管道失效风险评价研究

由于管道运输石油天然气最经济合理, 近年来, 管道运输成为我国继铁路、公路、水运和航空之后第五大运输产业。但是油气管道在长时间服役以后, 因外力、腐蚀、管道材质问题和施工等各种原因造成的损伤, 使管道安全状况日益恶化, 潜藏的安全隐患不断显现[1,2,3,4,5]。大量的管线已处于事故频发阶段, 严重影响了管道正常运行和人们生命财产安全。为确保油气长输管道的安全, 使老管道在设计寿命内继续健康安全运行、新管道无故障运行, 对油气管道进行风险评价就非常有必要了。

油气风险评价指标体系中的各因素轻重有别, 只有建立定量分析, 才能真正具有系统性、精确性和预见性。确定权重的方法很多, 其中AHP已成为决策分析中最为普及和有效的方法之一。

一、管道失效风险因素评价模型的建立

层次分析法[3,6] (Analytic Hierarchy Process, 常简记为AHP) 的原理是通过分析研究系统内的全部或者主要影响因素及他们之间的关系, 并将其分解为多个目标或准则, 进而分解为多指标 (或准则、约束) 的若干层次, 通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序 (权数) 和总排序, 以作为目标 (多指标) 、多方案优化决策的系统方法。

1. 建立层次结构模型

将有关的各个因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次, 这些层次可以分为三类:目标层, 准则层, 对象层。

2. 构造各层次的判断矩阵

3. 各层要素权重计算并检验矩阵一致性

应用“方根法”、“算术平均法”、“特征向量法”和“最小二乘法”等其中的一种求得特征向量并检验矩阵一致性。

1) 计算一致性指标C.I. (consistency index)

2) 查找一致性比例C.R. (表2)

其中R.I.为一致性指标 (表2)

当C.R.<0.10时, 可以认为比较矩阵的一致性是可以使用的。

4. 层次总排序

根据层次分析法原理, 还需进行层次总排序。各指标的相对权重等于它在指标层中的权重乘以该指标层所属的准则层在总目标层的权重。

二、实例分析

运用上述介绍的天然气输送管道风险评价方法, 这里对某城市外围的一条高压天然气输送管道的风险状况进行分析。建立管道失效的层次结构图。

通过专家打分法, 得出比较矩阵, 以一级失效因素的权重计算为例:

针对一级失效因素建立判断矩阵:

利用“方根法”求得特征向量M并做归一化处理:

满足一致性检验, 一级失效因素权重分配W是合理的。

结论

从该分析结果可以看出腐蚀因素和第三方破坏相比较来说容易造成管道失效, 设计因素的计算权重为0.199, 可以看出其对管道失效来说有着不可忽视的影响。在21个二级失效因素里, 外腐蚀、内腐蚀、和地上管线保护设施对管道失效影响因素最大。因此加强内外腐蚀和地上管线保护设施的建设是保护管线的重点。这为油气管道风险评价提供了方法和依据。

摘要：通过分析影响管道失效的各种因素, 应用层次分析法的基本原理构建管道失效风险因素评价模型。确定了管道失效的各影响因子的权重。并通过实例分析表明, 层次分析法在管道失效风险因素评价具有较强的实用性和参考意义。

关键词：管道失效,层次分析法,风险评价

参考文献

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