基于Bayes分析及MCMC法的腐蚀管道可靠性研究

发布时间：2020-10-26 11:04

　　 天然气是当前最为清洁环保的化石燃料,是国家经济发展的命脉。管道输送是近百年来最主要的天然气输送方式,并且在未来的50年里仍将是天然气的最主要输送方式。根据“十三五”发展规划,截至2020年,我国天然气管道总长将达到10.4×104km,干线输气能力超过4000×108m3。随着天然气管道服役年限的增长,腐蚀是引起管道失效的主要原因,尤其是在我国,据统计1969～2003年间我国四川输气管道的失效事故中,39%的事故是管道腐蚀造成的。天然气管道一旦发生失效,管线周遭的生态环境以及居民的生命财产都将遭受巨大损失。如何对腐蚀管道的可靠性进行准确预测,是保障管道安全可靠运行的关键。本文在贝叶斯分析及马尔科夫链蒙特卡洛法的理论基础上,结合天然气管道腐蚀失效影响因素,建立适应W-Q线管道的具有可更新性的腐蚀退化轨道模型,进而建立管道可靠性模型,运用混合吉布斯抽样方法,计算当前管道可靠度并预测未来30年管道的可靠度,为管道的维修检测提供理论依据。主要研究内容如下:(1)调研了欧洲、美国、英国、加拿大等天然气管道失效数据库,以及国内部分天然气管道失效事故统计,确定腐蚀是引起天然气管道失效的主要原因,并系统的分析了管道腐蚀失效原因及其影响因素,为建立管道腐蚀可靠性模型奠定了理论基础。(2)根据SY/T 0029-2012《埋地钢制检查片腐蚀速率测试方法》,对W-Q线47-56号桩管段进行相应的试片实验,结合管道外检测结果,获取了 W-Q线47-56号桩管段的腐蚀退化数据,建立了具有可更新性的管道腐蚀幂率退化轨道模型,获得了贝叶斯分析中未知参数的先验分布,并绘制了腐蚀深度随时间的变化曲线。(3)调研了 W-Q线47-56号桩管段的基本参数,结合腐蚀管道失效压力预测方法适应性分析结果,确定Modified B31G准则(即ASME B 31G-2009准则)作为本文的失效压力预测方法,并计算W-Q线47-56号桩管段的允许最大腐蚀深度dm,并以此作为管道可靠性计算模型中的阈值。(4)基于幂率退化轨道模型、贝叶斯(Bayes)分析以及马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)法基本理论,推导后验可靠度的计算公式,建立了具有可更新性的腐蚀管道可靠性计算模型,采用混合吉布斯抽样1×106次,截取第9.99×105到第1×106这一段平稳的马尔科夫链共1001个样本点进行可靠度估计,并依靠MATLAB编程实现相关计算,获得了腐蚀管道可靠度的时变性曲线;(5)针对W-Q线47-56号桩管段,建立了适合该管段维修经济决策模型,在预防性维修费用、故障检测费用和故障维修费用的约束条件下,提出了以单位时间内平均维修总费用最小的最佳维修时刻的维修决策模型,根据不同时间展开维修活动产生的总费用差异,确定最佳维修时间。
【学位单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE988.2
【部分图文】：

图１－１?２０１１－２０１７年中国天然气勘察新增探明地质储量（单位：亿立方米）??２０１６年我国天然气产量１３６８ＸＩ０８ｍ３，同比增长丨．６５％，增速已经连续四年下行

图１－２中国的石油、天然气资源分布图??天然气，作为国家经济发展的气体能源命脉，如何安全便捷的将其输送至最终用户，??便是当前影响国民能否正常生活，国民经济能否正常发展的最重要的课题之一

图１－３我国天然气管网分布图（包括油管线）??据《２０１８－２０２３年中国管道运输业发展前景预测与投资战略分析报告》，十三五期间，??我国将新建天然气管道４万公里，截至２０２０年我国天然气管道总长将?
【参考文献】

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本文编号：2856913