论文摘要
海底管道系统是海洋油气资源运输的主要方式,是海洋能源产业的生命主干线。由于海底管道系统所处的服役环境复杂,受到腐蚀、第三方破坏、自然环境等因素的影响,海底管道容易产生非常危险的裂纹损伤。海底管道裂纹从萌生到扩展涉及的机理比较复杂,有可能是单一因素作用,也有可能是多种因素的耦合作用,海底管道裂纹扩展到一定程度就会引起管道的破坏失效,危害巨大。因此,利用合理的风险评估技术对海底管道系统裂纹损伤进行风险分析具有重要意义。本文针对海底管道系统裂纹损伤风险分析的研究内容主要包括:(1)海底管道系统裂纹损伤事故统计与分析。本文分别统计分析了国内外海底管道事故数据和国内外由裂纹损伤导致的海底管道事故数据。两类事故数据优势互补,经过分析后结合各类裂纹产生机理得出了与海底管道裂纹损伤有密切联系的四类风险因素:腐蚀因素,误操作因素,第三方破坏因素和自然环境因素。(2)海底管道系统裂纹损伤的故障树定性分析与定量分析。在海底管道裂纹损伤失效风险因素的统计基础上,本文应用经典的故障树分析法对海底管道系统裂纹损伤进行了定性分析,并进一步结合专家判断法和模糊集合理论建立了海底管道系统裂纹损伤的故障树定量分析模型。定量分析模型对海底管道系统进行了详细的裂纹损伤风险识别,确定了系统的薄弱环节,求得了基本事件以及顶事件的风险概率水平,并进一步计算了基本事件的概率重要度指标和临界重要度指标,为海底管道裂纹损伤风险预防提供了比较全面有效的依据。(3)基于贝叶斯网络的海底管道系统裂纹损伤风险分析。贝叶斯网络可以根据外部的信息变化计算出更加准确的后验概率,而且贝叶斯网络结构灵活,可以有效地利用网络节点表达出事故情景,并根据工程条件的变化及时更新计算结果。基于以上优点,本文使用故障树映射法将之前的故障树定量模型转化为贝叶斯网络模型,对一般情景下海底管道系统裂纹损伤进行了更加准确、全面的风险分析。最后,本文综合使用贝叶斯网络建模和条件概率推导方法,建立贝叶斯网络模型对海底管道中间管段具体案例,立管及安全区管段具体案例进行了风险分析,取得了较好的风险分析结果,验证了贝叶斯网络模型的适用性和有效性。
论文目录
摘要Abstract1 绪论 1.1 研究背景及意义 1.1.1 海洋产业与海洋油气资源 1.1.2 海底管道系统 1.1.3 海底管道系统损伤 1.2 国内外研究现状 1.2.1 管道风险评价技术 1.2.2 管道裂纹损伤研究 1.3 本文的研究工作 1.3.1 研究内容 1.3.2 本文组织结构2 海底管道系统裂纹损伤失效事故统计与分析 2.1 国内外海底管道事故统计 2.1.1 国外海底管道事故 2.1.2 国外海底管道裂纹损伤事故 2.1.3 国内海底管道事故 2.1.4 国内海底管道裂纹损伤事故 2.2 海底管道裂纹损伤失效因素分析 2.2.1 裂纹损伤类型 2.2.2 裂纹损伤风险因素分析 2.3 本章小结3 海底管道系统裂纹损伤的故障树分析研究 3.1 管道风险评价方法 3.2 海底管道裂纹损伤故障树分析模型 3.2.1 故障树分析法 3.2.2 海底管道系统裂纹损伤失效的故障树 3.3 故障树定性风险分析 3.3.1 割集 3.3.2 故障树模型主要风险因素 3.4 故障树定量风险分析 3.4.1 客观概率与主观概率 3.4.2 专家判断法与模糊集合理论 3.4.3 确定基本事件模糊概率 3.4.4 定量分析模型 3.5 本章小结4 基于贝叶斯网络的海底管道裂纹损伤定量风险分析 4.1 贝叶斯网络基础 4.1.1 贝叶斯网络的基本概念 4.1.2 贝叶斯网络模型的构成 4.1.3 贝叶斯网络推理 4.1.4 贝叶斯网络学习 4.1.5 贝叶斯网络软件 4.2 贝叶斯网络建模的三种方式 4.3 贝叶斯网络条件概率确定方法 4.3.1 故障树映射法 4.3.2 数据学习法 4.3.3 历史数据和规范准则法 4.4 海底管道系统裂纹损伤贝叶斯网络模型 4.4.1 基于贝叶斯网络的风险分析模型 4.4.2 风险分析模型后验概率计算 4.4.3 风险因素占比分析 4.4.4 风险分析模型灵敏度分析 4.5 本章小结5 海底管道中间管段裂纹损伤风险分析案例研究 5.1 海底管道中间管段风险因素描述 5.1.1 中间管段事故考虑因素 5.1.2 船锚撞击海底管道产生机械裂纹的概率 5.2 贝叶斯网络建模 5.2.1 案例情况介绍 5.2.2 贝叶斯网络结构 5.2.3 贝叶斯网络结构先验概率 5.2.4 实际案例参数选定 5.2.5 条件概率参数确定 5.3 计算数据分析 5.3.1 风险分析结果与数据库数据对比 5.3.2 海底管道风险可接受标准 5.3.3 以管段3 为例进行数据分析 5.3.4 更新工程条件计算分析 5.4 本章小结6 立管及安全区管段裂纹损伤风险分析案例研究 6.1 立管及安全区管道风险相关因素 6.1.1 立管及安全区管道事故考虑因素 6.1.2 海洋平台坠物撞击管道的概率 6.2 贝叶斯网络模型 6.2.1 案例情况介绍 6.2.2 贝叶斯网络结构 6.2.3 贝叶斯网络结构先验概率参数 6.2.4 条件概率参数确定 6.3 计算数据分析 6.3.1 风险可接受标准比较 6.3.2 以管段1 为例的数据分析 6.3.3 更新工程条件计算分析 6.4 本章小结7 总结与展望 7.1 本文工作总结 7.2 进一步工作展望参考文献攻读硕士学位期间发表学术论文情况致谢
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 李佳泽
导师: 周晶
关键词: 海底管道系统,裂纹损伤,风险分析,故障树分析,贝叶斯网络
来源: 大连理工大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 海洋学
单位: 大连理工大学
分类号: P756.2
DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.003271
总页数: 95
文件大小: 3764K
下载量: 80
相关论文文献
- [1].海底管道系统管跨涡激振动疲劳可靠度综合评估方法[J]. 中国海上油气 2009(02)
- [2].海底管道分布浮力式侧向屈曲控制的多目标优化设计[J]. 应用数学和力学 2016(09)
- [3].海底管道连接工艺研究[J]. 机械工程师 2014(06)
- [4].基于分布浮力式的海底管道侧向屈曲控制优化[J]. 天津大学学报(自然科学与工程技术版) 2016(09)
- [5].西非某深海天然气管道投产方案研究及应用[J]. 石油工程建设 2017(06)
标签：海底管道系统论文; 裂纹损伤论文; 风险分析论文; 故障树分析论文; 贝叶斯网络论文;
