天然气管道的运行可靠性评价技术

论述了天然气管道运行可靠性评价技术理论内容和计算方法,给出了天然气管道系统中线路部分、压气站和整个系统可靠性指标的计算公式,分析了天然气管道的失效模式和寿命分布模型,提出了保证管道系统可靠性的措施,总结了近几年国内外天然气管道可靠性评价技术的发展趋势和今后的研究方向.     

基于事故工况下的天然气干线管道供气可靠性评价

天然气干线管道向着大流量、高压力的趋势不断发展,对供气管道系统的安全、可靠运行提出了更高要求。借鉴巴西国家石油公司与挪威船级社天然气管网的供气可靠性评价方法,建立了基于事故工况下天然气干线管道的供气可靠性评价方法。利用工艺计算软件TGNET模拟事故工况,建立供气极限状态函数值的样本集;通过MATLAB编程进行抽样,确定样本服从的概率分布模型;结合天然气供应等级划分标准,求得天然气干线管道的供气可靠度。通过具体算例,验证了该方法的可行性,可为今后深入研究中国天然气管道系统可靠性提供指导。(图6,表2,参23)     

天然气管网可靠性评价方法研究现状

随着我国管道事业的蓬勃发展,以及清洁能源的不断推广,天然气的需求量及供气要求进一步提高,天然气管网的可靠性显得尤为重要。分析了现有管道完整性管理与管道可靠性的关系,总结了部分国家天然气管网可靠性评价的发展概况,对比了部分具有明确代表性的天然气长输管道可靠性设计方法及标准规范,评述了我国天然气管网可靠性评价的发展历程。结合当前主流天然气管网可靠性评价方法与原理,初步探讨了当前可用的天然气管网可靠性评价方法的可行性与难点,为深入开展天然气管网可靠性评价方法的理论研究和实践应用提供了参考。     

天然气地下储气库可靠性评价方法

根据系统可靠性理论,借鉴电力系统可靠性的研究成果,对天然气地下储气库可靠性评价进行了初步探索,从安全运行方面研究,确定了天然气地下储气库系统可靠性参数,包括故障率、可靠度、可用度,提出了相应的计算方法;从用户需求方面研究,建立了天然气地下储气库系统可靠性评价指标,包括缺气时间概率、缺气时间频率、缺气时间期望值、缺气平均持续时间、缺气量期望值、系统缺气量指标、停气影响严重性指标,形成了相应的计算方法。可以根据停气影响严重性指标划分天然气地下储气库系统的可靠性等级,为决策者提供制定方案的依据。     

干线天然气管道运行可靠性评价方法

干线天然气管道是我国重要的战略能源通道，其运行可靠性研究显得十分必要。基于国内外相关文献调研，结合干线天然气管道的工艺特点，对干线天然气管道运行可靠性的重点评价指标进行筛选，并给出计算方法；运用可靠性基本理论和统计学基本方法，提出一种针对管道单元及压气站单元的运行可靠性评价方法；运用可靠性框图，建立单元与系统之间的联系，运用故障树分析法确定系统的薄弱环节，最终提出干线天然气管道系统运行可靠性的评价方法。（图5，表2，参31）     

可维修天然气管道系统可靠性增长的数学预测模型

为了研究可维修天然气管道系统可靠性增长预测问题,结合广义伽玛分布与统计学理论,建立可靠性增长的数学预测模型。采用数字仿真技术,利用点估计、区间估计、标准差和比例系数,对可维修天然气管道系统可靠性增长进行预测并进行预测精度分析,结合具体应用实例验证其有效性。研究表明:将失效分布的寿命解析思想应用到可维修天然气管道系统可靠性增长预测中,可以有效提高预测精度,增加了数据量,更好地解决了管道等小子样系统因数据不充分引起的可靠性增长预测精度问题,同时为管道预维修及后维修提供了理论指导。(表1,参10)     

大型天然气管网可靠性评价方法研究进展

天然气管网是连接资源与市场的纽带,确保天然气管网安全运行与平稳供气是油气储运界的重要课题。当前,对天然气管网运行与供气可靠性的研究尚处于起步阶段,经典可靠性理论不能满足现实需要。论述了经典可靠性理论在天然气管网单元可靠性评价的适用性与在管网系统运行及其供气可靠性评价方面的局限,指出了天然气管网可靠性研究的关键问题,分析了国内外在该领域的研究现状和发展方向,总结了相近领域可供借鉴的研究成果。目前,评价天然气管网可靠性需要解决的主要问题包括:构造全方位、多维度的评价指标体系;整合现有理论与方法,将工程方法与经典理论相统一,建立完善的单元与系统可靠性评价方法;针对天然气管网的运行特点和用户需求构造基于可靠性的优化模型等。     

复杂网络理论的应用进展及对天然气管网的启示

随着中国天然气管网的逐步加密，管网运行愈加复杂，对管网拓扑结构、供气稳定性等方面的研究提出了新的挑战。近年来，复杂网络理论研究不断深入，已在交通、水力、电力等输送网络领域实现广泛应用。为借鉴复杂网络理论在相似输送网络中的研究成果，梳理了复杂网络理论在拓扑结构分析、输送可靠性评价、瓶颈识别、网络区域划分、网络流追踪5个方面的研究进展。针对中国天然气管网研究现状，提出发展建议：根据天然气管网无标度网络的特点，发展用于可靠性评价的随机抽样方法、网络流算法、人工智能需求预测方法，形成3大类瓶颈识别方法，建立区域划分算法，并对各类经营模式提出不同的网络流追踪算法；尽快进行管网拓扑结构特征分析，建立完整、快速的供气可靠性评价方法；利用网络流模型识别管网瓶颈，为新建管道提供依据；基于天然气管网供气特征进行区域划分，并发展一套清晰、透明的气流追踪算法用于管输费结算。研究结果可为天然气管网长期发展提供技术参考。（图1，表1，参75）     

天然气管网多状态可靠性及天然气市场满意度计算

天然气管网系统可靠性影响因素众多,运用极限状态条件下的可靠性计算方法不能满足实际需求,运用不同类型随机变量既可以开展天然气管网多状态条件下系统可靠性概率计算,也可以表示管网运行参数的变化。将管道生产运行参数变换为规范的独立随机变量,进而利用边缘分布函数简化管网可靠性概率计算。综合天然气管网供应能力和天然气市场供需双方经济效益两方面因素,将管道供应可靠度与市场交易财务损失率相结合,形成供需双方满意度的计算方法,为天然气管网运行及市场经营决策提供了量化分析工具。     

我国天然气管网系统可靠性评价技术现状

为了保障天然气管网系统的运行安全,可以采用可靠性方法从系统层面定量评价与分析天然气管网的物理安全水平及整体供气水平,然而,我国在此方面的研究尚处于起步阶段。总结了我国天然气管网系统可靠性评价技术研究现状,从生产安全和供气安全两方面阐述了管网系统常用可靠性指标的概念和算法,分别探讨了长输管道和站场两个系统单元及整个管网系统的结构可靠度评估方法,以及系统供应可靠度和目标可靠度的确定方法,指出了管网系统可靠性评价技术的重要作用及发展方向。     

天然气管道弹性维修周期模型

天然气管道故障率随运行时间的增加而不断增加,传统的等周期预防性维修无法满足天然气管道失效特性,为提高天然气管道的安全性,开展对弹性维修周期模型的研究。既要提高系统的可靠性,又要控制维修成本,将天然气管道的可靠性和天然气管道维修的经济性结合起来,根据系统故障率的变化,运用预防性维修的相关理论,引入役龄回退因子建立系统可靠性-维修成本多目标优化模型。结合具体的工程实例,在Matlab平台下,应用多目标粒子群优化算法对模型的具体算例进行求解,得到以可靠性和经济性为目标的弹性预防性维修周期,为天然气管道的维修管理提供理论依据。     

油气管道可靠性评价指标及其计算

按照可靠性理论对管道工程某部分或整体的结构性质计算可靠性指标,然后根据这些指标评价其可靠性。用于管道工程可靠性评价的指标较多,欧美国家用故障率λ、可靠度R、可用度A;前苏联用可靠度H、准备系数K_r。列出了这些指标的计算公式,介绍了国外可靠性指标的计算资料。泵站由若干单件设备组合而成,其可靠性取决于单件设备的可靠性和它们的组合形式,据此可建立该系统可靠性模型,通常用可靠性逻辑框图表示。国外有关机构建立了可供油气管道可靠性评价用的数据库。     

腐蚀管道安全管理体系

参照国内外标准，腐蚀管道安全管理体系的内容结构可以分为可靠性评价、风险评价和完整性管理三个层次。与原管道相比，腐蚀管道的可靠性下降，其下降程度取决于缺陷的性质和分类。对于裂纹缺陷和体积缺陷，分别以材料强度指标和壁厚指标为门槛值进行评价，以获得和管道失效率有关的信息。风险评价是在可靠性评价基础上结合失效后果的综合评价，可以准确判断整条管道最危险的管段和确定最具威胁的失效原因，是有重点地开展管道完整性管理的重要依据。介绍了管道风险评价的目标、内容和准则，给出了用打分法和危险矩阵法获得管道风险值(等级)的实例，并给出了管道完整性管理的基本框架、内容和方法，重点讨论了腐蚀管道的完整性检测、评价方法和再评价周期等问题。     

天然气管道完整性管理探讨

根据天然气管道完整性管理技术的研究现状,概括了天然气管道完整性管理的框架流程,阐述了天然气管道完整性管理的主要内容。对影响管道安全的主要因素和天然气管道事故后果进行了分析,介绍了管道完整性检测方法,提出了天然气管道腐蚀控制措施以及天然气管道完整性管理体系发展建议。     

联盟管道的技术特点

塔里木已探明的天然气有７０％为凝析气，管道输送天然气也必须考虑凝析油的输送，以提高管道的经济效益。美国和加拿大正在合建的联盟管道是世界上第一条输送含凝析油天然气的大口径长输管道，对我国即将建设的西气东输工程有较大参考价值。综述了联盟管道的概况，介绍了其在天然气组分、输气压力、压缩机站功率配置、管材、防腐、压缩机、施工、投产和运行等方面的技术特点。     

复杂天然气管网系统运行期可靠性评价体系

中国天然气管道行业正朝着规模化、网络化方向发展,整个管网系统运行期的输气保障能力受到广泛关注,对其完成输送任务的可靠性进行评价显得尤为重要。为了保障大型天然气管网系统安全、高效运行与管理,对管网系统可靠性指标、系统可靠度计算、单元可靠度计算、可靠性数据及可靠性管理开展了研究。提出了包括可靠性类、维修性类以及健壮性类的3层系统可靠性评价指标体系,建立了基于管道工艺仿真的物理管网系统可靠度分布式阶梯计算模型,能够实现管网/管道/站场系统可靠度的简化、快速计算。将该计算模型在某压气站进行案例试算,按照站场系统→典型结构→基本回路→设备单元的顺序,将管网拓扑结构由上至下拆分为不同层级的可靠性框图,再利用单体设备可靠度由下至上依次计算各层级可靠度,获得该压气站在不同压缩机启停方案下的可靠度。该研究成果为今后持续开展大型天然气管网系统可靠性评价及管理奠定了基础。     

天然气管道的内涂层减阻技术

随着西气东输，忠武线等长输天然气的设计和建设，内涂层减阻技术已受到管道的管理决策部门，设计和施工单位的普遍关注，概述了国内外天然气管道内涂层减阻技术的应用和发展情况，内涂层减阻技术的特点，国外的最新理论研究成果，有关内涂层材料的选择及施工工艺，重点介绍了国外公司在管道预可研设计阶段对使用内涂层减阻技术的合理性和经济性进行的技术经济评价，可为管道的各级决策管理部门，设计，科研和施工单位提供一个可资借鉴的方法。     

欧洲天然气管道发展特点及事故原因

根据对欧洲天然气管道事故数据组织EGIG的输气管道事故报告的分析和总结,在汲取国外天然气管道事故教训和学习国外天然气管道建设经验的基础上,对国内天然气管道的发展提出了建议。采用事故统计分析的方法,并结合图表,分析了天然气管道总体和局部范围内的事故变化特点和趋势,总结出5种基本原因导致天然气管道事故的失效频率。认为在通过优化管道建设提高本质安全的同时,还应通过管道泄漏监控技术及时发现管道泄漏情况,通过安全预警技术及时预判可能发生的泄漏事故。此外,针对国内天然气管道建设及安全运行管理等方面提出了5条建议,可为国内天然气管道的发展提供支持。（图4,表3,参8）     

城市天然气管网运行的可靠性分析

结合城市天然气管网的特点，对其运行的可靠性进行了分析，提出了城市管网可靠性评价的内容，给出了管网的分段原则，针对城市天然气管网运行的可靠性，将整个管网的管理分为初期、中期和末期三个阶段，并利用概率论的方法重点讨论了初期和中期管网的可靠性，给出了初期管网失效的故障树，提出了城市天然气管网可靠性运行的保证措施。     

济齐天然气管道通球干燥与置换投产过程分析

结合济南--齐鲁天然气管道投产要求和实际施工环境，对两种天然气管道整体干燥、置换方案进行了比较分析。采用甲醇 氮气的干燥、置换工艺，依靠甲醇干燥管道，采用氮气置换空气、天然气置换氮气的方法，通过在四个清管器之间分别注入一定量氮气、甲醇、氮气和天然气的方式，实现管道一次性干燥与置换。介绍了该工艺在管道干燥与置换过程中的具体实施情况，给出了甲醇实际注入量的计算方法，为其它天然气管道整体干燥与置换提供了借鉴。