基于GO法的LNG接收站气化外输系统可靠性分析

为保障液化天然气(LNG)接收站工艺系统生产的安全,基于GO法原理,对某接收站气化外输系统进行可靠性分析。在对系统工艺流程分析的基础上建立GO图,并采用概率公式算法分别对该系统进行可靠性定性与定量分析。结果表明:GO图简单实用,能够直观准确地表征系统工艺流程。GO运算得出气化外输系统的平均工作概率为0.977 814,平均维修时间为58 h,系统可连续稳定运行107天以上。由于数据是基于保守原则确定基本事件的,因此,计算所得可靠性结果可以作为气化外输系统安全可靠性的下限。     

GO法进行有共因失效系统可靠性分析的新算法研究

共因失效可能使系统的可靠性大大降低,是系统可靠性分析中的重点和难点。GO法可以对含共因失效的系统进行可靠性分析。为了选取已有算法合适的参数,更为了提高有多个共因失效组系统的GO法可靠性分析效率,进行了相关研究。对关键参数公式进行了理论分析,并就几个算例系统进行了计算试验;对已有算法进行了深入研究,为了改进已有算法对共因失效组逐个处理,提出了将共因失效组中的部件均由本组等效共因失效部件代替的新算法。进而,应用分组法和新算法对一个简单示例系统和外电源备用系统进行了共因失效分析。给出了对已有算法参数选取的建议;通过对比可知分组法与新算法计算结果相近。通过对已有算法参数的合理化选取,可以提高计算结果的准确度;新算法可对所有共因失效组一次性处理,是共因失效分析的有效方法。     

多点法测定可燃物质自燃特性的可靠性研究

多点法是一种新提出的自热反应动力学分析方法。采用实验研究和理论分析相结合的方式对多点法的操作过程以及实验结果的可靠性展开研究。通过构建一维导热系统、采用不同形式的热电偶布设方式,对烟叶粉末的自燃临界环境温度、活化能以及反应热与指前因子的乘积等参数进行了测定。研究表明:所构建的一维系统能较好地模拟一维导热;热电偶的分布方式对测量结果有较大影响,对称分布状况下,温度结果与经典的F-K对称模型一致;多点法相比于传统方法省时省力,测定结果有较好的线性拟合相关度,求解的动力学参数较为可靠。     

基于动态贝叶斯网络的高速铁路牵引变电所可靠性分析

结合GO-FLOW法的动态特性,将动态贝叶斯理论应用于高速铁路牵引变电所可靠性的分析中。首先将GO-FLOW法中的功能操作符、逻辑操作符、信号发生器、输入信号流等转换为相应的动态贝叶斯网络模块,并建立其条件概率表;然后根据牵引变电所主接线GO-FLOW图和主接线系统功能逻辑关系进行连接,得到基于GO-FLOW图的牵引变电所主接线的动态贝叶斯网络模型;最后运用动态贝叶斯算法对模型求解,得到了牵引变电所主接线的可靠性参数和可靠性变化曲线,结果表明当考虑部件随时间推移而失效的情况时更加符合实际。与其他方法相比,该方法考虑了分析对象的动态特征,减少了公式推导过程,简单清晰,便于实际应用。     

基于免疫机理的化工园区安全生产预警机制设计

为从预警角度预防化工园区安全生产事故,基于生物免疫机理,先应用仿生学方法从整体分析化工园区的"生理结构",再从局部分析化工园区安全生产事故预警体系与生物免疫系统的相似性,首次提出包括诊断识别子系统、预警信号子系统、协调控制子系统和记忆库的化工园区安全生产事故免疫预警系统;设计了一种新的包括预警指标参数输入、模型运算和结果输出3个功能模块的化工园区安全生产事故预警机制。预警机制的输入模块实现预警指标数据输入与处理的功能,运算模块实现预警模型运算的功能,输出模块给出量化评价和图形分析2种结果。基于此设计,将构建预警指标体系,建立化工园区安全生产现状预警和未来预测模型。     

建筑消防水系统灭火可靠性动态评估模型研究

水位、水压、流量、阀门开启情况等运行状态参数是决定消防水灭火系统灭火可靠性的关键因素,基于对水灭火系统运行可靠性影响因素的研究,构建了用于评估灭火可靠性的贝叶斯网络推理模型。推理模型将影响系统灭火可靠性的因素分为给水设施可靠性、灭火系统管网供水可靠性、灭火设施启动可靠性、阀门开启状态等四个方面。网络结构图代表了监测因子与子系统可靠性的关联关系。节点变量状态值的分级方法和先验概率值参考了水灭火系统相关设计标准。根据监测因子对子系统可靠性的影响分别设置了各节点的条件概率表。应用表明,通过物联网技术实时监测灭火系统运行状态参数,将实时的状态参数信息输入到评估模型,可以实现动态评估系统灭火可靠性。     

基于新型综合集成法的矿井通风系统安全评价

矿井通风系统是一个复杂的多因素非线性系统,具有多变、随机和模糊的特点。应用传统的单一评价方法,缺乏系统性和科学性,很难全面地进行安全评价,为了更好地对矿井通风系统安全进行较为客观的定量评价,需要将一种新的综合集成评价方法运用到评价中。通过深入研究德尔斐法、层次分析法、灰色关聚类法以及模糊综合评判法的基本理论,将它们有机地结合起来建立了新型综合集成评价法。在此方法中,应用德尔斐法建立矿井通风系统安全的评价指标体系,采用层次分析法确定各评价指标间的权重,灰色聚类法则用来处理专家评分,对于结果的分析采用模糊综合评判法进行。将不同的理论用于不同的阶段,可以更加全面的考虑矿井通风系统的各种因素,使结果更加准确直观,符合实际。工程实例表明该方法具有较强的逻辑性、实用性和可靠性,为矿井通风系统的安全性提供科学依据。     

考虑脉动风下弓网离线影响的高速铁路接触网可靠性分析*

为分析西北大风区高速铁路接触网可靠性,提出将脉动风引起的弓网离线因素融合到接触网系统可靠性分析中,采用谐波叠加法模拟脉动风风速时程,利用高斯分布统计脉动风分布概率,通过GO-FLOW法构建接触网系统可靠性模型,运用MATLAB对融合弓网离线故障率接触网系统可靠性进行仿真,并与已有研究成果进行对比。结果表明:脉动风对弓网受流产生一定影响,融合弓网离线因素后,接触网系统可靠度明显下降。研究结果可为接触网可靠性研究提供新的思路。     

基于Copula-network的相依部件系统可靠性计算

为解决传统系统可靠性的理论计算结果与实际不符合的问题,开展部件关联的系统可靠性网络化表征与计算研究。通过分析系统部件间的作用关系,以部件为节点,部件间作用关系为边,运用网络模型表征部件关联的复杂系统,重点研究利用部件的服役行为信息,实现部件关联系统的可靠性分析。基于此,将多元Copula函数引入系统可靠性的计算中,建立基于Copula理论的可靠性网络模型及其数学表达;根据节点输入和输出情况差异,分情况计算部件关联系统可靠性;以高速列车转向架系统为背景,应用所建立方法并验证其有效性。结果表明,用基于Copula理论的部件关联系统可靠性网络化表征与计算方法,可对高速列车转向架系统可靠性进行有效分析与估计,为用网络评估复杂机电系统可靠性提供一种新方法。     

基于Morris法的供水管网全局灵敏度分析

灵敏度分析定性或定量评估输入参数的不确定性对模型输出结果的影响,可辅助基于供水管网模型进行的分析和设计。为提高识别管网模型中关键参数的效率,提出采用Morris法进行全局灵敏度分析。将Morris法用于分析纽约隧道问题,并对Morris法和Sobol’法进行详细对比,结果表明:与Sobol’法相比,Morris法精度稍差,但其计算量远小于Sobol’法。最后,对管网模型全局灵敏度分析方法的选择提出建议。     

基于多故障冲击模型和故障树的PFDavg计算方法研究*

为提高安全仪表功能（SIF）要求时危险失效平均概率（PFDavg）计算结果的精确度,提出1种能准确计算SIF在多重共因失效影响下的PFDavg的数学模型。建立包含多重共因失效的系统失效故障树,然后利用多故障冲击模型区分普通失效率和多重共因失效率,根据瞬时不可用率的定义和故障树的逻辑关系计算出SIF的瞬时不可用率;基于PFDavg的定义,计算出SIF的PFDavg,以某化工企业SIF为例进行验证。结果表明:方法有效考虑了多重共因失效对SIF的影响,通过模型计算出SIF的PFDavg大于基于马尔可夫（Markov）方法的软件计算结果,但二者处于相同的数量级。模型在评估SIF的PFDavg时比传统方法偏保守,能提高安全仪表功能的安全性。     

不确定条件下应急资源分配区间规划模型研究

为获得有限应急资源条件下满足多个目标的最优分配方案,提高事故应急救援效率,对某化工园区化工事故的应急物资分配进行了研究。在传统线性规划基础上引入区间数描述物资需求量和物资运输时间的不确定性,并以应急物资分配的经济性、时效性和公平性为目标,建立了多目标线性区间规划模型,并将所建模型应用于以化工园区为背景的化工事故中,同时为验证该模型的有效性,将提出的多目标区间规划模型与多目标确定性规划模型相比较。结果表明,区间规划模型得到的结果比较可观,可为相关决策单位应急资源分配提供参考,同时区间规划也是对传统资源配置分析方法的有益补充。     

基于双剪屈服条件的输油管道腐蚀剩余强度可靠性研究

提出基于双剪屈服塑性极限条件的管道可靠性爆破压力可靠度模型,在基于剩余强度可靠性理论基础上,着重分析随机参数,即腐蚀深度、腐蚀长度和运行压力的分布情况,通过经典可靠性计算方法、JC法将非正态分布转化成标准正态分布,从而建立起基于双剪屈服条件的管道腐蚀可靠性计算模型。通过提取现场实验数据进行验算,其结果表明:双剪屈服强度理论算得的爆破压力更接近实验结果,该方法降低API579的保守性,大大提高了可靠性的计算精度。     

基于神经网络的闸阀模糊可靠度计算

为提高闸阀可靠度计算准确性,将模糊准则引入闸阀可靠性设计,将闸阀应力与阀体通径、内压之间隐式关系显式化,并基于神经网络构建地震工况下闸阀数学模型;利用蒙特卡洛法,计算闸阀在常规方法下的可靠度;利用正态型隶属函数描述闸阀强度的模糊性,计算闸阀在考虑模糊强度时的可靠度;对比强度的模糊性对可靠度计算结果的影响,分析不同隶属函数下的闸阀模糊可靠度。与传统随机可靠度计算方法相比,该方法对不确定性描述更合理,理论上对可靠度的计算更加准确。     

保护层开采被保护层膨胀变形分析方法

基于传统的膨胀变形特征分析多是对被保护层在法线方向上通过测量两个定点 的距离变化来表征,这种从“两个定点”距离变化角度分析膨胀变形的方法只考虑被保 护层在法线方向上的变形特征,不能反应出被保护层的横向变形。针对计算结果不能全 面、准确的反应煤岩体的膨胀变形特征问题,首次提出了保护层开采过程中被保护层膨 胀变形的“四个定点围域面积”分析方法,该方法通过面积膨胀变化分析被保护层膨胀 变形特征。研究分析了在开采实践和实验室中“四个定点围域面积”的监测方案、面积 分析计算方法和“四个定点围域面积”的合理尺度。以沙曲矿多煤层开采相似模拟为背 景,分析了不同尺度下“四个定点围域面积”分析法的精度。研究表明,“四个定点围 域面积”分析方法较“两个定点”分析方法精度更高,被保护层厚度1倍尺度围域内划 分的面积单元格越多,膨胀变形计算精度越高。     

基于IEEMD样本熵分析的管道泄漏定位

为降低城市管道泄漏定位误差,提出1种改进的集合经验模态分解（IEEMD）样本熵分析的管道多点泄漏定位方法。首先通过在EEMD中添加自相关函数计算和EMD算法,得到IEEMD;然后应用IEEMD可将原始泄漏信号直接去噪并分解为真实信号分量和冗余分量,经样本熵分析计算剔除冗余分量,获得有效泄漏信号;最后根据互相关时延计算和声发射时差定位法精确计算泄漏点位置。结果表明:该方法泄漏信号提取效果好、计算效率更高,有效提高了信号的信噪比,降低了信号的均方误差;该方法将管道泄漏定位误差降低至4.06%,较大程度提高了管道泄漏定位精确度。     

海上平台静设备失效概率计算方法适用性研究

针对RBI评估失效概率计算方法对海上平台静设备的适用性,基于国内海上平台设备失效数据统计现状,提出以数据库软件为基础建立RBI评估系统的建议,以获取更加可靠的通用失效概率;对比国内外腐蚀减薄损伤系数计算方法的差异,根据海洋环境恶劣,静设备腐蚀严重的特点,结合模糊数学理论,提出更为保守的计算方法,并选取渤海某平台静设备验证新方法的适用性。结果表明,新方法得到的失效概率等级分布更为均匀,高失效概率等级的数量增多,符合海上平台静设备失效概率高的特点,但仍需通过生产实践来检验其可靠性。     

复杂气井套管力学分析与可靠度评价

为建立考虑地层和套管参数随机性的套管可靠度评价理论方法，以便得到复杂井况下套管传统设计安全系数与可靠指标之间的关系，提出了非均匀地应力和内压联合作用下，沿套管最大外挤力方向管壁任意位置发生屈服失效时外壁等效均匀外挤力的计算方法；建立了套管抗挤和抗内压三轴强度计算公式以及有效内压计算方法；根据套管载荷和强度影响因素统计参数以及评价过程中参数测试标准值，利用蒙特卡洛法（MC）建立了完整的套管可靠度计算和评价方法；通过实例对传统安全系数与可靠指标的对应关系进行了研究。研究结果表明:指定条件下，套管安全系数与可靠指标之间存在对应关系；利用建立的方法编制计算程序可以为传统设计法中安全系数代表的安全程度进行量化；可靠度评价方法能够为安全系数的选取提供指导。