天然气管道可靠性研究进展.pdf

第35卷第4期
REVEW
天然气管道可靠性硏究进展
王馨艺
中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程实验室,北京102249
摘要:随肴我国天然气管道输送技术的不断发展,对输气安全性及供气保璋能力的要求目益
到增。本文较为系统地总结了当前天然气管道可靠性领城研究进展,从结构可靠性和供气可靠
性两方面介绍了天然气管道可算性研究的发展现状。对于结构可靠性,归纳了天然气管道系统可
靠性评价方法的发晨历程,及其在管道设计管理方面的应用;对于供气可靠性,介绍了基于完整性
统计的评价方法和巷于水力热力模拟的评价方法。最后,对天然气管道系统可靠性发展的关性
可题进行了简要分析。
关键词:天然气管道;结构可靠性;供气可靠性;评价方法
DOI:10.3969/j.isn.1006-5539.2017.04.001
Research Progress of Gas Pipeline Reliability
Wang Xi
National Engineering Laboratory for Pipeline Safety, China University of Petroleum(Beijing)
Beijing, 102249, China
Abstract With the continuous development of gas pipeline transportation technology in China
requirements over pipe Transportation safety and gas supply capacity are increasing. This pape
systematically summarizes the current research in the field of natural gas pipeline reliability from the point
of structural reliability and supply reliability. For the structural reliability, the development process of the
natural gas pipeline system reliability evaluation method and its application to the pipeline dlesign
management are summarized. For the supply reliability, evaluation methods based on the integrity statistics
and hydrodynamic simulation are introduced. Finally, key problems about the development of natural gas
pipeline system reliability are analyzed bi
Keywords: Gas pipeline; Structural reliability; Gas supply reliability; Evaluation methods
然气输送以及天然气水合物储运等多种运输方式相比
0前言
管道运输是天然气大规模、长距离输送的最优选择。截
随着国民经济的飞速发展,天然气的需求量也在不至目前,中国天然气管道总里程已达6×10km,包括在
析增加。作为21世纪重要的清洁燃料,天然气已成为消建的西气东输三线、西气东输四线、中俄输气管道等,已
费量增长最快的一次能源,在推动全球经济发展的过程基本形成盖全国主要地区的大型天然气管网系统
中发挥着极其重要的作用。与压缩天然气输送、液化天天然气自身易燃易爆的性质,管输天然气大流量高压力
收稿日期:2017-04-18
作者简介:王馨艺(1993-),女,辽宁盘锦人,倾士研究生,主要从事油气长距离管输技术的研究工作。
万方数据
02天与与油2017年8月
NATURAL GAS AND OIL
的发展趋势,以及管输供气中断将带来的巨额经済损失础】。而对于天然气管网系统的可靠性管理,需综合系
等诸多因素,都要求对天然气管道系统的可靠性实行科统工程理论和现代物流理论的研究方法,统筹规划各子
学化管理,以保障其交全高效地运行。
系统的可靠性历史结果,运用统计和概率的方法反映管
当前,天然气管道行业在可靠性研究方而的若十关网系统的可靠程度。
键技术点已取得一定突破,但尚未从系统层面研究管输
天然气管道系统可靠的基本要求为保障运行安全
全过程的可靠性,天然气管?可靠性的管理体系也有待因而对于可靠性的研究也应以满足需求侧的供应要求
进一步完善。基于单条管道的可靠性管理方法已不能作为评价标准,在保障管体结构安全的前提下实现自身
满足天然气管网系统日益増长的安全需求,更加科学高功能。目前,可将天然气管道可靠性评价方法分为结构
效的运行管理模式正待探。为此,本文总结了天然可靠性和供气可靠性两类,以实现“全方位、全生命周
气管道行业可靠性评价方法的研究进展,并对天然气管期”的科学管理,保障管道系统安全高效地运行
道系统可靠性研究的未来发展提出了几点建议
2天然气管道系统的结构可靠性
天然气管道行业的可靠性评价方法
天然气管道系统的结构可靠性,即生产安全,是指
天然气管道的可靠性是指在规定时间内,系统按照系统中各组成结构的安全性处于受控状态,在事故状态
规定运行条件完成规定输送任务的能力。考虑到天然下不会发生连锁反应,即不会引起整个系统的大面积失
气管道的任务输量及最大承压等因素,相对原油管道,控或停输。天然气管道系统的结构主要包括管体、设
天然气管道系统的冗余度较小,用户需求多样,管道备及站场等。结构可靠性评价方法是指利用天然气管
的局部失效就可能引发大而积连锁事故的发生。限于道系统各组成结构间的相互联系,将其技不路线和评价
此,天然气管道系统对管体结构安全性和供气保障能力成果有机地整合起来,以反映天然气管道系统的整体可
都有较高的要求。
靠性。最终利用全局最优利重要子系统最优的判断标
中国工程院院士黄维和率先提出了天然气管道准,完成可靠性的评价分析和分级管理工作。从运行层
系统可靠性的概念,并对系统可靠性的评价方法和管理面出发,可沿用经典可靠性理论中的评价指标,对天然
框架进行了初步设计。该方法可概述为:基于管道与站气管道系统的结构可靠性加以表征。目前天然气管
场的完整性管理方法,结合管输工艺安全技术,应用统道系统结构可靠性的主流评价方法按时间发展顺序可
计学相关方法,完成站场可靠性、管道可幕性及供气可归纳如下:
靠性的评价工作。文献山中定义的天然气管道系统可
根据天然气管道随时间变化的失效出线,可将在役
華性管理方法,包含天然气单条管道系统的可靠性及大管道寿命周期划分为三个阶段:事故始发阶段(投产
然气管网系统的可靠性,其体评价逻辑关系图1
1~5a),事故稳定阶段(5~15a或20a),损耗阶段(超
基于管道完整性
过15a或20a)。不同阶段对应不同的可靠度求解模
道可性评价
型,相邻管段间采用串并联逻辑关系法进行计算-6
单条天然气管道
基于管输工艺安全
系统可靠性管理
该方法是中国最早采用的天然气管道可靠性评价方法,
站场可靠性评价H基于站场完整
但存在两个主要弊