基于贝叶斯网络的城市地下燃气管网动态风险分析

为研究城市燃气管网风险的动态性,针对传统风险分析方法的局限性,提出基于贝叶斯网络的燃气管网动态风险分析方法。构建燃气管网失效蝴蝶结模型并将其转化为贝叶斯网络模型;在事故发生状态下更新事件失效概率,识别出关键因素;根据异常事件数据和贝叶斯理论,对基本事件失效概率进行实时动态改变;随之更新管网失效及各后果发生的概率,从而实现管网的动态风险分析。研究结果表明:该方法克服了传统风险分析方法的不足,可动态反映燃气管网失效和事故后果发生概率随时间变化的特征,能够为城市地下燃气管网的风险分析与事故预防提供参考。     

海底油气管道泄漏事故风险分析的贝叶斯动态模型

为研究海底油气管道泄漏事故风险的动态性,预防重大事故发生,针对传统风险分析方法的局限性,基于安全屏障和事件树分析,建立海底管道泄漏事件序列模型。根据事故先兆数据和贝叶斯理论,对安全屏障的失效概率进行实时动态更新。最后,由事件树的逻辑关系得出不同泄漏场景的发生概率。结果表明:用上述的基于事件序列模型和贝叶斯理论的方法,能够克服传统风险分析方法的不足,描述不同泄漏场景发生概率随时间变化的动态特征,实现对海底管道泄漏事故风险的动态分析。     

稠油热采井管柱失效动态风险分析研究

为保证稠油热采井筒管柱的安全运行，采用故障树与贝叶斯网络相结合的方法开展稠油热采井管柱失效风险分析，应用故障树分析方法定性识别管柱失效诱因，建立稠油热采井管柱失效场景演化模型，并将故障树转化为贝叶斯网络模型，应用贝叶斯网络对管柱失效风险进行定量分析，得出热采井管柱失效的关键致因和管柱失效的动态失效概率，以新疆油田某区块热采井的管柱失效为对象进行了案例分析。研究结果表明，该方法可为稠油热采井管柱失效风险分析及井筒完整性管理提供理论支撑和工程设计参考。     

基于动态贝叶斯网络的装配式建筑吊装施工安全风险分析

针对装配式建筑吊装施工期间风险影响因素多、不确定性高及风险状态随时间动态变化等问题,提出基于动态贝叶斯网络的装配式建筑吊装施工安全风险动态分析方法。首先,根据装配式建筑吊装施工特点和事故致因理论,从“人、物、环、管”4个方面建立风险指标体系。其次,引入时间维度建立动态贝叶斯网络模型,利用模糊理论和专家打分法量化网络节点的概率,并结合Leaky Noisy-or Gate扩展模型修正条件概率。最后,利用动态贝叶斯网络的双向推理功能对装配式建筑吊装施工安全风险进行动态风险分析。由实例分析得到某装配式建筑吊装施工安全风险的时序变化曲线,通过反向推理得到导致吊装事故发生的关键风险因素。研究成果可为分析和有效控制装配式建筑吊装施工安全风险提供新思路。     

基于贝叶斯网络的物流无人机失效风险评估*

为降低城市物流无人机（UAV）失效坠落风险，通过考虑其运行环境和系统故障等因素的影响，以城市物流无人机运行数据为基础，从系统故障、运行环境和人为因素3方面提取失效诱因；分析物流无人机失效模式，并构建意外坠落事故的贝叶斯网络；基于所建网络和失效诱因发生概率分别计算不同工况下意外坠落事故及各中间事件概率，并基于网络拓扑结构展开反向推理，推演事故的主要失效诱因。结果表明:物流无人机正常运行时发生安全事故的概率为6.54×10-3；其中，电池电量不足、桨叶失效和电池故障是坠落事故的主要诱因，计算结果可为无人机运行安全风险防控提供依据。     

不完全信息条件下的FPSO油气泄漏风险分析

为解决数据稀缺情况下的浮式生产系统(FPSO)油气泄漏重大事故风险评价问题,引入新的层次贝叶斯风险分析(HBA)方法。首先,基于安全屏障和事件树分析,建立FPSO油气泄漏事件序列模型;其次,根据事故先兆数据和贝叶斯推断,对安全屏障的先验分布增加一层估计,得到FPSO油气泄漏连锁事故的发生概率;最后,通过实时更新屏障失效概率,实现对FPSO事故风险的动态定量分析。结果表明:HBA法可以充分利用稀缺数据,并从相关数据中添加先验信息,得到各参数的后验概率,并据此确定,初始的油气泄漏大多会演变为大范围泄漏和小范围火灾。     

燃气管网定量风险分析方法综述

以城市燃气管网的风险为研究对象,分析并提出一种可用于城市燃气管网定量风险分析的新思路,包含了不同事故后果及其物理模型的分析即事故可能性分析、后果分析和风险评价,分为失效事故假定、泄漏率计算、物理效应计算、致死率计算、风险值计算、风险评价等环节;整理、研究城市燃气管网定量风险分析所涉及的多种物理模型,并通过比较不同模型的特点,分析各个模型的不足之处;最后针对国内外研究现状及燃气管网风险的特点,指出研究发展方向:研究风险在燃气管网内的传播,提出燃气管网相继失效的风险分析方法。所提出的分析思路、计算方法可与工程应用相结合。     

基于JSA-BN的水上提管维修作业风险分析

为保障海底油气管道维修作业安全,提出1种基于JSA-BN的作业风险分析方法。采用JSA方法辨识分析水上提管维修作业过程中潜在的风险因素,得出不同作业步骤的风险等级;建立水上提管维修作业贝叶斯网络模型,计算出各作业环节的成功概率;依托贝叶斯网络的逆向推理及敏感性分析能力,实现水上提管维修作业风险薄弱点的定量预测和评估。研究结果表明:提出的基于JSA-BN的作业风险分析方法可应用于近岸海底管道应急维修作业风险分析;在整个水上提管维修作业活动中,提管作业和切割破损管道作业为关键作业环节,提升过程中碰撞、掉落事件为薄弱风险因素。     

基于前导事件和贝叶斯网络的储罐溢油动态风险评价

部分高风险危化品企业搬迁改造困难重重,为控制风险、保护周围人民生命和财产安全,有必要建立动态风险评价系统,对事故发生概率进行监控和预测。采用贝叶斯网络对事故发生概率进行定量分析。先在利用蝴蝶结模型辨识事故原因和后果的基础上,将其转化为贝叶斯网络模型;再导入"前导事件"信息和先验概率推导后验事故发生概率,量化分析事故发生随时间的变化概率;最后,以储罐溢流场景为例进行动态风险计算,结果表明,随化工装置生产时间和"前导事件"增长,元件失效概率和事故风险呈显著增长趋势。因此建议企业应重视"前导事件"并采取措施减少"前导事件",如优化检维修方案、及时更换关键部件、进行全面的事故调查等。     

基于DBT-DBN模型的气化炉超温动态风险分析

为加强煤气化装置核心设备气化炉的安全风险管理,利用动态领结(DBT)模型和动态贝叶斯网络(DBN)相结合的风险分析方法,构建气化炉超温事故风险分析模型。首先,分析设备故障的时序性,建立超温事故的DBT模型,结合模糊评价确定设备故障的发生概率;然后,将DBT映射到DBN中,将故障维修的动态特征定义为转移概率,双向推理气化炉超温的风险因素;最后,预测气化炉发生超温及其后果的动态趋势,并依据诊断推理辨识导致气化炉超温的主要因素。研究结果表明:在考虑维修因素下气化炉运行一年后发生超温的概率为64.4%;气化炉超温的风险因素中,操作失误在生产周期内的影响较大,设备故障集中在磨煤制浆工段。     

深水钻井隔水管紧急解脱失效动态风险分析

为了分析钻井隔水管紧急解脱失效动态风险,保证深水钻井隔水管紧急解脱安全运行,通过辨识隔水管紧急解脱相关风险因素,以及隔水管紧急解脱失效的潜在后果,采用模糊事故树和事件序列图相结合的方法,建立隔水管紧急解脱失效后果模型;基于映射准则,将模型转换成贝叶斯网络,进行深水钻井隔水管紧急解脱风险的定量分析;研究了紧急解脱动态失效概率和关键致因,并从钻井隔水管系统设计、钻井作业、紧急解脱测试和操作等方面提出预防措施,以降低紧急解脱失效概率;以南海8号钻井平台为研究对象进行案例分析。研究结果表明:1年内隔水管紧急解脱失效的概率区间为0.075 7至0.105 0;台风、不合理的解脱时刻、过提力不足、井口倾角大和内波是导致紧急解脱失效的主要原因;该模型评估结果与实际情况相符合,该方法可用于钻井隔水管紧急解脱失效风险评价。     

深水隔水管系统安全作业窗口分析*

为分析深水隔水管系统在不同环境载荷下钻井平台允许的最大偏移量,确保整个钻井作业顺利完成并提高生产效率,建立隔水管-井口与土壤整体力学分析模型,提出1种以钻井平台向不同方向许可偏移距离确定安全作业窗口的分析方法,并结合实例分析表层海流速度及隔水管系统顶张力对隔水管系统安全作业窗口的影响。结果表明:当表层海流速度增大时,深水隔水管-井口与土壤整体系统安全作业窗口减小,不同模式间作业窗口的间距增大,且沿海流速度方向正常工作区间减小幅度远大于垂直海流速度方向,应尽早准备和启动隔水管系统底部脱离;当海流速度过大导致安全作业区间过小时,可通过提高隔水管系统的顶张力增大安全作业区间。     

基于STPA和模糊BN的装配式建筑吊装施工安全风险分析*

为有效评估装配式建筑吊装施工中的安全风险状态,识别关键风险因素,运用系统理论过程分析方法(STPA)构建吊装施工过程中的控制反馈结构,识别导致危险的不安全控制行为,确定不安全控制行为的致因因素;基于风险因素间的关联关系构建贝叶斯网络（BN）模型,推理计算装配式建筑吊装施工安全风险状态概率,并结合反向诊断推理分析影响安全事故的风险因素;通过敏感性分析,识别装配式建筑吊装施工安全中的关键风险因素。结果表明:装配式建筑吊装施工安全风险处于低风险状态;起重机械超负荷运行、现场安全管理不到位和吊索吊具存在缺陷等因素是影响装配式建筑吊装施工安全风险的关键风险因素。     

超声波多普勒隔水管气侵监测系统设计与海上测试

为了研究超声波多普勒隔水管气侵监测测量原理的正确性和海上应用的可行性,开展了室内实验和现场试验。通过室内实验,得到了油基钻井液在不同含气情况下超声波多普勒信号与含气率之间的关系,验证了利用多普勒信号畸变进行气侵识别的有效性和适用性;通过开展陆上井现场试验,确定了隔水管气侵监测系统设计的关键参数,验证了超声波多普勒设备对大壁厚环空内部流动监测的可行性;设计并加工了隔水管气侵监测系统样机。通过在海上钻井过程中的实际应用,测试了监测系统的稳定性,得到了隔水管内部流动状态的监测信号,验证了隔水管气侵监测系统在海上现场应用的可行性。     

质子交换膜燃料电池电站多米诺事故概率和风险研究*

为探究氢能电站火灾爆炸事故发展规律,采用多米诺效应对电站进行事故概率和风险研究,建立氢能电站多米诺效应定量风险分析模型。基于设备受损概率模型与多米诺理论基础,提出氢能电站多米诺效应概率计算方法,并将方法运用到实际案例,结合SAFETI软件对具体多米诺事故场景进行定量计算。研究结果表明:氢能电站易发生多米诺事故,考虑一级多米诺效应后人员潜在死亡概率增加56%。研究结果可为制定氢能电站安全防控措施以及降低火灾爆炸事故对人员和设备的危害提供依据。     

Risk assessment of safety level in university laboratories using questionnaire and Bayesian network

Accidents in university laboratories not only create a great threat to students’ safety but bring significant negative social impact. This paper investigates the university laboratory safety in China using questionnaire and Bayesian network (BN) analysis. Sixteen influencing factors for building the Bayesian net were firstly identified. A questionnaire was distributed to graduate students at 60 universities in China to acquire the probability of safe/unsafe conditions for sixteen influencing factors, based on which the conditional probability of four key factors (human, equipment and material, environment, and management) was calculated using the fuzzy triangular theory and expert judgment. The determined conditional probability was used to develop a Bayesian network model for the risk analysis of university laboratory safety and identification of the main reasons behind the accidents. Questionnaire results showed that management problems are prominent due to insufficient safety education training and weak management level of management personnel. The calculated unsafe state probability was found to be 65.2%. In the BN analysis, the human factor was found to play the most important role, followed by equipment and material factor. Sensitive and inferential analysis showed that the most sensitive factors are personnel incorrect operation, illegal operation, and experiment equipment failure. Based on the analysis, countermeasures were proposed to improve the safe management and operation of university laboratories.     

基于SAPSO-BP网络模型的海洋平台落物碰撞损伤分析

为了确保海洋平台作业过程中落物坠落对甲板撞击后的结构安全,对坠落立管撞击海洋平台甲板的过程进行了非线性仿真分析。运用ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型,对坠落立管不同撞击角度撞击海洋平台甲板进行模拟计算,得到甲板在不同工况下的损伤情况。运用1种自适应性变异的粒子群优化算法SAPSO与BP神经网络结合［1］,对海洋平台进行落物碰撞损伤分析。研究结果表明:落物与垂直方向偏离5°～10°为坠落时最危险的工况。SAPSO-BP提高了BP神经网络的拟合能力,减小了拟合误差,提高了拟合精度,验证了SAPSO-BP网络模型的实用性和可靠性。综合考虑制定适用于海洋平台落物安全的工作程序和平台及设备的防护措施,为海洋平台作业中落物风险评估和海洋平台作业安全保障提供参考。     

贫数据条件下海底电缆故障概率评估方法*

为解决贫数据引起海底电缆失效概率评估的不确定性影响,实施有效的海底电缆故障风险管理,提出1种耦合模糊集理论、层次贝叶斯分析（HBA）和贝叶斯网络的海底电缆失效概率评估方法,识别海底电缆失效致因因素,梳理各因素之间的关联关系,并采用贝叶斯网络(BN)构建海底电缆失效模型;根据数据源特点将电缆失效因素分为数据完全缺失和具有稀少的先兆数据,采用模糊集理论(FST)计算完全没有可用数据的失效致因发生概率,通过HBA估计有稀少数据失效致因的发生概率;以失效致因发生概率为输入,通过贝叶斯网络实现海底电缆失效概率的动态评估。研究结果表明:FST-HBA-BN方法可以解决基本风险因素的数据稀缺问题,量化评估海底电缆失效概率,研究结果可为贫数据条件下的电缆失效风险管理提供支撑。     

基于Bayesian网络的常减压装置设备故障概率分析

为分析影响常减压蒸馏装置平稳运行的设备失效模式及故障部件,基于1 151条设备故障数据,采用Bayesian网络分析方法,分别对离心泵、压缩机、电动机构建基于Bayesian网络的设备故障概率分析模型,分析故障部件、失效模式、故障后果之间的定量概率关系。研究结果表明:离心泵、压缩机、电动机停运的关键致因部件分别为轴承箱密封故障、活塞环故障、轴承故障,同时得到导致设备停运的故障部件敏感度排序。研究结果有助于提高设备故障风险防范及检维修工作效率,同时可为备件优化方案提供思路。