一种管道挖掘机械损伤失效概率确定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及油气管道技术领域，公开了一种管道挖掘机械损伤失效概率确定方法及系统，以解决现有技术中无法有效评估第三方挖掘对于管道的机械损伤的技术问题。包括：确定管道的故障树模型中各基本事件的发生概率；基于各基本事件的发生概率计算单位长度管道上方下一年度发生挖掘活动的频次R；确定管道的穿刺失效极限态方程g1、凹陷失效极限态方程g2和管道破裂极限态方程g3；确定在一次挖掘活动中管道发生泄露的泄漏极限态方程Zl，以及破裂极限态方程Zr；基于频次R、泄漏极限态方程Zl和破裂极限态方程Zr确定出管道因挖掘损伤的失效概率。达到了可以有效评估挖掘设备对管道的机械损伤的技术效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气管道
，尤其涉及一种管道挖掘机械损伤失效概率确定方法及系统。
技术介绍
第三方损坏是影响油气管道安全运行主要威胁因素之一，根据美国DOT、加拿大ERCB及欧洲EGIG的统计数据表明，第三方损坏造成的事故已分别占到各类管道事故的40％、47.2％和48.4％，第三方损坏一般包括挖掘损坏、碾压、占压、打孔盗油、坠落冲击等，在各类第三方损坏事故中，主要是由于挖掘施工活动对管道造成的损伤。现阶段我国经济发展迅速，基础设施建设活动快速发展，经常会发生油气管道与其他工程交叉施工现象，每年都有多起因挖掘施工导致管道损伤的事故发生。管道被挖断以后，会进一步引起火灾、爆炸、环境污染等影响，因此深入研究挖掘损伤导致的失效概率，是非常有意义的。目前国内外针对第三方挖掘施工导致管道失效概率计算以半定量方法为主，应用最广泛的是kent打分法。半定量方法通过设定与第三方施工相关的指标，对每一个指标赋予一定分值，采用打分方法确定相对失效概率。其中，Kent法针对第三方挖掘损坏的研究内容主要侧重于在特定环境下，管道上方发生第三方挖掘施工的相对概率，但是，对于发生挖掘行为后，挖掘设备对管道的机械损伤却无法评估。
技术实现思路
本专利技术提供一种管道挖掘机械损伤失效概率确定方法及系统，以解决现有技术中无法有效评估第三方挖掘对于管道的机械损伤的技术问题。本专利技术实施例提供一种管道挖掘机械损伤失效概率确定方法，包括：基于管道的管道属性数据和周边环境数据确定所述管道的故障树模型中各基本事件的发生概率；基于所述各基本事件的发生概率计算单位长度管道上方下一年度发生挖掘活动的频次R；确定所述管道的穿刺失效极限态方程g1、凹陷失效极限态方程g2和管道破裂极限态方程g3；确定在一次挖掘活动中所述管道发生泄露的泄漏极限态方程Zl＝f(g1<0org2<0)，以及所述管道发生破裂的破裂极限态方程Zr＝f(g3<0)；基于所述频次R、所述泄漏极限态方程Zl和所述破裂极限态方程Zr确定出所述管道因挖掘损伤的失效概率。可选的，所述各基本事件包括：管道上方活动水平事件B1、意外挖掘到管道事件B2、管道地面标识防护失效事件B3、警示带防护失效事件B4、管道企业未准确定位管道位置B5、挖掘期间无巡线事件B6、巡线未发现挖掘活动事件B7、挖掘单位未发现警示牌事件B8、挖掘施工单位忽略警示牌事件B9、开挖深度超过管道埋深事件B10、机械保护失效事件B11。可选的，通过以下公式确定所述频次R：R＝RB1*RE1*RE2RE1＝RE3+RB2–(RE3RB2)RE2＝RB10RB11RE3＝RB3RB4RE4RE4＝RB5+RE5–(RB5RE5)RE5＝RE6RE7RE6＝RB6+RB7–(RB6RB7)RE7＝RB8+RB9–(RB8RB9)其中，其中，R表示所述频次；RB1表示基本事件B1的发生概率；RB2表示基本事件B2的发生概率；RB3表示基本事件B3的发生概率；RB4表示基本事件B4的发生概率；RB5表示基本事件B5的发生概率；RB6表示基本事件B6的发生概率；RB7表示基本事件B7的发生概率；RB8表示基本事件B8的发生概率；RB9表示基本事件B9的发生概率；RB10表示基本事件B10的发生概率；RB11表示基本事件B11的发生概率。可选的，所述穿刺失效极限态方程g1，具体通过以下公式计算获得：g1(r，q)＝r-q式中：q表示挖掘活动对管道的冲击力的概率分布；r表示管道抗力。可选的，通过以下公式计算q：q＝RD*RN*QM式中：RD表示动态影响载荷因子，取值为2/3；RN表示标准载荷因子，具体等于均值为0.5、标准差为0.0833的均匀分布；QM表示挖掘机最大静态冲击力；其中，挖掘机最大静态冲击力QM通过以下公式计算获得：QM＝16.5M0.6919+N式中，M—为挖掘机的重量；N—模型误差的随机变量。可选的，所述凹陷失效极限态方程g2通过以下公式计算获得：g2(σc,σp)＝σc-σp式中：σc—临界环向应力，MPa；σp—施加的环向应力，MPa；其中，σc的计算公式如下：σc=2πb2Arccos[exp{-π28(b2b1)2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道挖掘机械损伤失效概率确定方法，其特征在于，包括：基于管道的管道属性数据和周边环境数据确定所述管道的故障树模型中各基本事件的发生概率；基于所述各基本事件的发生概率计算单位长度管道上方下一年度发生挖掘活动的频次R；确定所述管道的穿刺失效极限态方程g1、凹陷失效极限态方程g2和管道破裂极限态方程g3；确定在一次挖掘活动中所述管道发生泄露的泄漏极限态方程Zl＝f(g1<0org2<0)，以及所述管道发生破裂的破裂极限态方程Zr＝f(g3<0)；基于所述频次R、所述泄漏极限态方程Zl和所述破裂极限态方程Zr确定出所述管道因挖掘损伤的失效概率。

【技术特征摘要】
1.一种管道挖掘机械损伤失效概率确定方法，其特征在于，包括：
基于管道的管道属性数据和周边环境数据确定所述管道的故障树模型中
各基本事件的发生概率；
基于所述各基本事件的发生概率计算单位长度管道上方下一年度发生挖
掘活动的频次R；
确定所述管道的穿刺失效极限态方程g1、凹陷失效极限态方程g2和管道破
裂极限态方程g3；
确定在一次挖掘活动中所述管道发生泄露的泄漏极限态方程Zl＝f(g1<0or
g2<0)，以及所述管道发生破裂的破裂极限态方程Zr＝f(g3<0)；
基于所述频次R、所述泄漏极限态方程Zl和所述破裂极限态方程Zr确定
出所述管道因挖掘损伤的失效概率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各基本事件包括：管道
上方活动水平事件B1、意外挖掘到管道事件B2、管道地面标识防护失效事件
B3、警示带防护失效事件B4、管道企业未准确定位管道位置B5、挖掘期间无
巡线事件B6、巡线未发现挖掘活动事件B7、挖掘单位未发现警示牌事件B8、
挖掘施工单位忽略警示牌事件B9、开挖深度超过管道埋深事件B10、机械保护
失效事件B11。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下公式确定所述频次R：
R＝RB1*RE1*RE2RE1＝RE3+RB2–(RE3RB2)
RE2＝RB10RB11RE3＝RB3RB4RE4RE4＝RB5+RE5–(RB5RE5)
RE5＝RE6RE7RE6＝RB6+RB7–(RB6RB7)
RE7＝RB8+RB9–(RB8RB9)
其中，其中，R表示所述频次；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉锋，张强，郑洪龙，张华兵，周利剑，王新，项小强，燕冰川，李明菲，薛鲁宁，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11