[發(fā)明專利]深水立管系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)維修決策優(yōu)化的人因可靠性平衡法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810221237.0
• 申請日: 2018-03-17
• 公開（公告）號: CN108710946B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟丹;全洪珠;劉妍;李秋義;阮雪景
• 申請（專利權(quán)）人: 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06N7/06
• 分類號: G06N7/06;G06Q10/06
• 代理公司: 北京匯捷知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本發(fā)明公開了深水立管系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)維修決策優(yōu)化的人因可靠性平衡法，將深海平臺SCR分段作為風(fēng)險(xiǎn)維修決策單元；選取維修決策單元進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識別；進(jìn)行單元瞬態(tài)失效概率分析，同時(shí)進(jìn)行極端環(huán)境荷載作用下過載應(yīng)力斷裂失效概率分析、極端環(huán)境荷載作用下過載疲勞斷裂失效概率分析和上段外腐蝕失效概率分析；單元失效后果評估進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析；反算單元維修周期；基于人因可靠性平衡法的成組維修策略優(yōu)化。本發(fā)明的有益效果是以三種人因失誤概率的總和，與最大可接受人因失誤概率的比較作為維修分組的判斷準(zhǔn)則，對按維修周期排序的單元進(jìn)行維修分組，實(shí)現(xiàn)立管風(fēng)險(xiǎn)維修策略的優(yōu)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于深海勘探技術(shù)領(lǐng)域，涉及深水立管系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)維修決策優(yōu)化的人因可靠性平衡法。

背景技術(shù)

深海平臺鋼懸鏈線立管(簡稱SCR——Steel Catenary Riser)作為連接海底油氣資源和海面油氣儲運(yùn)裝置的重要部件，是深海平臺裝置服役環(huán)境最為惡劣的部分之一。深海內(nèi)波、畸形波、臺風(fēng)和臺風(fēng)浪等具有很大程度時(shí)變性和不確定性的環(huán)境荷載都將成為威脅立管安全運(yùn)行的重要因素。同時(shí)深海平臺SCR內(nèi)部高溫高壓的石油天然氣等工作介質(zhì)荷載也對立管有著極大的破壞作用。深海平臺SCR在這些復(fù)雜荷載的作用下，往往會產(chǎn)生大尺度的強(qiáng)非線性運(yùn)動響應(yīng)，即使在立管設(shè)計(jì)過程中采用了增大安全系數(shù)或提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等措施，仍會發(fā)生屈曲破壞、疲勞斷裂破壞和過載斷裂破壞等失效事故。而一旦發(fā)生破壞，不僅會因?yàn)榫S修或更換成本高昂以及停產(chǎn)而造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，而且還會造成巨大的人員傷亡和嚴(yán)重的環(huán)境污染。

因此，深海資源開發(fā)過程中必須采取措施確保深海平臺SCR系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。然而，深海平臺SCR運(yùn)行過程中影響其破壞失效的風(fēng)險(xiǎn)因素眾多，并且具有隨機(jī)性和模糊性，導(dǎo)致難以采用模型試驗(yàn)或數(shù)值模擬等常規(guī)方法來準(zhǔn)確進(jìn)行深海平臺SCR系統(tǒng)的安全性評估。以可靠度分析為代表的傳統(tǒng)安全評估方法，由于忽視了深海平臺SCR系統(tǒng)潛在的失效風(fēng)險(xiǎn)，以及對潛在風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化為實(shí)際災(zāi)害事故后的影響無法衡量等不足，已經(jīng)不能較好地適應(yīng)深海平臺SCR系統(tǒng)的安全性評估要求。于是，迫切需要一些新型的方法來取代或完善已有的安全性評估手段。而風(fēng)險(xiǎn)分析方法的出現(xiàn)則可以很好的解決深海平臺SCR系統(tǒng)的安全性評估問題，可以較為準(zhǔn)確的反映立管系統(tǒng)破壞失效的風(fēng)險(xiǎn)情況，從而可以避免不必要的因立管系統(tǒng)泄露破壞及維修和更換所造成的巨大人員、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供深水立管系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)維修決策優(yōu)化的人因可靠性平衡法，本發(fā)明的有益效果是通過動態(tài)失效概率模型反算單元的維修周期；提出人因可靠性平衡法，即以三種人因失誤概率(個(gè)人工作量的增加、維修過程中的易變性、不同維修任務(wù)之間的人因失誤依賴性)的總和，與最大可接受人因失誤概率的比較作為維修分組的判斷準(zhǔn)則，對按維修周期排序的單元進(jìn)行維修分組，實(shí)現(xiàn)立管風(fēng)險(xiǎn)維修策略的優(yōu)化。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1、將深海平臺SCR分段作為風(fēng)險(xiǎn)維修決策單元；

步驟2、選取維修決策單元進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識別；

步驟3、進(jìn)行單元瞬態(tài)失效概率分析，同時(shí)進(jìn)行極端環(huán)境荷載作用下過載應(yīng)力斷裂失效概率分析、極端環(huán)境荷載作用下過載疲勞斷裂失效概率分析和上段外腐蝕失效概率分析；

步驟4、根據(jù)步驟3的結(jié)果和單元失效后果評估進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析；

步驟5、反算單元維修周期；

步驟6、需要分析下一深海平臺SCR分段作為風(fēng)險(xiǎn)維修決策單元，跳轉(zhuǎn)至步驟2，否則進(jìn)行下一步；

步驟7、基于人因可靠性平衡法的成組維修策略優(yōu)化。

進(jìn)一步，深海平臺SCR分段作為風(fēng)險(xiǎn)維修決策單元是指針對兩種不同類型的SCR系統(tǒng)分別進(jìn)行分段，每一段作為一個(gè)維修決策單元。