基于馬爾可夫鏈蒙特卡洛法的天然氣管道腐蝕可靠性研究

【摘要】：隨著管道服役時間的增長，由于腐蝕而導致的管道失效事故在國內(nèi)外天然氣管道失效事故中所占的比例遠遠高于其他因素引起的失效事故。管道一旦發(fā)生失效，就會給人們的生命財產(chǎn)安全及生態(tài)環(huán)境造成極大的影響。為了保證天然氣管道的安全運營，對腐蝕管道進行可靠性研究就凸顯出其重要的現(xiàn)實意義。本論文主要是在對相關(guān)理論進行深入研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合天然氣管道腐蝕原因、腐蝕機理、可靠性模型等進行了系統(tǒng)研究，為管道制定相應(yīng)的監(jiān)控措施和維修計劃提供了理論依據(jù)。主要研究內(nèi)容如下： （1）天然氣管道腐蝕原因分析。根據(jù)環(huán)向應(yīng)力的變化情況，結(jié)合管道的幾何尺寸、管道的腐蝕速率、管道的屈服強度等參數(shù)，基于蒙特卡洛法建立腐蝕可靠性模型，確定故障分布函數(shù)，對腐蝕管道的各個參數(shù)和失效概率進行分析和計算，并借助MATLAB工具完成整個仿真過程。并對腐蝕管道進行參數(shù)敏感性分析，找出了影響管道失效的關(guān)鍵因素。 （2）基于馬爾可夫鏈蒙特卡洛法的可靠性模型。文中針對天然氣管道因為腐蝕等原因而導致的性能衰退滿足一般非線性的退化過程，建立了退化軌道模型，根據(jù)模型對腐蝕管道進行可靠性評價。用MATLAB工具對可靠性模型進行仿真，并比較蒙特卡洛法可靠性模型和馬爾可夫鏈蒙特卡洛法可靠性模型的有效性。 （3）基于可靠性的維修總費用模型。從管道維修的實際情況出發(fā)，依據(jù)可靠性模型的仿真結(jié)果，基于維修經(jīng)濟性合理化建立一個維修總費用的策略模型，確定管道的最佳維修時刻，從而降低了天然氣管道維修的總費用。 【關(guān)鍵詞】：腐蝕管道 可靠性 蒙特卡洛法 馬爾可夫鏈蒙特卡洛法 MATLAB
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TE988.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 引言8-16
• 1.1 研究背景及意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 腐蝕管道可靠性的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 馬爾可夫鏈蒙特卡洛法理論應(yīng)用研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究主要內(nèi)容及技術(shù)路線13-16
• 1.3.1 研究主要內(nèi)容13-14
• 1.3.2 技術(shù)路線14-16
• 2 天然氣管道腐蝕失效原因16-26
• 2.1 天然氣管道失效原因16-19
• 2.2 天然氣管道腐蝕形式19-20
• 2.3 天然氣管道腐蝕原因20-25
• 2.3.1 天然氣管道內(nèi)腐蝕20-22
• 2.3.2 天然氣管道外腐蝕22-25
• 2.3.3 其它腐蝕失效原因25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3 天然氣管道腐蝕可靠性模型26-40
• 3.1 天然氣管道可靠性26-29
• 3.1.1 可靠性定義26
• 3.1.2 可靠性指標26-29
• 3.2 基于蒙特卡洛法的可靠性模型29-35
• 3.2.1 蒙特卡洛法29-31
• 3.2.2 可靠性評價參數(shù)31-32
• 3.2.3 可靠性失效狀態(tài)函數(shù)32-35
• 3.3 模型實現(xiàn)35-39
• 3.3.1 腐蝕管道可靠性算例35-37
• 3.3.2 腐蝕管道參數(shù)敏感性分析37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 基于馬爾可夫鏈蒙特卡洛法的可靠性模型40-54
• 4.1 馬爾可夫鏈蒙特卡洛法40-44
• 4.1.1 馬爾可夫鏈蒙特卡洛法理論40-43
• 4.1.2 Metropolis-Hastings 方法43-44
• 4.2 基于 MCMC 方法的可靠度預(yù)測值的計算方法44-47
• 4.3 基于 MCMC 方法的天然氣管道腐蝕可靠性模型47-50
• 4.4 模型實現(xiàn)50-52
• 4.5 本章小結(jié)52-54
• 5 天然氣管道維修策略54-64
• 5.1 維修的分類54-55
• 5.2 預(yù)防性維修分類55-58
• 5.2.1 完全維修方式56-57
• 5.2.2 最小維修方式57
• 5.2.3 不完全維修方式57-58
• 5.3 基于 MCMC 方法可靠性模型的維修策略58-60
• 5.4 馬爾可夫鏈蒙特卡洛法維修決策模型應(yīng)用60-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 6 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 結(jié)論64-65
• 6.2 展望65-66
• 致謝66-68
• 參考文獻68-72
• 附錄 攻讀所示學位期間發(fā)表的論文及參加的科研項目72

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