城市燃气管网脆弱性评价及其应用

为研究城市燃气管网系统的本质安全性,提出了适用于城市燃气管网系统的脆弱性概念及脆弱性研究思路。根据城市燃气管网自身的行业特点与实地调研结果,从物理、结构和社会功能3个角度出发,建立了城市燃气管网脆弱性指标体系及等级标准。然后通过MATLAB R2010a的BP神经网络方法分别训练"敏感性程度"和"自身应对能力"网络模型,并构建脆弱性的函数模型。最后将城市燃气管网脆弱性等级划分为5个,用于评价城市燃气管网的脆弱性程度。训练得到的网络模型的均方差均小于0.05,结果表明,训练得到的网络模型效果良好,具有较强的泛化能力,且能够方便地用于评价未知样本,得到研究区域的燃气管网脆弱性等级值为0.91,研究区域的燃气管网脆弱性被评定为"不脆弱"。     

长输天然气管道事故泄漏速率算法改进研究

泄漏速率是模拟天然气泄漏过程中计算事故后果的重要指标之一,速率通常由小孔泄漏和大孔泄漏推导得出。但在实际泄漏时,泄漏孔径的大小往往不易及时获得,需要通过保守算法估算泄漏口面积以进一步模拟事故后果。运用流体力学和热力学方法,对天然气泄漏速率的经验公式进行了推导验证。同时使用连续性方法对管道的泄漏速率深入探讨,使用更易测量参数参与计算,使得在发生突发泄漏事故的时候,可以忽略孔径大小以更快速的获得泄漏信息,计算泄漏后扩散影响面积,从而为计算事故后果提供依据,以指导应急救援。     

最优加权组合模型在管道腐蚀预测中的应用

为构造海底混输管道腐蚀最优加权组合预测模型，针对传统非等间距GM(1,1)管道腐蚀预测模型中初始条件的选取问题，提出了新信息优先原理下的NEGM(1,1,τ)海底管道腐蚀速率预测模型，以充分发挥建模序列中各分量对预测系统的修正作用；引入ARIMA预测模型，在3个不同定权准则下与NEGM(1,1,τ)模型形成管道腐蚀加权组合预测模型，并通过评价指标函数实现组合模型的性能评价。研究结果表明:组合模型2的海底混输管道腐蚀速率预测值与实际值的平均相对误差为0.495 4%，评价指标函数RMSE,AARD和MAPE的值分别为0.1936%,0.1275%和0.595 3%，均优于其他2个准则下的组合模型。建立NEGM(1,1,τ)-ARIMA海底管道腐蚀速率最优加权组合预测模型，从多角度挖掘了管道腐蚀速率序列中的可靠信息，预测结果的可信度更高。     

Societal risk acceptance criteria for gas distribution pipelines based on incident data from the United States

A significant number of pipeline operators use pipeline integrity management (PIM) to improve pipeline safety and reliability. Risk assessment is a critical step in PIM, because it determines the necessity of conducting the following steps in PIM for certain pipelines. Risk acceptance criteria are required in the process of risk assessment. Individual risk and societal risk are most frequently adopted as the two indicators of the risk acceptance criteria. To the best of the authors’ knowledge, quantitative societal risk acceptance criteria, especially for gas distribution pipelines, do not exit. The aim of this paper is to establish the societal risk acceptance criteria for gas distribution pipelines. Hence, FN curves were established using historical incident data from 2002 to 2017 provided by the U.S. Department of Transportation (DOT). Linear regression and the ALARP principle are used in evaluating the limits of the negligible line and intolerable line to obtain a graphical societal risk acceptance criterion for gas distribution pipelines. A line having a slope of −1.224, and an anchor point of (1, 8.413 × 10⁻⁷) is proposed as the negligible line. Further, the intolerable line has a slope of −1.224, and an anchor point of (1, 2.524 × 10⁻⁶). Both the negligible risk and the intolerable risk for the gas distribution pipeline are lower than the current societal risk acceptance criteria for hazardous installations. The reasons for these relatively lower risk acceptance criteria are discussed.     

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。     

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。     

大落差原油管道投产充水过程研究

为了探究大落差管道充水投产过程中存在的不满流及低点超压问题,以中缅原油管道怒江跨越段为例（其最大高差达1 480 m）,基于OLGA多相流瞬态模拟方法,对大落差原油管道充水过程进行仿真研究,重点分析到达管道不同低点位置的最大速度、压力及相应持液率,得到不同输量条件下不同低点位置的水流速度、压力及持液率随时间变化规律。结果表明:当输量为900~2 000 m3/h时该管道中存在的段塞流概率降低57%,同时减少了管压波动以及对管道和设备的破坏,提高了管道输送效率。     

除尘管道内木粉尘爆炸压力传播规律研究

为了探明除尘管道中粉尘爆炸压力的传播规律,利用自制通风除尘管道爆炸特性测试装置进行试验。研究结果表明:整个管道中粉尘爆炸压力波的传播过程可以分为自由传播阶段、管壁反射阶段和一维传播阶段;压力波在传递过程中处于边移动边生长的状态,具有压力累积效应;除尘管道中粉尘爆炸压力波幅及平均升压速率均与粒径呈负相关关系,二者随浓度变化呈现先上升后下降的趋势;利用Matlab分析了浓度、粒径对压力波的交互效应,表明二者交互作用显著。     

加载条件下多尺寸原水管道受力特征模型试验

为解决在施工过程中管线附近超载导致的爆管问题,分析堆载对不同管径原水管线受力变形的影响,基于模型试验研究管道的受力变形特征,并通过数值模拟计算对试验结果进行论证。结果表明:有限元计算结果与试验结果较吻合,管底整体应力值大于管腰处;在相同荷载作用下,随着管道直径的不断增大,管道所受的应力值越来越小;当荷载距离管轴线较远时,管道整体应力值变小;对比发现,随着加载值逐渐增大、管径逐渐变小,管体轴向应力值逐渐增大,且应力值增长速度较快。这主要是因为小管径的管道长细比较大,在土体中受约束较强,其所受到的应力值较大,容易产生破坏,实际施工时需要注意此类问题。