泄漏造成环境污染这一潜在环境损失风险,需要基于风险可接受性理论进行风险决策,实现该类风险管控资源的合理分配。首先,采用失效概率—内梅罗污染指数曲线结合ALALRP原则,确定了输油管道路由环境中5种环境介质损失风险的可接受标准;然后提出了基于风险可接受性的输油管道环境损失风险缓解决策流程,并利用成本效益分析,推导了风险决策的数学模型,最终形成一整套风险管理模型。案例分析表明:所形成的风险可接受标准能更精准管控资源,对有效提高我国输油管道环境损失风险管理水平有一定意义。

油气管道经济损失风险可接受准则研究

对于石油和天然气管道,风险评估的目的是降低风险而不是消除风险。就管道结构而言,要达到绝对的安全即所谓的零风险只是理想目标,成本高且技术上难以达到。探讨和确定了我国油气管道经济损失风险可接受准则。使用模糊故障树计算得出基于定量风险的管道的可忽略失效风险PC1≈4.083×10-6与最大可接受失效风险PC2≈3.329×10-3。基于此,提出了油气管道经济损失风险可接受准则制定方法,采用P-L曲线结合ALARP原理确定了油气管道企业职工伤亡事故经济损失风险可接受准则。获得的石油和天然气管道失效可接受风险准则的数量级与国内外化工行业特殊设备风险的现行可接受标准相同,但要达到国外现有风险水平还需要增加风险投入。

非随机过程的地震激励下埋地压力管道的非概率可靠性分析

在地震工程中,利用传统的随机过程模型来建立动态不确定荷载的随机过程模型,需要大量的时间历程实验样本。基于地震记录因受成本或实际因素限制导致的样本贫乏,且传统的随机过程的求解计算量巨大,提出了以非概率的集合理论凸方法为理论基础的非随机过程,以解决实际工程对地震荷载随机过程函数分布形式的灵敏问题;针对实际地震荷载的非平稳性随机性特征,结合区间模型和强度包络函数,建立了区间非平稳地震荷载模型;根据地面运动的时域非平稳特征,结合非随机过程振动理论,推导了埋地管道的动力响应;为了求解出的埋地管道在内压作用下的管道强度,采用了von-Mises第四强度理论,建立了非随机过程地震荷载下的埋地压力管道动力响应式;根据理论分析出的简化公式,结合非概率可靠性理论,针对某成品油管道进行了非概率可靠性实例分析。研究结果表明:在小样本情况下,利用凸模型理论可处理荷载的时变不确定性,可进行结构的非概率可靠性分析;这对只有小样本的实际工程的抗震可靠性分析具有指导作用,对建立地震激励下的结构的响应设计体系研究具有积极意义。

城市燃气事故生命损失风险可接受标准研究

为提高我国城市燃气风险管理水平,帮助风险管理者科学地分配维护资源,探讨提出了我国城市燃气事故生命损失风险可接受标准;采用AIR指标法确定了个人风险可接受标准范围为(2.397 3×10^(-7),4.794 7×10^(-7));运用F-N曲线法结合ALARP原则,确定了社会风险可接受标准,最大可接受风险的截距为4.794 7×10^(-7),可忽略风险的截距为4.794 7×10^(-8);利用生活质量指数推导模型,计算了达到城市燃气事故可忽略风险水平的最优安全投入成本;基于风险动态原则,分析提出了风险可接受标准的更新办法。研究结果表明:我国城市燃气行业可接受风险水平低于煤矿、大坝、化工等危险行业的可接受风险水平;虽然我国城市燃气事故死亡率逐年降低,但要达到可忽略的风险水平,每年还需大量安全资金投入。

随机时空地震载荷下长输埋地压力管道的响应分析

传统长输管道的抗震研究仅考虑随时间变化的一致地震激励,而客观上长输管道遭受的地震载荷是随时间和空间同时变化的四维时空激励。为此,从统计学的角度将其作为随机过程和随机场进行研究,考虑场地类型的影响,基于随机过程的随机地震功率谱模型——Clough-Penzien模型的正交展开和随机场的半理论半经验模型,建立了适合于实际工程的随机时空地震载荷的数学模型,进行多点激励下的管道响应分析,结合von-Mises第四强度理论进行埋地压力管道的应力分析,并以某长输埋地压力管道为例,进行了数值模拟与分析。研究结果表明:(1)对于长输管道而言,非一致地震激励下的响应大于一致激励下响应的影响;(2)四维时空地震场域的耦合响应可以基于地震数据和模型处理后再进行分析;(3)地震作用下长输管道的响应具有随机时空的特性。结论认为:长输埋地压力管道在遭受地震载荷时,科学合理的分析设计方式需要同时考虑时空效应的影响;所建立的随机时空地震载荷模型,对于长输管道抗震设计具有重要的参考价值。

基于故障树的油气集输管道腐蚀失效分析

鉴于油气集输管道腐蚀失效频率高,需要准确有效地分析腐蚀失效原因。通过建立故障树并进行结构重要度分析,确定集输管道腐蚀失效的原因;利用层次分析法(AHP)确立专家评判权重,运用模糊集理论建立集输管道腐蚀失效概率计算模型进行定量分析。结果表明:系统中外腐蚀的最小割集数量最多,应加强对外腐蚀的预防;根据结构重要度排序得出,应先对管道抗蚀性差、人为破坏以及运行变差制定防护措施,可通过提高管材防腐蚀能力、提高巡线频率、增加防腐绝缘层等,防止腐蚀失效事故的发生。集输管道腐蚀失效概率计算模型为油气田集输管道的完整性管理的开展提供了科学的指导。

埋地管道受地面堆载作用的安全分析

针对地面堆载是否会使管道失效的问题,以X80埋地管道为研究对象,选用vonMises屈服准则作为管道的失效准则,通过简化建立管土相互作用的三维立体模型,将地面堆载视为均布荷载全部作用于管土模型上,选取不同的管道埋深、堆置物重度、堆置高度的参数来研究这三种因素对管道应力的影响,并运用仿真软件ABAQUS对模型进行有限元分析。研究结果表明,地面堆载对埋地管道的影响不容忽略,堆载高度的变化对埋地管道影响小,堆载重度的变化对管道应力的影响更加显著。在实际工程中,若不能避免要在埋地管道上大量堆放物品时,建议仅堆放像砂土、混凝土等重度较小的堆置物,保守建议存在可能出现堆载区域的埋地管道的埋深不应超过3 m。