一种基于模糊随机理论评估腐蚀天然气管道可靠性的方法技术

一种基于模糊随机理论评估腐蚀天然气管道可靠性的方法，包括以下步骤：收集影响天然气管道腐蚀的参数，并将这些参数分为退化变量、模糊变量和随机变量；根据Modified B31G准则建立管道腐蚀的模糊随机极限状态方程，建立基于Gamma过程的退化变量的退化轨道模型，利用极大似然函数估计Gamma过程的参数，利用当量正态转化法将退化轨道模型进行正态化处理；建立模糊变量服从模糊正态分布并建立相应的隶属函数，利用当量概率密度法将模糊变量转化为随机变量；建立随机变量的正态分布函数；将处理后的变量带入模糊随机极限状态方程，计算得出腐蚀天然气管道的可靠性。本发明专利技术的方法精度高、计算速度快，能够较好的应用于实际工程中。中。中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊随机理论评估腐蚀天然气管道可靠性的方法


[0001]本专利技术涉及天然气输送
，具体涉及一种基于模糊随机理论评估腐蚀天然气管道可靠性的方法。

技术介绍

[0002]天然气作为最重要的清洁能源之一，确保其安全可靠的运输是一项重要的任务。作为五大运输方式之一的管道运输，已经成为天然气运输的首选方案，对国民经济的发展、社会安全的保障以及国防建设的增强都有着极其重要的作用。
[0003]管道失效的原因不外乎第三方破坏、施工或材料缺陷、介质腐蚀、土体移动等原因，在这众多的失效原因中，介质腐蚀是其中不容忽视的一个重要问题。根据工程经验，在天然气管道投产运营的初期阶段，管道可以完好无损的正常工作，但伴随着时间的流逝，管道内壁的腐蚀缺陷开始逐步加深，当腐蚀深度超过安全界限时，管道就会有泄漏失效的危险。在天然气的输送过程中，管道穿越的地形非常复杂，不仅管道外部的土壤环境多变、地质活动频繁，而且管道内部运输的介质也具有腐蚀性，这些因素都会危害管道的安全运行，而天然气管道一旦发生介质泄露，就容易污染环境、导致沿线居民中毒，甚至引发火灾、爆炸等危险，从而造成严重的财产损失甚至危及生命安全。
[0004]为了确保天然气管道安全可靠的运行，工作人员需要对管道其进行定期的检测，分析管道内部产生缺陷的原因，并由研究人员对管道进行可靠性分析，根据分析结果制定对应的维修维护措施，从而使得天然气管道能在服役期间安全运行。
[0005]天然气管道一旦失效会产生严重的后果，而由腐蚀引起的失效是天然气管道失效的重要原因。由于管道的腐蚀问题具有非常强的复杂性和不确定性，所以工作人员有必要细致分析管道腐蚀的产生与发展的内部机理，加强对天然气管道的腐蚀速率和可靠性的研究与探讨，并根据分析结果采取对应的防护措施，才能有效地避免管道失效。
[0006]对于高寿命产品而言，很多学者都采用了退化轨道对其进行可靠性分析。该理论的优点是可以充分利用产品在使用过程中的参数变化信息，提高了信息利用率。但为了简化模型，很多学者都将产品的退化轨道选定为维纳过程，但并非所有的退化过程在有限时间上的变化都服从正态分布，所以该模型有一定的局限性。因此，有必要针对影响天然气管道腐蚀的各种因素进行分类处理，建立不同的影响模型，使得最终的结果更加准确，为管道的安全性提供更加准确的数据支持。

技术实现思路

[0007]为解决至少一个上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于模糊随机理论评估腐蚀天然气管道可靠性的方法，其精度高、计算速度快。
[0008]本专利技术提供的技术方案是，一种基于模糊随机理论评估腐蚀天然气管道可靠性的方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1、收集影响天然气管道腐蚀的参数，并将这些参数分为退化变量、模糊变量
和随机变量，所述退化变量为内壁腐蚀深度，所述模糊变量为模糊安全系数，所述随机变量为管道屈服强度、管道外径、管道壁厚、腐蚀长度和管道运行压力；
[0010]步骤2、根据Modified B31G准则建立管道腐蚀的模糊随机极限状态方程，
[0011]步骤3、建立基于Gamma过程的退化变量的退化轨道模型，利用极大似然函数估计Gamma过程的参数，利用当量正态转化法将退化轨道模型进行正态化处理；
[0012]步骤4、建立模糊变量服从模糊正态分布并建立相应的隶属函数，利用当量概率密度法将模糊变量转化为随机变量；
[0013]步骤5、建立随机变量的正态分布函数；
[0014]步骤6、将步骤3
‑
5中的变量带入步骤2中的模糊随机极限状态方程，计算得出腐蚀天然气管道的可靠性。
[0015]所述极限状态方程为
[0016][0017]式中，P
f
为失效压力，MPa；t为管道壁厚，mm；σ
y
为管道屈服强度，MPa；d为腐蚀深度，mm；为模糊安全系数；p
op
为运行压力，MPa；
[0018]上式中，令L为腐蚀长度，mm；D为管道外径，mm；
[0019]且当J＜50时，
[0020]当J≥50时，M＝0.032J+0.33。
[0021]本专利技术的技术效果是：
[0022]本专利技术将影响腐蚀天然气管道可靠性的各变量，按照其各自特性分为退化变量、随机变量和模糊变量，后将退化变量和模糊变量正态化，最终建立模糊随机极限状态方程并计算得出管道的可靠性，采用本专利技术的方法，其精度高、计算效率高。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的流程框图。
具体实施方式
[0024]下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地的详细说明。
[0025]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。
[0026]实施例：
[0027]步骤1、收集影响天然气管道腐蚀的参数，并将这些参数分为退化变量、模糊变量
和随机变量，所述退化变量为内壁腐蚀深度，所述模糊变量为模糊安全系数，所述随机变量为管道屈服强度、管道外径、管道壁厚、腐蚀长度和管道运行压力；
[0028]对于上述变量，内壁腐蚀深度需要收集持续一段时间内的数据及其变化情况。
[0029]步骤2、根据Modified B31G准则建立管道腐蚀的极限状态方程，并将退化变量、模糊变量以及随机变量分别处理后的结果带入极限状态方程中，计算得出腐蚀天然气管道的可靠性。
[0030]具体的，模糊极限状态方程为如式13所示：
[0031][0032]式中，P
f
为失效压力，MPa；t为管道壁厚，mm；σ
y
为管道屈服强度，MPa；d为腐蚀深度，mm；L为腐蚀长度，mm；为模糊安全系数；p
op
为运行压力，MPa；
[0033]式1中，令L为腐蚀长度，mm；D为管道外径，mm；
[0034]且当J＜50时，
[0035]当J≥50时，M＝0.032J+0.33。
[0036]步骤3、建立基于Gamma过程的退化变量的退化轨道模型，利用极大似然函数估计Gamma过程的参数，利用当量正态转化法将退化轨道模型进行正态化处理；
[0037]其具体过程为：
[0038]1、首先，建立内壁腐蚀深度d基于Gamma过程的退化轨道模型，如式2所示，
[0039][0040]式中，Γ(
·
)为Gamma函数；
[0041]T为时间；
[0042]η(T)为Gamma过程中的形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊随机理论评估腐蚀天然气管道可靠性的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、收集影响天然气管道腐蚀的参数，并将这些参数分为退化变量、模糊变量和随机变量，所述退化变量为内壁腐蚀深度，所述模糊变量为模糊安全系数，所述随机变量为管道屈服强度、管道外径、管道壁厚、腐蚀长度和管道运行压力；步骤2、根据Modified B31G准则建立管道腐蚀的模糊随机极限状态方程；步骤3、建立基于Gamma过程的退化变量的退化轨道模型，利用极大似然函数估计Gamma过程的参数，利用当量正态转化法将退化轨道模型进行正态化处理；步骤4、建立模糊变量服从模糊正态分布并建立相应的隶属函数，利用当量概率密度法将模糊变量转化为随机变量；步骤5、建立随机变量的正态分布函数；步骤6、将步骤3
‑
4计算得出的变量以及步骤5中的变量带入步骤2中的模糊随机极限状态方程，通过一次二阶矩法，计算得出腐蚀天然气管道的可靠性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述模糊随机极限状态方程...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭星煜，黄雪松，任阳，刘鹏飞，夏炜，易建国，刘芯月，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：