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基于事故樹(shù)分析的壓力管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法研究

文檔作者：王楷		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年01月29日
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（申請(qǐng)工學(xué)碩士學(xué)位論文）
基于事故樹(shù)分析的壓力管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方
法研究
培 養(yǎng)單位： 資源與環(huán)境工程學(xué)院
學(xué) 科專(zhuān)業(yè)： 安全技術(shù)及工程
研 究 生 ：王楷
指 導(dǎo)教師： 梁開(kāi)水教 授
2009 年 06 月
基 于事故樹(shù)分析的壓力管道定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法研究王 楷 武漢理工大學(xué)

分類(lèi)號(hào)密 級(jí)
U D C 學(xué)校代碼 10497
學(xué) 位 論 文
題 目 基于事故樹(shù)分析的壓力管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法研究
英文題目 Study on Risk Assessment Method Based on
Fault Tree Analysis in Long Pipelines
研究生姓名 王楷
姓名 梁開(kāi)水 職稱(chēng) 教 授
單位名稱(chēng)資源與環(huán)境工程學(xué)院郵編 430070
申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別 碩 士 學(xué)科專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 安全工程
論文提交日期 2009 年4 月論文答辯日期 2009 年5 月
學(xué)位授予單位 武漢理工大學(xué) 學(xué)位授予日期
答辯委員會(huì)主席 評(píng)閱人
2009 年 5 月
指導(dǎo)教師 獨(dú)創(chuàng) 性 聲 明
本人聲明，所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的
研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含
其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得武漢理工大學(xué)或其它教
育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任
何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。
研究生(簽名)： 日期
關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明
本人完全了解武漢理工大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有
權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱
和借閱。本人授權(quán)武漢理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)
進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存或匯編本學(xué)位論文。同時(shí)
授權(quán)經(jīng)武漢理工大學(xué)認(rèn)可的國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)或論文數(shù)據(jù)庫(kù)使用或收錄本學(xué)位論
文，并向社會(huì)公眾提供信息服務(wù)。
(保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定)
研究生(簽名)： 導(dǎo)師(簽名)： 日期www.bzfxw.com
武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文
I
摘 要
縱觀(guān)管道運(yùn)輸行業(yè)多年的發(fā)展，壓力管道事故頻發(fā)，壓力管道安全形勢(shì)嚴(yán)
峻，引起了社會(huì)的強(qiáng)烈反響，因此，管道系統(tǒng)的后期管理，可靠性分析及風(fēng)險(xiǎn)
評(píng)價(jià)為各方面所重視，完善和發(fā)展該方面的技術(shù)刻不容緩。
根據(jù)在役壓力管道的特點(diǎn)，對(duì)壓力管道風(fēng)險(xiǎn)管理理論進(jìn)行了系統(tǒng)闡釋?zhuān)?
對(duì)壓力管道風(fēng)險(xiǎn)管理的系列關(guān)鍵技術(shù)的突破和進(jìn)展作了介紹。通過(guò)對(duì)國(guó)外大量
管道失效事件類(lèi)型和后果的分析，尋找壓力管道風(fēng)險(xiǎn)事件的基本規(guī)律，從而為
研究在役壓力管道風(fēng)險(xiǎn)管理提供經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律性的依據(jù)。
事故樹(shù)分析是適用于大型復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性和安全性分析的一種技術(shù)，應(yīng)
用事故樹(shù)分析的原理建立基于破裂和穿透兩種失效形式的長(zhǎng)輸油氣管道事故
樹(shù)，對(duì)事故樹(shù)進(jìn)行定性分析，求出最小割集，識(shí)別引起管道失效的主要影響因
素。事故樹(shù)分析法從本質(zhì)上是一個(gè)容易計(jì)算的定性模型，因此還可以用事故樹(shù)
模型進(jìn)行管道定量風(fēng)險(xiǎn)分析。
長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)中由于缺乏足夠的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此運(yùn)用模糊事故
樹(shù)分析法對(duì)長(zhǎng)輸壓力管道系統(tǒng)進(jìn)行分析。以長(zhǎng)輸管道主要風(fēng)險(xiǎn)因素事故樹(shù)為模
型，運(yùn)用三角模糊數(shù)表示事件發(fā)生的概率，計(jì)算管道失效概率，并將模糊重要
度分析的中值法引入長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)的事故樹(shù)分析中，給出計(jì)算方法及步驟，并
用模糊重要度法對(duì)事故樹(shù)基本事件進(jìn)行排序，為處理長(zhǎng)輸管道事故樹(shù)中的模糊
問(wèn)題提供了一種研究思路。
運(yùn)行中的油氣管道是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)部分信息已知，部分信息
未知，因而可以看做一個(gè)灰色系統(tǒng)。同樣以長(zhǎng)輸管道主要風(fēng)險(xiǎn)事故樹(shù)為模型，
運(yùn)用灰色系統(tǒng)中的灰關(guān)聯(lián)分析進(jìn)行事故樹(shù)診斷的綜合分析。通過(guò)進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計(jì)
算及排序，對(duì)各種事故模式發(fā)生的可能性大小做出了判斷。這種方法為控制事
故的發(fā)生，處理事故的輕重緩急，改進(jìn)系統(tǒng)的可靠性和安全性提供了理論依據(jù)。
本文首先借鑒國(guó)內(nèi)外已有數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，將管道分類(lèi)分段細(xì)化，建立每個(gè)管
段獨(dú)立簡(jiǎn)化的事故樹(shù)；然后進(jìn)行定性定量分析找出薄弱管段和風(fēng)險(xiǎn)因素，并進(jìn)
行風(fēng)險(xiǎn)因素大小排序，從而為管道的風(fēng)險(xiǎn)管理提供具體的理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：壓力管道，事故樹(shù)，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，模糊，灰色 www.bzfxw.com
武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文
II
Abstract
Accidents in pipelines have occurred frequently in the past period of pipelines
transporting development. Pressure Pipelines safety situation is stern.Public tolerance
is now decreasing. Therefore, Risk reduction in hazardous pipelines is more and more
important,such as：improvement of management system, reliability and risk analysis.
The analysis of major accidents in hazardous pipelines underlines how the
systematic control of the hazards involved is essential for prevention purposes.
Identification of pipeline hazards associated with the different pipeline system
functions is essential for risk analysis and historical data are of great importance. In
the light of pipeline accidents occurred in Russia,Europe and the US,during
70's-nearly 90's,an analysis has been carried out,with the aim of full understanding
the accidents and accidental causes as to provide a referential experience for the daily
operation in the type elementary division of pipeline. Distinction should be made
between several categories of pipelines e.g. gas and hazardous liquids pipelines,
sincethe associated risks are of different nature and level. It is also important to
distinguish between risks associated with different functions of pipeline systems.
FTA (Fault Tree Analysis) is an effective method to evaluate the reliability and
security of large complex system. Using this way, the failure of oil and gas pipeline
sis discussed. The fault tree of oil and gas Pipelines is established by considering two
major failure modes of pipelines: leaking and rupture. All the minimal cut-sets are got
through qualitative analysis.The basic risk factors are investigated that cause failure
of pipelines. Fault Tree is also a model that quantitative analysis is based upon.
In the fault tree quantitative analysis of oil and gas pipelines,due to lacking of
the enough test-data and field-data, the fuzzy mathematics analysis method is
introduced. Triangular fuzzy-numberdesignated probability of the basic events in fault
tree. A method-Median method for analyzing fuzzy significance was provided to
order the basic events in fault tree.The process of calculation and steps were
presented in detail. The fuzzy probability order and classification are also found.The
method given in this article is a new way to treat fuzzy failure probability of events inwww.bzfxw.com
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III
oil and gas pipelines.
Oil and gas pipelines can be regarded as a grey system for its characteristic and
grey theory, Grey correlation analysis is applied in the model identification of the
fault diagnosis and fault tree analysis. The possibility of fault model could be judged
correctly in the fault tree analysis, which provides a scientific basis for fault handling
in order to improve the reliability and security of the system.
The paper is concluded with the point of view. Detailed distinction should be
made between pipelines; the different fault tree should be established according to
different pipelines and different part of pipeline;appropriate quantitative analysis
based upon fault tree should be applied; a scientific and dada bases should be set up
for manager.
Key words: Pressure pipeline，F(xiàn)ault Tree Analysis， Risk assessment，F(xiàn)uzzy，Grey
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IV
目 錄
Abstract ..........................................................II
第 1 章 緒 論.......................................................1
1.1 概述................................................................ 1
1.2 現(xiàn)役油氣壓力管道運(yùn)行現(xiàn)狀............................................. 2
1.3 壓力管道安全形勢(shì).................................................... 3
1.3.1 典型壓力管道的失效事件.................................................................................. 3
1.3.2 壓力管道事故多發(fā)的原因.................................................................................. 3
1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀....................................................... 4
1.4.1 壓力管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀.............................................................. 4
1.4.2 壓力管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法...................................................................................... 5
1.4.3 壓力管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)的應(yīng)用.......................................................................... 6
1.4.4 壓力管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì).................................................................. 7
1.5 本課題主要研究?jī)?nèi)容................................................... 8
第 2 章 壓力管道風(fēng)險(xiǎn)管理理論及風(fēng)險(xiǎn)因素統(tǒng)計(jì)分析.....................10
2.1 壓力管道風(fēng)險(xiǎn)管理理論的系統(tǒng)提出...................................... 10
2.1.1 風(fēng)險(xiǎn)概述........................................................................................................... 10
2.1.2 風(fēng)險(xiǎn)管理概述................................................................................................... 12
2.1.3 我國(guó)壓力管道風(fēng)險(xiǎn)管理研究狀況.................................................................... 13
2.1.4 壓力管道風(fēng)險(xiǎn)管理理論的系統(tǒng)闡述................................................................ 14
2.2 壓力管道風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與分析............................................. 15
2.2.1 壓力管道風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別........................................................................................... 15
2.2.2 壓力管道失效分析........................................................................................... 16
2.3 長(zhǎng)輸壓力管道事故風(fēng)險(xiǎn)因素............................................ 17
2.3.1 長(zhǎng)輸壓力管道事故原因.................................................................................... 18
2.3.2 事故數(shù)據(jù)來(lái)源................................................................................................... 20
2.3.3 事故頻率數(shù)據(jù)................................................................................................... 20
2.3.4 全失效頻率數(shù)據(jù)............................................................................................... 22
2.3.5 討論................................................................................................................... 23
第3 章 事故樹(shù)分析研究.............................................25
3.1 事故樹(shù)分析法........................................................ 25
3.1.1 簡(jiǎn)介................................................................................................................... 25
3.2 長(zhǎng)輸壓力管道事故樹(shù)的建立............................................. 26
3.3 長(zhǎng)輸管道事故樹(shù)定性分析.............................................. 30
3.3.1 基本認(rèn)識(shí)............................................................................................................ 30
3.3.2 最小割集............................................................................................................ 30www.bzfxw.com
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V
3.3.3 管道失效的主要影響因素................................................................................ 32
3.4 本章小結(jié)............................................................ 33
第 4 章 基于模糊理論的長(zhǎng)輸管道事故樹(shù)定量分析......................34
4.1 模糊事故樹(shù)定量分析................................................. 34
4.1.1 隨機(jī)性與模糊性................................................................................................. 34
4.1.2 整體思路............................................................................................................. 34
4.2 三角模糊數(shù).......................................................... 35
4.3 長(zhǎng)輸管道主要風(fēng)險(xiǎn)因素事故樹(shù).......................................... 37
4.4 求頂事件模糊概率可能性分布.......................................... 38
4.5 模糊重要度分析..................................................... 39
4.6 本章小結(jié)........................................................... 41
第 5 章 長(zhǎng)輸管道灰色理論定量分析研究...............................43
5.1 灰色系統(tǒng)理論的產(chǎn)生與發(fā)展............................................ 43
5.2 灰色系統(tǒng)的定義..................................................... 43
5.3 灰色系統(tǒng)的特點(diǎn)..................................................... 44
5.4 灰色系統(tǒng)的灰關(guān)聯(lián)分析............................................... 45
5.4.1 灰關(guān)聯(lián)分析的意圖.............................................................................................. 45
5.4.2 灰關(guān)聯(lián)分析的功能............................................................................................. 45
5.4.3 灰關(guān)聯(lián)分析的技術(shù)內(nèi)涵...................................................................................... 46
5.4.4 灰關(guān)聯(lián)分析的數(shù)學(xué)模型...................................................................................... 46
5.5 長(zhǎng)輸管道事故因素的灰關(guān)聯(lián)分析........................................ 47
5.5.1 灰關(guān)聯(lián)分析應(yīng)用于長(zhǎng)輸管道的優(yōu)點(diǎn).................................................................. 47
5.5.2 灰關(guān)聯(lián)分析的方法步驟....................................................................................... 47
5.5.3 灰關(guān)聯(lián)分析在事故樹(shù)分析中的引進(jìn).................................................................. 48
5.6 長(zhǎng)輸管道主要風(fēng)險(xiǎn)因素事故樹(shù)灰關(guān)聯(lián)度分析.............................. 49
5.6.1 長(zhǎng)輸管道風(fēng)險(xiǎn)因素重要度分析.......................................................................... 49
5.7 本章小結(jié)........................................................... 53
第六章 結(jié)論與展望 .................................................55
6.1 結(jié)論................................................................ 55
6.2 研究展望........................................................... 56
參考文獻(xiàn) ..........................................................57
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文 ..........................................60
致 謝 ..........................................................61

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