[發明專利]一種考慮失效模式相關性的天然氣管道可靠性評估方法

在審

• 申請號: 202211622965.5
• 申請日: 2022-12-16
• 公開（公告）號: CN116150961A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 謝明江;王藝斐;趙建利;魏子琦
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;F17D5/02;G06F119/02;G06F111/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 房婉瓊

本發明涉及天然氣管道運行可靠性評價技術領域，特別是涉及一種考慮失效模式相關性的天然氣管道可靠性評估方法。其包括1、確定管道失效模式類型；2、建立各個失效模式下的極限狀態方程；3、采集分析管道及環境參數確定極限狀態方程參數；4、使用子集模擬高級蒙特卡洛仿真技術求解不同失效模式的失效概率；5、基于AIC準則找到合適的copula函數；最后采用copula函數得到多失效模式的聯合概率密度函數，在此基礎上更新獲得管道可靠性。本發明究了多種外界環境因素對可靠性的影響，能夠更準確地評估腐蝕天然氣管道的可靠性。

技術領域

本發明涉及天然氣管道運行可靠性評價技術領域，特別是涉及一種考慮失效模式相關性的天然氣管道可靠性評估方法。

背景技術

常見的管道可靠性評估方法可分為解析法、數值模擬方法及代理模型方法三類。解析法包括精確解析法(即概率干涉法)和近似解析法。概率干涉法需要對失效概率表達式直接積分，當功能函數不存在顯示表達式或面對高維數值積分時，計算量會十分巨大，導致可靠性求解困難，在解決實際問題時應用較少。近似解析法一直是可靠度研究的主流，它主要應用于對結構構件的可靠度分析。Gong等考慮管段泄漏、爆裂失效模式和不同腐蝕缺陷下極限狀態函數的相關性，采用一階可靠度方法評價含腐蝕缺陷管道系統可靠性，通過實例驗證所提方法實用性和準確性。Nahal等根據不同腐蝕缺陷深度下的有限元仿真分析結果，提出一種經驗力學模型；結合力學模型與FORM，研究不同腐蝕速率下的管道結構可靠性。Bouledroua等采用SORM，評估腐蝕管道因內壓過大失效的可靠性。數值模擬的方法主要包括蒙特卡洛仿真、子集模擬、重要度抽樣和線抽樣等方法。蒙特卡洛仿真具有原理簡單、可以通過大量的模擬計算出事故發生概率等優點，在管道可靠性評估領域得到應用。Hasan等采用蒙特卡洛仿真和一階二次矩(First?Order?Second?Moment，FOSM)方法，完成管道爆破極限狀態分析和失效概率計算。Seghier等基于M5模型樹(M5Tree?model)混合算法和蒙特卡洛仿真，分析腐蝕管道的結構可靠性，研究腐蝕缺陷尺寸在不同操作壓力下對管道失效概率的影響。國外學者Tee等研究埋地管線可靠性，采用子集模擬(subset?simulation)技術仿真管道可靠性，并與蒙特卡洛仿真結果進行對比。Gong等采用重要度采樣技術，考慮兩種競爭失效模式(小泄漏和斷裂)，完成含多個腐蝕缺陷管段的系統可靠性評估。以4個典型美國陸上輸氣管道為案例，驗證重要度采樣方法具有較高的計算精度和計算效率。

中國發明專利“公開號：CN109345080A”公開了一種天然氣管道系統供氣可靠性評價方法及系統，所述方法包含：通過蒙特卡洛模擬法計算獲得天然氣長輸管道供氣量數據；根據需求側分析的負荷持續曲線技術，計算獲得天然氣需求數據；根據所述天然氣需求數據和管道系統供氣量數據計算獲得天然氣管道系統供氣可靠性的評價結果。中國發明專利“公開號：CN114372726A”公開了一種天然氣管道可靠性的評價方法。建立了天然氣管道可靠性評價指標體系及分類標準，利用定量指標的測度計算函數，利用分級標準量化法轉化定性指標為定量指標，并通過綜合未確知測度原理及統計學置信度準則，對天然氣管道的可靠性進行定量的評價，實現天然氣管道可靠性的分級，為快速掌握天然氣管道安全狀況提供了理論和數據支持。

綜上可知現有技術的主要缺點為：

1)大多只考慮泄漏和爆破這2種失效模式，未考慮更多失效模式共同作用下的管道可靠性計算；

2)在進行管道失效概率計算時，忽略了失效模式相關性的影響；

3)現有評估管道可靠性方法存在精度和求解效率不足的缺點。

針對以上缺點，特別需要一種簡單而又實用的腐蝕天然氣管道可靠性評估方法，來滿足日益增長的天然氣管道安全評估的需要。

發明內容

本發明目的是針對背景技術中存在的問題，提出一種考慮失效模式相關性的天然氣管道可靠性評估方法。

本發明的技術方案，一種考慮失效模式相關性的天然氣管道可靠性評估方法，包括以下具體步驟：