基于空间故障树理论的系统可靠性评估方法研究

为了研究可靠性对工作环境变化敏感的一类系统,利用空间故障树SFT的思想和方法,并结合T-S模糊故障树和贝叶斯网络,建立了一种系统可靠性评估方法。总结了T-S模糊故障树和BN网络评价系统可靠性时存在的问题,并在所提出的方法中予以解决。方法中将事件的故障状态划分为:无故障a、轻度故障b、严重故障c、完全故障d四种状态,分别用a,b,c,d表示。故障率为[0~30%)、[30%~60%)、[60%~85%)、[85%~100%),并得到了划分的规则。研究了该系统在不同故障状态下的有效范围。得到了系统在不同状态之间过渡时的特征,并分析了过渡期间的可靠性对因素敏感度问题。     

储气库含裂纹缺陷井筒寿命可靠性预测方法研究

为了探究地下储气库井筒管柱裂纹缺陷对井筒寿命的影响,采用随机裂纹扩展融合概率密度演化法(Probability Density Evolution Method, PDEM)模型对含裂纹缺陷井筒进行寿命可靠性预测。通过修正后的裂纹特征向量,采用总变差减小(Total Variation Diminishing, TVD)差分格式求解出特征值概率密度函数,可得到其疲劳寿命可靠性,研究不同裂纹长度和井筒内压下,井筒管柱裂纹处最大应力和应力强度因子K的变化规律,并对其模型预测进行性能分析。结果表明：概率密度演化法得到的井筒裂纹尺寸曲线与Monte Carlo法的结果吻合性良好,且概率密度演化法计算简单、精度高,模型预测误差率在11%以内;最大应力及应力强度因子K随着井筒压力、裂纹长度的增加而增大,当最大应力超过材料屈服强度350 MPa后,则增长趋势逐渐减缓直至趋于平稳。     

煤矿高浓度胶结充填系统可靠性评价研究

煤矿充填系统可靠性受多种不确定因素影响.通过对影响东庞矿高浓度胶结充填系统可靠性主要因素的分析,综合考虑各因素随机性、模糊性特点,利用层次分析法(AHP)建立充填系统可靠性模糊综合评价模型并确定各指标因素权重,运用模糊数学理论确定隶属矩阵和模糊综合评价法得到充填系统可靠性综合评判向量,按照最大隶属度原则确定此充填系统可靠性为“较稳定”等级.经充填工业性试验开采验证,系统可靠性模糊评价模型的建立是合理有效、结果符合实际情况的.     

紧急救援系统可靠性评价指标及评价方法研究

基于人机工效学的原理,分析高速公路紧急救援系统的结构组成和特点,从事件检测、救援方案及设备管理3个方面建立紧急救援系统可靠性的评价指标体系,通过理论分析和专家咨询,确定各影响因素的重要度,运用层次分析法与模糊综合评价相结合的方法,对紧急救援系统的可靠性进行评价。采用该方法对陕西省某高速公路紧急救援系统的可靠性进行评价,得到综合评价值为77.96,与实际状况相符,表明该方法可行。     

基于DBN的机场飞行保障运行系统可靠性研究

为了防止机场运行环节失效导致航班不正常运行,提出了机场飞行保障运行系统可靠性的概念,并根据行业规章的要求,确定了机场飞行保障运行系统关键节点可靠性的参数及计算过程,给出了以顶层参数可靠性为目标的参数逻辑。分析得出了机场运行过程关键任务节点,建立了故障树,依据故障树逻辑门向动态贝叶斯网络(Dynamic Bayesian Networks, DBN)转化的映射规则,将故障树转化为DBN模型。以华北地机场的飞行保障运行系统进行应用实例分析,结果表明,停机坪地面服务保障阶段对机场飞行保障运行系统可靠性影响最大,其中加油作业中设备恢复环节、机务保障中航空器推出环节、行李货物装卸作业中装卸环节和设备靠机环节、上下旅客保障作业中设备靠机环节和上下客环节属于停机坪地面服务保障阶段的薄弱环节。该模型在用于国内机场飞行保障运行系统可靠性分析时,用后验概率可以识别出机场运行过程失效的原因,用敏感性分析可以识别出机场运行过程中关键薄弱环节。     

含硫气井井筒完整性风险评价研究

针对含硫气井开发过程中井筒完整性失效风险,建立了含硫气井风险评价模型。采用Bow-tie模型将井筒完整性的失效形式分为水力屏障失效、实体屏障失效和操作管理屏障失效3个方面,确定了含硫气井井筒完整性失效的28个风险因素;基于层次分析法定量确定了各风险因素的权重,通过风险矩阵法评估了风险因素发生的可能性与严重程度,实现了对井筒完整性风险等级的划分。将以上方法对某含硫气井进行了应用,确定了该井的风险等级及主要风险因素。研究结果表明:建立的风险评价模型能够对含硫气井井筒完整性进行评价,确定风险等级。该方法的应用有助于降低含硫气井的事故风险,可为含硫气井完整性现场管理提供参考。     

BP神经网络在安全评价中的应用

为解决传统经验法在安全评价中人为因素影响和量化难的问题.引入人工智能神经网络,从而减少人为因素影响,使定量分析成为可能.神经网络通过对原始数据的学习,调整网络参数,实现对预评价对象的定量评价,为企业制定安全策略提供科学的依据.     

城市地下管线系统可靠性分析

随着城市经济水平的提高、城市规模的扩大和现代化步伐的加快,城市地下管网越来越庞大,越来越复杂,种类也越来越多,所担负的城市人民群众赖以生存的物质基础的作用也越来越强。对城市地下管线失效的特点和系统可靠性进行深入分析,为政府部门做好日常安全管理工作,做出科学合理的决策,实现地下管线安全预警等提供依据,对预防事故发生和减少生命财产损失具有现实的指导意义。     

基于多因素耦合的井筒完整性风险评价

为了合理开展井筒完整性评价,提出合理的管理措施,综合考虑管柱力学、管柱腐蚀、管柱及附件密封、水泥环力学、地层以及油气井管理等关键节点及因素的相互耦合协同作用,分析多因素耦合协同作用对井筒完整性的影响。对于管柱力学等具有比较明确物理意义且可以量化的因素,采用定量分析评价;对于操作管理等难以量化的因素采用定性评价,对于腐蚀环境因素采用定量与定性相结合的方法进行评价;在定性及定量评价的基础之上,对关键节点进行风险概率和风险影响程度的划分及量化,再基于层次分析及风险矩阵的方法建立井筒完整性评价模型;基于模型编制了相应的计算程序,并对某高腐蚀性气井开展了井筒完整性评价。评价结果表明,在影响该井井筒完整性的风险因素中,高酸性气体腐蚀是造成该井井筒完整性失效的主要因素。     

油气集输站场失效可能性定量评价方法研究*

为了保证油气集输站场的安全生产和运行,基于标准《Risk-based Inspection Methodology》（API RP 581 2016）和可靠性分析方法GO法,提出1种可完全定量的站场失效可能性评价方法,为站场的全定量风险评价方法提供依据和参考。首先,分析站场内各设备的失效机理,计算其失效概率;然后,根据站场工艺特点,将其划分为若干个子系统,利用GO操作符的定量计算公式,确定各子系统及站场整体的失效可能性值;最后,以某油田联合处理站为实例,采用该方法对其工艺设备、站场子系统及站场整体的失效概率进行计算和分析,确定该站场的失效可能性等级。研究结果表明:通过失效可能性定量评价可使站场风险评价更加量化直观,为站场维护及安全生产运行工作提供更加客观的依据。     

基于蒙特卡洛方法的油气井管柱可靠性评估

为提高油气井管柱服役的安全性,采用数据统计与可靠性理论评估油气井管柱可靠性.首先,识别影响管柱外载及其参数的变量,构建油气井管柱安全极限状态方程;然后,采集模型变量数据,确定变量分布与参数,形成油气井管柱可靠性数值模型;最后,通过蒙特卡洛方法计算影响管柱可靠性的关键变量和不同置信度水平下管柱剩余强度分布及安全系数取值....     

基于马尔可夫的地面控制井下安全阀可靠性评估

为保障地面控制井下安全阀系统的安全运行，防止系统发生故障，建立了井下安全阀可修复系统的马尔可夫模型；针对系统设备构成复杂及共因故障等问题，基于β因子模型描述共因失效，同时将模型划分为3个独立模块，通过克罗内克积方法合并，评估系统可靠性；参照OREDA可靠性数据，定量求解井下安全阀系统可用度、可靠度以及稳态指标，研究模型中状态转移概率对系统稳态可用度的影响。研究结果表明:井下安全阀系统的可用度随时间增长而迅速到达稳态值；系统检修周期应小于2.5 a；根据可靠性分析结果，运营方应考虑系统经济与可靠性间的博弈关系，合理优化系统冗余结构与维修周期管理，防止井下安全阀系统失效。     

基于Mogi-Coulomb强度准则的井壁稳定性力学分析新方法*

传统井壁坍塌失稳分析模型是基于M-C破坏准则而建立的,该方法忽略了中间主应力对岩石强度的影响,常使得预测的钻井液密度过于保守。为此,引入考虑中间主应力的Mg-C破坏准则建立任意井眼的井壁稳定性评价新模型,通过数值模拟法分析了不同地应力状态下的井斜角和方位角对井壁稳定性的影响。研究结果表明: Mg-C准则克服了M-C准则忽略中间主应力低估岩石强度的影响,其计算结果略低于M-C准则的计算结果,有助于提高钻速,降低钻井成本;正断层地应力状态时,沿最小水平主应力方向钻进时,井壁稳定性最好;走滑断层地应力状态时,沿最大与最小水平主应力之间的某一临界角钻进时井壁最稳定;逆断层地应力状态时,沿最大水平主应力方向钻进时井壁最稳定;该模型有助于指导现场钻井井眼轨迹的优化设计及安全施工。     

现代系统安全观点分析及分层安全模型研究*

为适应系统复杂性的提高和智能科学及数据技术的涌现,分析现代系统安全观点,并提出系统的分层安全模型,以应对系统安全及可靠性面临的质疑和变革。根据Leveson提出的学术观点,提出分层的系统安全模型。通过论述7个系统安全研究的新观点,提出系统安全的层级结构,分为社会层、系统层、技术层和运行层;建立系统安全的虫洞模型;结果表明:通过该方法可得到系统故障过程区划图和故障过程有向图,同时空间故障树理论也可用于该模型的定量计算。     

基于可靠性理论的事件树分析方法研究

事件树分析过程中事件树的编制和分析方法缺乏系统性,导致实际运用中事件树的编制缺乏可操作性。从目标系统的选择、环节事件逻辑关系的确定、定量分析中基本数据的来源和确定方法等三个问题进行了系统研究,并以可靠性的相关理论为基础,提出"从控制和影响初始事件发展演化的角度,调查分析对初始事件做出响应的安全功能,按系统工作原理对目标系统进行重构,构建目标系统的功能结构图,画出系统的可靠性框图"入手,对"传统的事件树绘制程序"进行修正,解决了事件树分析过程中目标系统的选择、环节事件逻辑关系的确定以及定量分析基本数据的确定方法等问题。修正后的方案对实现事件树的正确编制和系统分析逻辑更清晰,操作指导性更强。     

基于TF-熵权法的矿井通风系统可靠性可拓评价

为准确评价煤矿通风系统可靠性,提高可靠性评价的客观性与准确性,有效防止因通风系统故障而引起的煤矿安全事故,提出基于三角模糊数(TF)-熵权法的矿井通风系统可靠性可拓评价模型,首先利用德尔菲法从通风动力、通风网络等6个方面,选取29个评价指标确定矿井通风系统可靠性评价指标体系;然后,通过三角模糊数与熵权法相结合的方式确定...     

基于人因可靠性的间歇装置SIL分析与改进

IEC 61508和IEC 61511等标准针对连续工艺装置提出了安全仪表系统安全完整性等级评估方法。但对于间歇装置的SIL评估,受人因因素影响水平并未明确,且没有提出相应计算模型。以某六氟磷酸锂间歇生产装置典型SIS为例,采用HAZOP结合LOPA方法对其进行风险分析,在明确间歇生产装置存在人员中毒、窒息及燃烧爆炸风险的基础上,确定并验证其安全仪表系统的SIL,再依据间歇生产装置人工依赖性高,即部分安全仪表系统未接入自动联锁且需人工手动触发的特点,建立人因可靠性模型,来分析人因可靠性对安全仪表系统SIL的影响,并进行改进研究。研究结果表明:人因因素对安全仪表系统SIL有显著影响;可通过改变SIS元件冗余结构、测试策略并结合改进人因管理措施来提高SIL。     

油气管道维抢修密封卡具的安全检测与应用

针对油气管道维抢修所使用密封卡具在使用过程中存在安全隐患的问题,提出了1种密封卡具的安全检测方法,并设计了检测平台。检测平台主要由管段夹持装置、密封卡具组件、实验管段、液压注剂系统以及压力测量系统等构成;检测方法包括密封卡具的出厂强度检验、密封性能测试以及安全施工压力测试,通过检测来确保施工过程中密封卡具的安全稳定性及密封作业的成功率;在新疆油田采油一厂进行了现场应用,对泄漏管段进行现场勘测后设计加工了适用的密封卡具,对该卡具进行了室内安全检验,并依据注剂式密封技术的相关标准在现场实施了带压密封作业。研究结果表明:所加工密封卡具的强度、密封性能安全可靠,现场安全注剂压力不应超过22 MPa,管道未发生二次破坏,密封效果良好。     

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。