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油田联合站储罐健康状态评价技术研究及系统实现

作　者: 王琳
导　师: 钟诗胜
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 联合站储罐健康状态评价剩余寿命预测设备数据管理
分类号: TE972
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

储罐是油田联合站设备中的关键设备之一,对油田联合站储罐进行状态监测能及时了解储罐状态,保证油田联合站的安全生产。本文研究了油田联合站储罐腐蚀状态评估及剩余寿命预测方法,并对油田联合站设备维修数据管理系统进行了开发。首先对油田联合站储罐的主要失效形式及失效机理进行了分析。油田联合站储罐的类型有拱顶罐和浮顶罐,这两种储罐的失效形式主要有腐蚀穿孔、储罐失稳和储罐开裂。通过储罐故障树分析可知,腐蚀是造成储罐失效最重要的原因。根据罐底、罐壁和罐顶的腐蚀参数的特点,分别对罐底、罐壁和罐顶进行了评估。罐底腐蚀多为点蚀,用概率统计法计算其最小剩余厚度,并计算罐底的可靠度;罐壁腐蚀多为均匀腐蚀,依据罐壁稳定性校核方法计算了罐壁的可靠度;罐顶腐蚀多为局部腐蚀,通过罐顶的最小剩余厚度的计算和罐顶的稳定性校核得到罐顶的可靠度。最后依据罐底、罐壁和罐顶的评估结果,提出了基于层次分析法的储罐健康状态模糊综合评估模型。油田联合站腐蚀剩余寿命预测包括储罐腐蚀缺陷尺寸随时间的变化趋势预测和腐蚀速率随时间变化趋势预测。基于时间序列的预测方法有很多种,对于小样本数据,最常用的方法是灰色理论模型GM(1,1)。本文即利用改进的灰色理论模型GM(1,1),实现对任意时刻储罐的腐蚀速率和腐蚀缺陷尺寸的变化趋势的预测。从油田联合站设备维修数据管理这一应用背景出发,进行了软件开发需求分析、系统功能模型分析、数据模型分析和体系结构设计。综合本文提出的油田联合站储罐健康状态评估方法和剩余寿命预测方法,开发了油田联合站设备维修数据管理系统,有利于实现油田地面设备管理的精细化。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 课题来源  10
  1.2 课题研究的目的及意义  10-12
  1.3 油田设备健康状态评估及趋势预测研究现状  12-13
    1.3.1 泵类设备健康状态评估及趋势预测  12-13
    1.3.2 油气集输管道健康状态评估及趋势预测  13
  1.4 联合站储罐健康状态评估及趋势预测研究现状  13-15
    1.4.1 储罐腐蚀检测技术  13-14
    1.4.2 储罐健康状态评估及趋势预测方法  14-15
  1.5 本文研究的主要内容  15-17
第2章联合站储罐失效形式及失效故障树分析  17-25
  2.1 引言  17
  2.2 联合站储罐概况  17-19
  2.3 储罐主要失效形式及典型失效机理分析  19-22
    2.3.1 储罐主要失效形式  19-21
    2.3.2 储罐典型失效机理分析  21-22
  2.4 储罐失效的故障树分析  22-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章联合站储罐健康状态综合评估  25-39
  3.1 引言  25
  3.2 联合站储罐罐底健康状态评估  25-29
    3.2.1 储罐罐底评估指标  25-27
    3.2.2 储罐罐底评估模型  27
    3.2.3 储罐罐底评估实例  27-29
  3.3 联合站储罐罐壁健康状态评估  29-31
    3.3.1 储罐罐壁评估指标  29-30
    3.3.2 储罐罐壁评估模型  30
    3.3.3 储罐罐壁评估实例  30-31
  3.4 联合站储罐罐顶健康状态评估  31-34
    3.4.1 储罐罐顶评估指标  31-32
    3.4.2 储罐罐顶评估模型  32-33
    3.4.3 储罐罐顶评估实例  33-34
  3.5 联合站储罐健康状态综合评估  34-38
    3.5.1 储罐健康状态评估指标体系的建立  34-35
    3.5.2 储罐健康状态评估综合权值的确定  35-36
    3.5.3 储罐健康状态模糊综合评判模型  36-37
    3.5.4 储罐健康状态综合评估实例  37-38
  3.6 本章小结  38-39
第4章联合站储罐腐蚀剩余寿命预测  39-46
  4.1 引言  39
  4.2 灰色系统建模  39-42
    4.2.1 数据生成  39-40
    4.2.2 GM(1，1)模型的建立  40-41
    4.2.3 GM(1，1)模型的精度检验  41-42
    4.2.4 GM(1，1)模型的改进  42
  4.3 油田联合站储罐腐蚀速率预测  42-44
    4.3.1 储罐罐底腐蚀速率预测  42-43
    4.3.2 储罐腐蚀预测精度检验  43-44
  4.4 油田联合站储罐腐蚀缺陷尺寸变化趋势预测  44-45
  4.5 本章小结  45-46
第5章联合站储罐完整性管理系统实现  46-55
  5.1 引言  46
  5.2 需求分析及总体设计  46-50
    5.2.1 需求分析  46
    5.2.2 功能模型设计  46-48
    5.2.3 数据模型设计  48-49
    5.2.4 体系结构设计  49-50
  5.3 系统实现  50-54
    5.3.1 开发手段  50-51
    5.3.2 联合站设备结构树管理  51-52
    5.3.3 储罐健康状态评估模块的实现  52-53
    5.3.4 储罐剩余寿命预测模块的实现  53-54
  5.4 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-60
攻读硕士学位期间发表的学术论文  60-62
致谢  62

油田联合站储罐健康状态评价技术研究及系统实现

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