油气管道结构全寿命周期可靠性优化方法.pdfVIP

�石油化工安全环保技术 � 2012年第 28卷第 3期 PETROCHEMICALSAFETYANDENVIRONMENTALPROTECTIONTECHNOLOGY 21 油 气 管 道 结 构 全 寿 命 周 期 可 靠 性 优 化 方 法 12 王 军 ，罗为民 ( 1. ， 257026; 中国石油化工股份有 限公司胜利油 田分公司 山东 东营 2. ， 225000) 中国石油化工股份有限公司江苏油 田分公司 江苏 扬州 摘 要: 对油气管道结构的优化设计方法进行了新的探讨 ，得到了以油气管道结构生命全 过程 的动态可靠性为约束，以油气管道结构初始投资�失效损失和维修加 固费用之和为 目标 函数 的油气管道结构优化设计表达式�该方法对油气管道结构 的设计和管理具有一定 的参考 价值� 关键词: 油气管道结构 优化设计 可靠性 油气管道结构设计的 目的是使所设计 的油气 修策略� 管道结构不仅安全可靠，而且经济�适用�基于 �( �) =�{�( �，�) �0，��［�，�］} ( 1) �� 可靠性理论的油气管道结构设计方法代替 了过去 式中，�为油气管道结构服 役分析时刻 ，动态变 凭经验定值地给定 安全系数 的容许应力 设计法� 量; �为服役基准期; �( �，�) 为考虑油气管道 � � 这种方法是把油气管道结构的抗力 和荷载效应 �， 结构 时刻预期技术状况影 响的功能函数 为随 �， 都作为随机变量 根据概率分析来确定油气管 机过程，可表示为: 道结构的破坏概率，从而使设计 的油气管道结构 �( �，�) =�( �，�) -�( �，�) ( 2) 具有 明确 的安全度� 其中，�( �，�) 为考虑 �时刻预期油气管道结 基于可靠性理论 的优化方法与传统的优化方 构状态修正的抗力随机过程，可取为非平稳 随机 法相 比，具有较大 的改进�如何合理地解决经济 过程 ，其任 意时 点分布 为对 数正 态分 布; �( �， 性和可靠性的矛盾，也一直是人们研 究的重要课 ) � �为考虑 时刻预期油气管道结构工作状态修正 题�在以往的研究 中，人们往往注重于油气管道 和后续服役基准期变化 的荷载效应 随机过程，可 结构设计期的经济性和可靠性 的分析 ，局限于油 取为平稳二项随机过程，其任意时点分布为极值 气管道结构的初始状态 ，而对油气管道结构服役 I� 型 期的工作状态熟视无 睹，即忽视 了除建造时油气 为简化计算，且偏于安全 ，也可采用后续服 管道 的初始成本外，尚有油气管道服役期巨大 的 役基准期 内的最小抗力和最大荷载效应 的概率分 维修加固费用�在使用过程 中，由于油气管道结 布，将 上 述 全 随机 过 程 模 型 转 化 为 随机 变 量 构本身的质量缺 陷 以及环境和荷载 的共 同作用， 模型� 油气管道结构 的性能会 随时间逐渐恶化 ，人们通 �=�{( �-�) } 0( 3) � �� 过经常性 的维修来延长其使用寿命或维护其使用 �