天然氣管道第三方破壞失效概率的計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種天然氣管道第三方破壞失效概率的計(jì)算方法，其包括以下步驟：（1）根據(jù)天然氣管道設(shè)計(jì)資料和現(xiàn)場(chǎng)踏勘，收集待評(píng)價(jià)管段的管徑、壁厚、埋深、地表建設(shè)活動(dòng)、居民與社會(huì)環(huán)境條件、線路巡視和管理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；（2）對(duì)待評(píng)價(jià)管段的地表建設(shè)活動(dòng)、居民與社會(huì)環(huán)境條件、線路巡視及管理現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)分，根據(jù)評(píng)分結(jié)果計(jì)算運(yùn)行管理修正系數(shù)；（3）結(jié)合管徑、壁厚、埋深以及運(yùn)行管理修正系數(shù)，計(jì)算出天然氣管道的第三方破壞失效概率。本發(fā)明的計(jì)算方法簡(jiǎn)便，計(jì)算結(jié)果能量化表示天然氣第三方破壞的失效概率，為天然氣管道的完整性管理提供了重要的管治依據(jù)。
【專利說(shuō)明】天然氣管道第三方破壞失效概率的計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天然氣長(zhǎng)輸管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域，尤其涉及一種天然氣管道第三方破壞失效概率的計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]管道輸送是天然氣運(yùn)輸方式中最為高效、經(jīng)濟(jì)的方式之一，我國(guó)已建成西氣東輸?shù)瓤傞L(zhǎng)超過(guò)8萬(wàn)公里的天然氣輸送管道。但是，建成的天然氣管道卻常因車輛碾壓、地面耕作或挖掘等第三方原因遭到破壞。美國(guó)運(yùn)輸部(DOT)的管道事故統(tǒng)計(jì)表明，40%的管道事故是由第三方破壞引起的。因此，必須采取措施保障天然氣管道的安全運(yùn)行，維持工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)穩(wěn)定。
[0003]管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是一種主動(dòng)預(yù)防管道失效的管理方法，它通過(guò)識(shí)別危險(xiǎn)和管道風(fēng)險(xiǎn)排序，可以完成對(duì)管道檢測(cè)、維護(hù)維修資源的科學(xué)決策。其中，管道失效概率的確定作為風(fēng)險(xiǎn)排序的依據(jù)，是整個(gè)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)?？陀^有效的計(jì)算管道的失效概率能夠?qū)A(chǔ)參數(shù)迥異的管道進(jìn)行客觀的風(fēng)險(xiǎn)排序，為不同管道間實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)消除措施的順序提供數(shù)據(jù)支持，對(duì)保障其免遭第三方破壞失效，維持安全運(yùn)行，具有重要的意義。
[0004]管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)按計(jì)算失效概率的量化程度，可以分為定性、半定量和定量評(píng)價(jià)法三種方法。定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法以Kent打分法為代表(W.Kent Muhlbauer.Pipeline riskmanagement manual, 3rd Edition.Gulf Publishing C0.，Houston, Texas, 2004),其主旨思想是:基于專家制定的調(diào)查表對(duì)管道現(xiàn)狀進(jìn)行打分，根據(jù)管道得分的高低，為管道風(fēng)險(xiǎn)提出高、中、低等多個(gè)等級(jí)的評(píng)定結(jié)果，其中，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高對(duì)應(yīng)管道的失效概率大。這種方法應(yīng)用成本低、易于實(shí)現(xiàn)，是目前國(guó)內(nèi)評(píng)價(jià)管道第三方破壞失效概率的主要依據(jù)。但是，Kent打分法的評(píng)價(jià)參數(shù)和得分權(quán)重是由專家商議決定的，具有一定的主觀性和局限性，并且其評(píng)價(jià)結(jié)果不能獲得量化的管道失效概率，這為管道風(fēng)險(xiǎn)排序帶來(lái)了困難。以高、中、低三種風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為例，管道的第三方破壞失效概率在O -1之間，則中等風(fēng)險(xiǎn)的管道失效概率應(yīng)為0.33 - 0.67。同樣為風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)中等的管道，其失效概率可能相差34個(gè)百分點(diǎn)，但定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果卻無(wú)法區(qū)分其差異，只能隨機(jī)分配風(fēng)險(xiǎn)消除措施的實(shí)施順序，這為管道的完整性管理埋下了隱患。
[0005]定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法主要以荷蘭頒布的《定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南》為依據(jù)(Guidelines forquantitative risk assessment.Ministerie van Verkeer en Waterstaat, 2005)。其實(shí)施方法是預(yù)先給固定的、重大的和災(zāi)難性的事故的發(fā)生概率和事故損失后果都約定一個(gè)具有明確物理意義的單位，基于事件樹或其它數(shù)學(xué)模型比較待評(píng)價(jià)管道與資料管道的相似度，從而根據(jù)管道歷史失效數(shù)據(jù)庫(kù)得到待評(píng)價(jià)管道第三方破壞失效概率的量化結(jié)果。定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的理論體系和評(píng)價(jià)過(guò)程均客觀嚴(yán)密，且能獲得量化的風(fēng)險(xiǎn)概率值，很好的彌補(bǔ)了定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的不足。但是，該評(píng)價(jià)方法不僅需要大型的失效數(shù)據(jù)庫(kù)作為評(píng)價(jià)基礎(chǔ)，還需建立完善的管道事件樹。其對(duì)歷史時(shí)效數(shù)據(jù)依賴度高、技術(shù)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本高，對(duì)于失效數(shù)據(jù)匱乏或事件樹建立困難的復(fù)雜環(huán)境管道，定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法的準(zhǔn)確性和適用性都有待拓展和提聞。
[0006]半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法是以風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)量指標(biāo)為基礎(chǔ)，通過(guò)加和與除法等基本運(yùn)算將各風(fēng)險(xiǎn)的失效概率進(jìn)行組合，從而形成整個(gè)事故的評(píng)價(jià)結(jié)果。該方法能夠區(qū)別對(duì)待不同的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，對(duì)于易量化的指標(biāo)進(jìn)行定量求解，而不易量化的指標(biāo)則進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，最終基于故障樹等分析方法將定量和定性評(píng)價(jià)結(jié)果結(jié)合起來(lái)。其精度雖不及定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法，但評(píng)價(jià)過(guò)程大大簡(jiǎn)化，且能獲得量化的失效概率評(píng)價(jià)結(jié)果，是理想的天然氣管道第三方破壞失效概率的計(jì)算方法。但是目前，國(guó)內(nèi)外均沒(méi)有頒布或出版半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的標(biāo)準(zhǔn)和指南，更沒(méi)有針對(duì)天然氣管道第三方破壞失效概率的半定量計(jì)算方法。因此，尚不能基于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，簡(jiǎn)便的計(jì)算天然氣管道第三方破壞的量化失效概率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種以管道第三方破壞故障樹為基礎(chǔ)，結(jié)合歐洲天然氣管道失效數(shù)據(jù)庫(kù)與風(fēng)險(xiǎn)因素調(diào)查表，基于半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論所推導(dǎo)出的天然氣管道第三方破壞失效概率的計(jì)算方法。
[0008]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]上述的天然氣管道第三方破壞失效概率的計(jì)算方法，其包括以下步驟:
[0010](I)根據(jù)輸氣管道設(shè)計(jì)資料和現(xiàn)場(chǎng)踏勘，收集待評(píng)價(jià)管段的管徑、壁厚、埋深、地表建設(shè)活動(dòng)、居民與社會(huì)環(huán)境條件、線路巡視和管理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0011](2)對(duì)天然氣管道的地表建設(shè)活動(dòng)、居民與社會(huì)環(huán)境條件、線路巡視及管理現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)分，根據(jù)評(píng)分結(jié)果計(jì)算運(yùn)行管理修正系數(shù)F= (CX 30%+RX 15%+1 X 40%+MX 15%) /50 ；
[0012]上述步驟(2)的計(jì)算式中，F(xiàn)指管道的運(yùn)行管理修正系數(shù)；C指管道的地表建設(shè)活動(dòng)得分；R指管道的居民與社會(huì)環(huán)境條件得分指管道的線路巡視得分；M指管道的管理現(xiàn)狀得分；
[0013](3)將管徑、壁厚和埋深以及運(yùn)行管理修正系數(shù)F代入公式P=(1100d_155°3+2.0848e_2 65h+l.8689t_1 2258) F，計(jì)算得到天然氣管道的高后果區(qū)第三方破壞失效概率；
[0014]上述步驟(3)的計(jì)算式中，P指天然氣管道的第三方破壞失效概率；d指管道的直徑；e指自然常數(shù)，e=2.7182 ；h指管道的埋深；t指管道的壁厚。
[0015]所述天然氣管道第三方破壞失效概率的計(jì)算方法，其中:所述步驟(2)中地表建設(shè)活動(dòng)、居民與社會(huì)環(huán)境條件、線路巡視及管理現(xiàn)狀的滿分均為100分。
[0016]有益效果:
[0017]本發(fā)明天然氣管道第三方破壞失效概率的計(jì)算方法簡(jiǎn)便，計(jì)算結(jié)果能量化表示管道第三方破壞的失效概率，為不同天然氣管道間第三方破壞失效風(fēng)險(xiǎn)的排序提供了數(shù)據(jù)支持，是安排風(fēng)險(xiǎn)消除措施的實(shí)施順序的主要依據(jù)。本發(fā)明基于歐洲失效數(shù)據(jù)庫(kù)量化了管道直徑、壁厚以及埋深與第三方破壞失效概率之間的關(guān)系，保證了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)于難以獲得歷史數(shù)據(jù)且建模復(fù)雜的管道環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，則利用故障樹和半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論，將定性評(píng)價(jià)的結(jié)果通過(guò)運(yùn)行管理修正系數(shù)與定量結(jié)果聯(lián)系起來(lái)，簡(jiǎn)化了環(huán)境因素的量化評(píng)價(jià)過(guò)程，降低了應(yīng)用難度和使用成本，解決了原定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)無(wú)量化結(jié)果，而定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)復(fù)雜、對(duì)歷史數(shù)據(jù)依賴度高、應(yīng)用成本高的問(wèn)題，填補(bǔ)了半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論在天然氣管道第三方破壞失效概率計(jì)算應(yīng)用方面的空白，適于推廣與應(yīng)用。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明天然氣管道第三方破壞失效概率的計(jì)算方法的流程圖；
[0019]圖2為本發(fā)明天然氣管道第三方破壞失效概率的計(jì)算方法的管道第三方破壞失效的故障樹結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2中各序號(hào)所對(duì)應(yīng)的基本事件如表1所示。
[0021 ] 表1故障樹機(jī)構(gòu)圖的基本事件及其序號(hào)
【權(quán)利要求】
1.一種天然氣管道第三方破壞失效概率的計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)根據(jù)天然氣管道的設(shè)計(jì)資料和現(xiàn)場(chǎng)踏勘，收集待評(píng)價(jià)管段的管徑、壁厚、埋深、地表建設(shè)活動(dòng)、居民與社會(huì)環(huán)境條件、線路巡視和管理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； (2)對(duì)待評(píng)價(jià)管段的地表建設(shè)活動(dòng)、居民與社會(huì)環(huán)境條件、線路巡視及管理現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)分，根據(jù)評(píng)分結(jié)果計(jì)算運(yùn)行管理修正系數(shù)F= (CX 30%+RX 15%+1 X 40%+MX 15%) /50 ； 上述步驟(2)的計(jì)算式中，F(xiàn)指管道的運(yùn)行管理修正系數(shù)； C指管道的地表建設(shè)活動(dòng)得分； R指管道的居民與社會(huì)環(huán)境條件得分； I指管道的線路巡視得分； M指管道的管理現(xiàn)狀得分； (3)將管徑、壁厚和埋深以及運(yùn)行管理修正系數(shù)F代入公式P=(1100d-155°3+2.0848θ_2 65h+l.8689t_1 2258) F，計(jì)算得到天然氣管道的第三方破壞失效概率； 上述步驟(3)的計(jì)算式中，P指天然氣管道的第三方破壞失效概率； d指管道的直徑； e指自然常數(shù)，e=2.7182 ； h指管道的埋深； t指管道的壁厚。
2.如權(quán)利要求1所述的輸氣管道第三方破壞失效概率的計(jì)算方法，其特征在于:所述步驟(2)中地表建設(shè)活動(dòng)、居民與社會(huì)環(huán)境條件、線路巡視及管理現(xiàn)狀的滿分均為100分。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103488907SQ201310460356
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】廖柯熹, 吳瑕, 李長(zhǎng)俊, 張淮鑫, 劉恩斌, 李卓然 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)