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浙江AM8亚美钢管有限公司
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基於管道應力分析的管道係統設計研究

浏览次数:949日期:2019-11-09
  中國鋼管信息港專題報道:多水源供水給供水管網水質穩定性帶來了新的題目 。隨著城市擴容速度的加快和燃氣管網的老化,城市燃氣著火、爆炸、中毒等惡性事故時有發生,已成為繼交通事故、工傷事故以後的第三大殺手 。是以,有必要結合現代技術,加強對城市燃氣管網泄漏事故的風險展看研究,特別是根據我國城市燃氣管道的實際情況,有針對性地將這類研究與定量分析相結合,真正使管道風險評估具有係統性 、精確性和預感性。
  
  燃氣管道定量風險評估技術進展首要集中於管道的失效可能性研究。國外學者的研究成果較多,如Kiefner和Vieth所作的腐蝕缺陷定量評估終究被美國ASMEB31G所采納,用於評價管道的單一腐蝕缺陷。以後,隨著現代工程技術係統的日益複雜、主動化程度的不斷進步,燃氣管道事故定量風險分析往往具有多態性、非單調性、失效相關性、時序性、過程變量與組件狀況相互影響,和非確定性邏輯、軟件影響、人因交互、信息的多樣性、不完整性和不確定性等特點。
  
  常用的事故樹、事件樹法在處理具有以上特點的複雜係統安全性評估題目時,在模型、方法等方麵都碰到很多困難;現有概率安全評估方法不能充分反映軟件、人因與係統的相互依靠關係和交互過程,在實際工程利用中受到限製。而能將專家經驗判定等定性常識與曆史數據等定量常識有效結合起來的貝葉斯網絡在大型複雜係統的風險分析中顯示了獨特的優越性,並且作為目前處理概率常識基礎上不確定性題目的最有力的推斷方法得到廣泛利用。
  
  1估計後果及其嚴重程度 ,確定初始事件的發生概率後,采用貝葉斯方法估計其出現概率,進行風險排序,並與可接受風險標準進行比較,從而提出安全建議。
  
  中國鋼管信息港專題報道:工作道理城市燃氣管道安全失效概率分析2.1城市燃氣管道事故引發身分根據美國、加拿大及歐洲等國家和地區燃氣管道的事故誘因統計數據 ,盡管各事故啟事在不同國家所占的比例不同,但事故的首要誘因都是外力影響(第三方破壞、地基移動等) 、腐蝕、材料及施工缺陷等。而根據2000-2001年上海地區城市燃氣管道事故誘因統計數據顯示,第三方破壞約占50%,然後順次是施工和材料缺陷、腐蝕及治理操縱失誤等。可見,我國和歐美等國家在燃氣管道失效方麵的最首要誘因是一致的,即第三方破壞占主導地位,第三方破壞又可分為自然身分和人為身分。根據八0八0幻等管道失效概率數據庫,造成管道失效的首要身分順次為:第三方破壞、腐蝕、焊縫及管材缺陷、治理操縱缺陷和自然災難。
  
  2.2貝葉斯網絡模型根據管道失效的首要引發身分,構建其失效貝葉斯網絡圖。其中:表示管道失效,A表示管道存在缺陷,圮表示管道嚴重腐蝕,表示第三方破壞。
  
  基本事件:1表示管道承壓能差;2表示管道嚴重憋壓;3表示施工治理缺陷;4表示管道初始缺陷;5表示腐蝕;6表示管道抗蝕性差;7表示人為破壞;8表示自然災難及其他外力。
  
  3案例分析某市北幹線自然氣管道建於1987年,管道規格設計壓力4.0MPa,目前輸量700X104m3/d.北幹線激發失效基本事件的發生概率(表1)參照有關的事故統計數據(其中:事件“人為破壞”和“管道抗蝕性差”采用專家打分法)得出。
  
  表1某自然氣管道幹線激發失效基本事件概率事件名稱概率分布(先驗概率)管道承壓能差管道嚴重憋壓施工治理缺陷管道初始缺陷腐蝕管道抗蝕性差人為破壞自然災難及其他外力3.1MSBNX軟件計算MSBNX是由微軟開發的視窗界麵軟件,易於操縱,計算精度高,而且提供了API接口 ,供VB調用;但隻能對離散變量建模分析,用戶不能選擇推理算法,不撐持結構學習和參數學習。應用該軟件,建立了城市燃氣管道貝葉斯網絡模型 。
  
  計算其頂上事件:T的發生。輸進各基本事件概率值(表1),得出該燃氣管道失效的發生概率為0.0627(,其中state0為MSBNX軟件計算頂上事件概率值基本狀況)。
  
  中國鋼管信息港專題報道:節點名稱MSBNX模型各節點概率分布柱狀圖應用HuginExpert軟件,建立了城市燃氣管道貝葉斯網絡模型 ,導進表1各身分概率值,得召盤上事件的發生概率為6.27X10-2,並由此得到各基本事件導致管道失效時的結構首要度排序:義8>1> 3.3.1對自然身分的修正由於造成燃氣管道失效的第三方破壞身分中的人為身分暫無規律可循,是以首要對自然破壞身分進行修正。俞樹榮研究得出,當第三方破壞中隻有自然身分造成管道失效時 ,應對邏輯不確定性做修正。由此,即將的條件概率表戶=叭=1義7=0,=0.5.修正模型後,r變為4.98X10-2,並得到各失效身分在導致管道失效時的結構首要度排序 :>8>X7>X4>X3>X2>X5>X6. 3.3.2單身分多態修正3.3.2.1對腐蝕身分的多態修正(一)潘家華研究得出,管道內部介質腐蝕可以分為強腐蝕、中等腐蝕、特殊腐蝕(隻在特別情況下出現的腐蝕)和無腐蝕4類情形,可知管道在實際運行中發生的腐蝕最少包括腐蝕、不腐蝕和稍微腐蝕 。假設X5的發生有以上3種狀況,其概率分別為X5i=0.018導致管道失效的各身分的結構首要度排序與修正前相同,仍然為同理,對腐蝕身分進行四態修正,假設X5的發生有嚴重腐蝕、不腐蝕、稍微腐蝕、特殊腐蝕4種狀況,其概率分別為X5i=0.010,X52=0.9759,X53=0.0960,X;4=0.0081.修正後r為6.25X102,管道失效各身分的結構首要度排序與修正前相同,仍然為A〉〉由以上單身分多態修正結果可知,當對腐蝕身分的多態修正是對X51的概率進行修正時,其三態、四態修正後的頂上事件概率值與二態頂上事件概率值接近,各失效身分的結構首要度保持不變。
  
  3.3.2.2對腐蝕身分的多態修正(二)基於以上結果,將X52的概率進行多態修正,假設X5包括腐蝕、不腐蝕和稍微腐蝕,其概率分別為X51 =0.0241,X52=0.700,X53=0.2759.修正後 ,r變為6.54X10-2,各失效身分的結構首要度排序:同樣,假設X5有嚴重腐蝕、不腐蝕 、稍微腐蝕、特殊腐蝕4種狀況 ,其概率分別為X5i=0.0241,X52=0.690,X53=0.2759,X54=0.010.修正模型後,r變為6.55X10-2,各失效身分的結構首要度排序:可見,對基本事件成功概率部分進行修正,引發頂上事件概率變化敏感度較大,各失效身分結構首要度也有較大改變。
  
  3.3.3雙身分多態修正根據大量城市燃氣管道事故啟事分析結果,在造成管道失效的身分中,有時單一身分即可激發管道事故,但更多的管道事故是多種身分聯合感化而引發的。
  
  由此,根據前人的研究成果和現有基礎數據,將自然身分和腐蝕身分同時修正並結合計算頂事件。
  
  3.3.3.1雙身分修正(一)首先 ,將自然身分的邏輯不確定性修正與腐蝕身分的三態修正(一)相結合,計算頂上事件r發生的概率為4.98X10-2,各失效身分的結構首要度排序:將自然身分的邏輯不確定性修正與腐蝕身分的四態修正(一)相結合,頂上事件r發生的概率為4.98X10-2,導致管道失效的各身分的結構首要度排序:3.3.3.2雙身分修正(二)當將自然身分的邏輯不確定性修正與腐蝕身分的三態修正(二)相結合時,頂上事件r發生的概率為5.25X10-2,導致管道失效的各身分的結構首要度排將自然身分的邏輯不確定性修正與腐蝕身分的四態修正(二)相結合時,頂上事件:T發生的概率將變為5.26X10-2,導致管道失效的各身分的結構首要度排是以,當自然身分的邏輯修正與腐蝕身分的多態修正(一)相結合時,得到頂上事件 :T的發生概率和各失效身分的結構首要度與僅對自然身分修正時的結果相同;當自然身分的邏輯修正與腐蝕身分的多態修正(二)相結合時,頂上事件的失效概率和各失效身分的結構首要度都發生了較大改變。
  
  4結論基於貝葉斯網絡具有描述事件多態性和故障邏輯關係非確定性的能力,建立了城市燃氣管道失效的貝葉斯網絡模型 ,並通過案例應用,對分析展看城市燃氣管道失效的幾種狀況和情形進行了探索。
  
  能夠對燃氣管道安全失效概率進行高效率計算;對造成管道失效的自然身分和腐蝕身分分別進行了單身分和雙身分修正,充分顯示了貝葉斯網絡對城市燃氣管道失效定量分析的推理能力和獨特的優越性。修正後的網絡模型更加符合實際,對進步城市燃氣管道安全失效定量分析的係統性、預感性和精確性具有較好的現實意義。不少學者對其進行完善,由最初單一研究腐蝕引發的管道壽命展看,過渡到考慮管道周邊環境多種身分共同感化下管道的可靠性展看。Cagno等提出了一種穩健的貝葉斯方法,可用於評估鋼質管道構成的城市燃氣低壓配氣管網的失效概率,並以此作為管道檢驗的根據。近年來,國內學者也開始進行燃氣泄漏後果計算和風險分析方法的研究。潘家華對引發管道事故的第三方破壞、腐蝕、設計、操縱等身分進行了較為深進的定量分析;王凱全等根據城市高壓自然氣管道特點,將適用於城市自然氣管道風險分析的肯特評分法加以改進,並利用於實際工程 ,證實其是城市高壓自然氣管道風險評估的有效工具 。目前,我國已針對城市燃氣管道風險提出了一係列實用的風險評價方法,並在管道的腐蝕剩餘壽命、多身分影響下的管道可靠性、管道的定量風險評估等方麵進行了卓有成效的研究。多水源頻繁切換造成原水水質突變對給水管網水質化學穩定性產生較大的衝擊。研究針對給水管網中鐵過量開釋題目的控製技術 ,防止管網水質出現“黃水”題目,是十分迫切需要的。
  
  目前,對於給水管網鐵不穩定的控製技術,國內多采用管網維護和改造技術,但由於受到人力、物力的限製,管網改造的進度相對較慢。基於水質調節支吊點(如吊零分配荷重過大或過小的不均勻點)則需人為給定荷載。大量工程實踐證實,如許的分配條件較為理想,符合工程實際需要。
  
  4結語對於M310二代改進型濱海核電站,BOP區域的子項如聯合泵房、綜合技術管廊等中有大量非核級、非抗震的常溫常壓管道。此類管道所承受荷載有:①重力荷載,包括管道自重 、保溫重、介質重等;②壓力荷載,包括內壓力和外壓力;③位移荷載,包括管道熱脹冷縮位移、端點附加位移、支承沉降等。按照上述荷載要求,對於非核級、非抗震的常溫常壓管道,從一次應力、二次應力兩層麵對其進行靜力分析可滿足管道布置要求並指導支吊架設置。結合結構形式,按照子項工藝布置要求,公道選材、補償良好、疏水流暢、流阻小、安裝檢驗維護方便,盡量使管係柔性、剛性公道,應力比相對較低,其次,公道排布支吊架及支吊架222給水排水Vol.38增刊2012的控製技術研究較少 ,特別是對於突發性管網“黃水”題目的應對技術還是空缺,而國外則多側重水質調節技術 。投加磷酸鹽類緩蝕劑在美國事一種行之有效的控製管網鐵開釋的措施。聚磷酸鹽的投加量在控製給水管網鐵開釋方麵是個首要的參國家高技術研究發展計劃(863)項目(2009AA06Z308);國家水體汙染控製與治理科技重大專項(2009ZX07424-003);國際科技交流與合作專項(2010DFA91830)。中國鋼管信息港專題報道