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定量风险分析（QRA）及其在海底管道完整性管理方面的应用

作　者: 张方元
导　师: 白勇
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 海底管道故障树定量风险分析数据库结构可靠性抛锚冲击
分类号: TE973
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 234次
引　用: 1次
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内容摘要

我国具有丰富的海洋石油资源,在海洋油气的开发中,海底管道的运行状况直接关系到海上油气田的安全。因此,分析管道风险,建立合理的海底管道完整性管理系统以保证管道的正常工作对我国海洋石油开发有着重要的意义。本文第1章阐述国内外管道基于风险分析的完整性管理技术的研究和进展,指出了其由半定性半定量分析向定量分析方向发展的趋势,而且风险分析和管理的重点在于失效概率的计算和控制。第2章利用故障树分析法,建立了较为完整的海底管道失效故障树,求出了故障树的最小割集,总结了海底管道失效的主要影响因素,给出了根据基本事件概率和最小割集概率求解管道失效概率的计算方法,同时给出并简化了基本事件概率重要度系数的计算公式,指出了求解基本事件概率重要度系数在风险分析和管道完整性管理方面的重要意义。第3章研究了根据著名的英国PARLOC海底管道数据库进行故障树基本事件概率计算的方法,并分析了该方法的优缺点。第4章基于ASME B31G新规范中的腐蚀管道极限强度公式,修正了腐蚀面积的计算方式;建立了海底管道腐蚀失效概率计算的结构可靠性模型;并对各个随机变量进行了归一化处理,简化了极限状态方程;研究给出了归一化随机变量的分布类型和参考特征值;最后进行参数讨论,分析了该数学模型的可靠性。第5章参考规范DNV-RP-F107的起重机上坠物冲击海底管道的概率计算方法,建立了船舶抛锚冲击管道的概率/频率计算模型。然后研究了在一次抛锚冲击事故中,管道失效的条件概率,总结了不同重量的锚冲击海底管道导致其失效的条件概率。最后,根据我国的实际船舶统计数据,在典型重量的锚的冲击下进行了参数讨论,分析证明了该数学模型的可靠性。本文的研究为我国海底管道基于风险分析的完整性管理方法的理论研究和工程应用打下了基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-19
  1.1 研究背景和意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 风险分析和完整性管理的基本内容  12-14
    1.2.2 国外的研究现状  14-15
    1.2.3 国内的研究现状  15-16
  1.3 问题的提出  16-17
  1.4 本文工作要点  17-19
第2章海底管道风险的故障树分析  19-32
  2.1 故障树简介  19
  2.2 故障树分析标准符号  19-20
  2.3 海底管道故障树的建立  20-24
  2.4 海底管道故障树定性分析  24-29
    2.4.1 基本认识  24
    2.4.2 求最小割集  24-26
    2.4.3 主要失效因素  26-29
  2.5 海底管道故障树定量分析方法  29-30
    2.5.1 管道失效概率计算  29
    2.5.2 基本事件概率重要度系数的数学模型  29-30
  2.6 本章小结  30-32
第3章海底管道失效概率的数据库分析  32-45
  3.1 英国 PARLOC 数据库的数据来源  32-33
  3.2 英国 PARLOC 数据库的统计数据分析  33-39
  3.3 基于PARLOC 数据库确定基本事件概率  39-44
  3.4 本章小结  44-45
第4章海底管道腐蚀失效概率的数学计算模型  45-65
  4.1 结构可靠性基本原理  45-46
  4.2 腐蚀管道的极限状态方程  46-50
  4.3 失效概率的求解  50-57
    4.3.1 不确定性  50-53
    4.3.2 失效概率的求解方法和过程  53-57
  4.4 腐蚀管道失效概率计算公式有效性讨论  57-64
  4.5 本章小结  64-65
第5章管道抛锚冲击失效概率的数学计算模型  65-78
  5.1 抛锚冲击管道的概率计算公式  65-69
  5.2 抛锚冲击计算  69-72
  5.3 管道抛锚冲击失效概率及其相关参数讨论  72-77
    5.3.1 锚的类型和尺寸  72-74
    5.3.2 其它参数的讨论  74-77
  5.4 本章小结  77-78
结论  78-80
参考文献  80-82
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  82-83
致谢  83-84
附录A：海底管道立管区泄露基本事件概率查询表  84-89
附录B：海底管道安全区泄露基本事件概率查询表  89-92
附录C：海底管道井区泄露基本事件概率查询表  92-95
附录D：海底管道中段泄露基本事件概率查询表  95-99

定量风险分析（QRA）及其在海底管道完整性管理方面的应用

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