基于故障树分析的长输管道定量风险评价方法研究

论文摘要

纵观管道运输行业多年的发展,压力管道事故频发,压力管道安全形势严峻,引起了社会的强烈反响。因此,管道系统的后期管理、可靠性分析及风险评价为各方面所重视,发展和完善这些技术刻不容缓。通过对管道失效事件类型和后果的分析后强调在有效控制风险的选项中,预防是最重要的。管道风险分析的基点是在对历史事故数据分析的基础上进行风险识别及确认。分析了管道类型分类应考虑的条件和主要风险。同一管道不同管段的划分能准确了解各薄弱环节,捕捉减少风险的最佳时机,将风险因素控制在管理者容许的风险范围之内。故障树分析是适用于大型复杂系统的可靠性和安全分析的一种技术。应用故障树分析的原理建立了基于破裂和穿透两种失效形式的长输油气管道故障树,对故障树进行定性分析,求出最小割集,识别了引起管道失效的主要影响因素。故障树分析法从本质上讲是一个容易进行定量计算的定性模型,因此,可以用故障树模型进行管道定量风险分析。长输管道系统中由于缺乏足够的现场数据及实验数据,因此利用模糊故障树分析法对长输管道系统进行分析。以长输管道主要风险因素故障树为模型,采用三角模糊数表示事件发生的概率,计算管道失效概率,并将模糊重要度分析的新方法——中值法引入长输管道系统的故障树分析中来,给出了计算方法及步骤,并用模糊重要度法对故障树基本事件进行排序。这种方法为处理长输管道故障树中的模糊问题提供了一种研究思路。运行中的油气管道是一个复杂的系统,这个系统中部分信息已知,部分信息未知,因而可以将它看作是一个灰色系统。同样以长输管道主要风险因素故障树为模型,运用灰色系统理论中的灰关联分析进行故障树诊断的综合分析。通过进行关联度计算及排序,对各种故障模式发生的可能性大小做出了判断。这种方法为控制事故的发生、处理事故的轻重缓急、改进系统可靠性和安全性提供了理论依据。本文的结论和观点:首先应该借鉴国内外已有数据、经验,将管道分类分段细化,建立每个管段的独立简化故障树;然后进行定性定量分析,找出薄弱管段和风险因素,并进行风险因素大小排序,从而为管道的风险管理提供具体的理论数据基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 现役油气长输管道运行现状
• 1.3 压力管道安全形势
• 1.3.1 典型压力管道的失效事故
• 1.3.2 燃气压力管道安全形势
• 1.3.3 压力管道事故多发的原因
• 1.3.4 我国压力管道安全监察体制及对策
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 压力管道风险评价相关技术研究现状
• 1.4.1.1 压力管道风险评价的起源和发展
• 1.4.1.2 压力管道风险评价方法
• 1.4.2 压力管道风险评价技术的应用
• 1.4.3 压力管道风险评价技术的发展趋势
• 1.5 论文研究内容简介
• 1.5.1 论文选题的来源和意义
• 1.5.2 论文的研究内容
• 1.5.3 论文的主要创新点
• 1.6 本章小结
• 第2章 压力管道风险管理理论及其关键技术研究进展
• 2.1 压力管道风险管理理论的系统提出
• 2.1.1 风险概述
• 2.1.2 风险管理概述
• 2.1.3 国外压力管道风险管理研究现状
• 2.1.4 国内压力管道风险管理研究现状
• 2.1.5 压力管道风险管理理论体系的系统提出
• 2.2 压力管道风险识别
• 2.2.1 压力管道风险识别的特点和原则
• 2.2.2 压力管道风险识别的方法和过程
• 2.2.3 压力管道失效分析
• 2.3 压力管道风险分析
• 2.3.1 失效概率的计算
• 2.3.2 失效后果的计算
• 2.4 压力管道风险估算
• 2.5 压力管道风险评价
• 2.6 压力管道风险决策
• 2.7 压力管道风险控制
• 2.8 压力管道风险管理地理信息系统
• 2.9 压力管道风险管理关键技术研究进展
• 2.10 本章小结
• 第3章 长输管道风险因素统计分析
• 3.1 长输管道风险
• 3.1.1 长输管道系统功能
• 3.1.2 长输管道事故原因
• 3.1.3 从重要事故中得到的经验和教训
• 3.2 事故数据来源
• 3.2.1 数据收集
• 3.2.2 事故数据来源
• 3.2.3 事故数据来源报告标准
• 3.2.3.1 天然气
• 3.2.3.2 危险液体
• 3.2.4 管网的发展和特点
• 3.2.4.1 天然气
• 3.2.4.2 危险液体
• 3.3 事故频率数据
• 3.3.1 性能指标
• 3.3.2 全失效频率
• 3.3.2.1 天然气
• 3.3.2.2 有害液体
• 3.3.3 因素的失效频率
• 3.4 事件后果
• 3.4.1 伤亡比率
• 3.4.2 世界范围内的伤亡事件
• 3.4.3 西欧石油工业的泄漏
• 3.5 讨论
• 3.6 本章小结
• 第4章 长输管道风险的故障树分析法研究
• 4.1 故障树分析法
• 4.1.1 故障树分析法简介
• 4.1.2 故障树分析法的应用及其研究现状
• 4.2 长输管道故障树的建立
• 4.3 长输管道故障树定性分析
• 4.3.1 基本认识
• 4.3.2 最小割集
• 4.3.3 管线失效的主要影响因素
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于模糊理论的长输管道故障树定量分析
• 5.1 模糊故障树定量分析
• 5.1.1 随机性与模糊性
• 5.1.2 整体思路
• 5.2 三角模糊数
• 5.3 长输管道主要风险因素故障树
• 5.4 求顶事件模糊概率可能性分布
• 5.5 模糊重要度分析
• 5.6 讨论
• 5.7 本章小结
• 第6章 基于灰色理论的长输管道故障树定量分析
• 6.1 灰关联分析
• 6.1.1 灰关联度
• 6.1.2 故障模式识别中的灰关联分析原理
• 6.2 灰关联分析在故障树分析中的引进
• 6.3 长输管道主要风险因素故障树灰关联度分析
• 6.3.1 求解最小割集
• 6.3.2 给出特征矩阵
• 6.3.3 给出待检模式向量
• 6.3.4 计算关联度
• 6.4 讨论
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 全文结论
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读博士学位期间所出版的专著
• 附录 B 攻读博士学位期间所发表的论文
• 附录 C 攻读博士学位期间成果鉴定