雷击城区杆塔临近燃气管道过电压防护研究北大核心CSCD

为解决电力杆塔发生雷击或单相接地短路故障时,杆塔接地网散流对临近燃气管道的过电压击穿风险问题,采用CDEGS仿真计算软件建立了杆塔接地网冲击接地散流模型,提出取消水平引流接地体加装垂直接地体的优化方案,分析接地网散流对临近燃气管道过电压的影响规律,对比了取消水平引流接地体对管道过电压及绝缘层耐受电压的降压效果。仿真结果表明,采用优化方案后可以有效降低管道过电压,且该接地改造方式满足电力杆塔接地网接地电阻的要求。所述安全防护方案可为城区电力杆塔及燃气管道设计施工及安全防护提供参考。     

输电线路临近处油气管道雷电过电压防护措施

为明确接地网外延射线结构对其引流作用的影响,提出降低由雷电自然灾害所引起的输电杆塔临近处的油气管道过电压防护措施,采用防雷计算软件CDEGS建立电力杆塔接地网与其临近管道的结构模型,研究在不同电流幅值、土壤电阻率和杆塔与管道间距条件下,接地网外延射线迫近、背离和平行等3种结构对管道电位的影响,以及采取续接方案后管道过电压的变化情况。研究结果表明:外延射线的引流能力在迫近、平行和背离状态下对管道雷电过电压的影响呈现出不同的趋势;采取续接方案后,管道过电压出现明显降低趋势;外延射线续接方案可作为管道雷电过电压的防护措施。     

油气管道附近电力线路杆塔接地优化策略研究

为解决电力线路与油气管道并行、交叉架设情况下电力线路遭受雷击使得附近油气管道产生过电压的问题,针对油气管道附近电力线路杆塔接地优化策略进行研究,以期为油气管道防护的设计施工提供参考.提出了基于塔基外敷换向散流的接地优化策略,通过COMSOL Multiphysics仿真软件分别对单桩和四桩式混凝土基础"笼"式外敷接地装置进行建模计算,分析了单桩式混凝土基础条件下土壤电阻率、桩基与管道间距、外敷面积对管道过电压的影响,对比了四桩式混凝土基础条件下外敷与铺设人工接地体在管道保护方面的优劣,进而提出采用柔性石墨复合接地材料的混凝土基础"笼"式外敷的优化策略.仿真结果表明:土壤电阻率增加会使管道过电压峰值增大;桩基与管道间距增加可减小管道过电压;混凝土基础"笼"式外敷比传统的混凝土基础加设人工接地体方案降低管道过电压效果更佳.     

深埋管道中泄漏孔对燃气泄漏影响的数值模拟*

为研究泄漏孔的各种因素对深埋土体中燃气管道泄漏的具体影响，采用1个包含燃气管道的三维模型，研究单个泄漏孔的大小、位置、形状对于埋地燃气管道泄漏的影响，并建立大小相等的双泄漏孔的燃气管道，确定双泄漏孔间距对于燃气泄漏扩散的影响。结果表明:泄漏孔越大，燃气在土壤中的扩散速度越快，且泄漏孔的大小对深埋燃气管道泄漏的影响最大；泄漏孔位置的影响次之，顶部与侧壁的泄漏孔扩散速度相差无几，底部泄漏孔的扩散速度远低于前2者；双泄漏孔间距的影响较小，双泄漏孔的距离越小，甲烷的扩散速度越快；泄漏孔形状对于深埋燃气管道泄漏扩散的影响非常小。     

水平接地极泄散雷电流对临近埋地管道危害影响分析

为分析水平接地极泄散雷电流对临近埋地管道产生的暂态电磁干扰危害,通过EMTP软件建立水平接地极和埋地管道模型,考虑水平接地极与管道间的感性耦合和阻性耦合,采用多元回归分析法讨论土壤电阻率、水平接地极与管道间距、管道埋深、雷电流幅值等因素对管道防腐层感应电压的影响,最后讨论感应电流对管道腐蚀的影响。结果表明:离雷电流注入点越远,管道防腐层感应电流和感应电压幅值越低;感应电压受土壤电阻率、水平接地极与管道水平间距、管道埋深、雷电流幅值等因素影响明显,与土壤电阻率和雷电流幅值呈正相关,与管道埋深和水平接地极与管道水平间距呈负相关;土壤电阻率对管道腐蚀程度影响较大,土壤电阻率越低,管道腐蚀越严重;为保护防腐层和管道安全,水平接地极与管道间需保持一定安全距离。     

灰色理论和DEMATEL在城市燃气管道风险评价中的运用

针对城市燃气管道风险评价时存在各因素相互作用会影响评价结果的问题，通过分析以往燃气事故发生原因、行业专家意见和相关规范标准，筛选整理出4项一级指标和19项二级指标，建立城市燃气管道风险评价指标体系。为保证城市燃气管道风险评价的准确性，引入灰色理论与决策试验法(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory, DEMATEL)。首先，基于此方法分析各因素之间的影响关系；然后，得出各指标因素在评价指标体系中的重要程度；最后，对中心度进行归一化处理得到各影响因素的权重，结合模糊综合评价的方法对燃气管道进行风险评价。结果表明：阴极保护失效、管道运行年限、管道保护装置和人为破坏是导致燃气管道失效最重要的4个因素，燃气管道的风险等级为中等；分析结果与实际工程相吻合，证明该方法能够有效评估燃气管道风险。     

城市天然气管道半定量风险评估方法研究

以实现天然气管道风险评估资源的合理分配，确定天然气管道定量风险评估的重点为目标，改进燃气管道风险评估方法的肯特模型，探求城市天然气管道的半定量风险评估方法；分析了城市埋地天然气管道失效可能性与失效后果的影响因子，并研究其评分标准；分别给出了城市天然气管道失效可能性与失效后果的等级划分标准，并运用半定量风险矩阵进行燃气管道单元的风险初步排序，以确定高风险管道单元；对城市天然气管道进行半定量风险评估，可为识别管道沿线高风险后果区域、风险动态排序、风险预警及制定事故应急预案等提供科学依据和方法指导，具有重要的工程应用价值。     

埋地燃气管道风险程度的多层次模糊评价方法

针对埋地燃气管道的风险评估,结合影响埋地燃气管道风险因素众多的特点,运用工程模糊数学理论,建立了埋地燃气管道风险程度的多层次模糊评价方法,确定了影响管道风险的基本因素。考虑了各类因素以及同类因素间的模糊性,并给出了因素类及因素间权重的计算方法。据此,可对埋地燃气管道的风险程度进行评价,从而有利于针对风险较高的管段采取行之有效的措施,防止事故的发生。     

基于N-K模型的城市燃气管道失效可能性因素耦合分析

为分析多因素耦合作用对城市燃气管道失效可能性的影响，构建了基于复杂网络的N-K模型；应用轨迹交叉理论分析管道失效可能性因素的耦合作用机理；基于N-K模型对2011—2014年所发生的1 127起城市燃气管道事故进行耦合分析，计算不同耦合方式发生的概率和耦合值。结果表明:多因素耦合过程中，参与耦合的因素越多，管道失效的概率越大，但耦合发生的频率却随耦合因素的增加逐渐减少；环境因素和人为因素参与耦合时，管道失效的概率较大。     

管道燃气火灾爆炸事故树分析

在调查与研究的基础上，采用安全系统工程的方法，对城市管道燃气火灾爆炸事故进行了事故树分析。文中给出的由201个基本原因事件和81个逻辑门所构成的管道燃气火灾爆炸事故树分析图，直观地表现了各可能导致顶上事件发生的初始因素及其逻辑关系，经对FT的求解，得出了243个最小径集，指明了预防事故发生的可能途径；在对采用各可能预防途径的可行性，经济性，可操作性进行充分的考虑与比较后，确定出了城市管道燃气火灾爆炸事故预防措施，并做出安全检查表，以供现场实施使用；最后提出了提高燃气安全运行水平的建议。     

堆载作用下埋地管道应力影响因素及失效荷载研究*

为探究地面堆载导致埋地油气管道失效的事故影响因素,通过对管道在堆载作用下的工程案例进行概化,以X70管道为研究对象,采用有限元软件建立管道在堆载作用下的三维模型,采用理论计算验证模型的可行性,开展管道应力与变形分析,探讨不同的堆载强度、管道埋设深度、下卧层土体杨氏模量、管道内压与堆载偏移距离对管道应力的影响,同时开展多因素耦合研究。研究结果表明:深埋管道会促进附加应力向两端扩散,管道中心部位以外的应力值呈现为深埋＞浅埋;当下卧层杨氏模量大于20 MPa后,管道偏于安全;内压在0~2 MPa时,可以抵消部分堆载对管道的影响,内压大于2 MPa后,管道应力整体增大,此时管道应力由内压主导;得到不同管道埋深与不同下卧层土体杨氏模量耦合工况下X70管道失效时的堆载强度。研究结果可为埋地管道在堆载作用下的安全防护问题提供参考。     

基于贝叶斯网络的页岩气集输管道失效概率计算方法研究

页岩气集输管道运行压力和出砂量在生产过程中衰减显著，这导致管道失效概率不断变化，针对这一问题，采用贝叶斯网络方法，建立了页岩气集输管道失效概率动态计算模型。首先，分析页岩气气质特征、管道运行工况及失效原因，利用逻辑门的连接关系，建立了页岩气集输管道失效故障树；其次，基于贝叶斯网络与失效故障树的结构映射关系，将失效故障树转化成贝叶斯网络结构；然后，通过贝叶斯网络的参数学习，实现模型求解；最后，进行了实例应用。研究结果表明:该模型不仅可有效计算页岩气集输管道的失效概率，还能确定影响管道失效的关键风险因素，并且可通过调整节点的状态及概率分布，实现页岩气集输管道失效概率的更新。     

基于Logistic回归的燃气管网风险因素重要度分析方法研究*

为确定燃气管网风险评估的关键风险因素,以A省各地市燃气管网为研究对象,基于燃气专家经验确定燃气管线风险等级,提出基于Logistic回归的燃气管网风险因素重要度分析方法。采用样本增强及随机抽样的方式,选取400个均衡样本作为管网评估数据输入,通过因子分析方法对其进行降维,得到3个公共因子并作为一级指标反向构建燃气管网风险评估指标体系;利用有序多分类Logistic回归方法,根据回归系数绝对值大小对风险因素进行重要度排序。研究结果表明:外界环境对燃气管网风险的贡献程度相对较高,管道自身因素和巡检养护次之。研究结果可为城市燃气风险防控提供理论依据和方法参考。     

基于SPH方法的埋地PE燃气管道挖掘破坏数值模拟研究

为弥补有限元法在埋地燃气管道挖掘破坏研究中的不足,基于光滑粒子流体动力学法（SPH）,建立挖齿-土体-管道相互作用动力学模型,采用FORTRAN编程实现SPH计算程序,并结合算例分析挖齿挖掘过程挖齿-土体-管道实时状态及管道动态响应,最终得到椭圆度、应力应变分布等重要参数。结果表明:SPH方法可有效分析埋地管道挖掘破坏全过程,研究结果为挖齿-土体-管道等多方接触或冲击领域提供新的研究方法。     

基于谐波沉降的管道力学分析*

为避免地面沉降引发的油气管道事故，研究沉降管道的力学特性，提出基于谐波沉降的管道力学评估方法。以中国石化某沉降管道为研究对象，通过现场测量的方法获得沉降区管道高程，利用傅里叶级数展开对不均匀沉降数据进行处理分析，获得管道谐波沉降的拟合函数。建立ANSYS有限元模型，采用土弹簧模型模拟非沉降区管道与土体相互作用关系，将谐波沉降作为位移载荷施加到沉降区管道，对含内压管道的沉降进行数值模拟，分析其应力、应变分布规律。结果表明:沉降与非沉降交界处管道应变及应力最大，基于应变的评估准则，管道运行状态为安全，为应急响应提供支撑。     

双线地铁隧道下穿管道安全性对比研究

地铁与燃气管道等高危管道均为线性工程,地铁隧道下穿管道的情况不可避免,一旦因地铁施工导致管道泄漏,后果难以承受,管道沉降值是考量其安全性的关键指标。为对双线盾构地铁隧道下穿管线安全性进行预测,采用修正的Peck公式理论方法进行计算,并与数值模拟结果相对比,研究结果表明:双线盾构地铁隧道下穿管道安全风险可控,修正Peck公式及数值模拟法均能较真实地描绘地表以下任意土层的沉降槽曲线,进而可以比较准确地计算土体竖向沉降,可作为一种用于计算隧道开挖所引起管道竖向位移的方法。     

基于紧凑拉伸试验的含缺陷燃气管疲劳寿命预测分析

为分析预测含缺陷燃气管道的疲劳寿命,实现燃气管道分类分级监测和维护。在理论分析含缺陷管道疲劳寿命预测模型的基础上,通过MTS电液伺服疲劳试验机测试获得同一应力比下4种不同应力强度因子的疲劳裂纹扩展速率,进而构建含缺陷燃气管道疲劳寿命的实用模型。以安徽淮南天然气二气源管道工程实际参数为例,预测分析类似条件下含缺陷燃气管道的疲劳寿命,为燃气管道监测维护与分类分级管理提供可靠依据。结果表明:管道的疲劳寿命与裂纹深度变化近似成线性关系,与内压幅值变化近似成指数为负的幂函数关系,且管道输送压力变化幅值不应超过1.5 MPa。     

油气长输管道作业分级定量风险评价方法研究及应用

为客观掌握油气管道生产运营岗位主要作业风险,实现油气长输管道企业作业风险管理,提出一种作业分级定量风险评价方法。首先,辨识油气管道系统主要危险作业类型和引起作业事故的危险有害因素;然后由作业分级法确定事故发生的可能性与严重性;最后建立基于作业分级的风险矩阵,得到各作业活动的风险级别。将该方法应用于某管道公司,以该公司生产区内部高处作业为例,对作业过程中的危险有害因素进行识别与评价,得出高处作业过程中各步骤的风险程度。结果表明该评价方法具有一定的可操作性,可反映各类危险作业过程中的风险程度,为后期有针对性的风险控制提供指导,有助于公司的风险管理。