模糊综合评价法在埋地管道腐蚀状况评价中的应用

柳华伟，陈 杨

（1.常州港华燃气有限公司，江苏常州 213003；2.辽宁石油化工大学石油天然气工程学院 ，辽宁抚顺 113001）

模糊综合评价法在埋地管道腐蚀状况评价中的应用

柳华伟1，陈 杨2

（1.常州港华燃气有限公司，江苏常州 213003；2.辽宁石油化工大学石油天然气工程学院 ，辽宁抚顺 113001）

为了保证输油气管道的安全可靠运行，必须对埋地管道的腐蚀状况进行评价。文章以模糊数学理论为基础，结合管道的实际运营参数，建立模糊综合评价模型，以评价向量的形式表示出评价结果，减少了仅凭主观打分造成的误差，使评价结果与实际情况更接近。阐述了模型运用的详细步骤，得出了埋地管道腐蚀状况评价的因素集和评语集，利用和积化法确定出各评价因素的权重大小，用隶属函数法得出单因素评价矩阵，用最大隶属度原则进行综合评价，得出了评价等级。

埋地管道；腐蚀状况；模糊综合评价法

随着西气东输和川气东送项目的完善，天然气在各大城市的使用迎来了空前的大发展，城市燃气管道的规模不断扩大[1]，城市燃气管网的安全问题日益突出［2］。在管道运营期间容易受到土壤、杂散电流等多种因素的影响，从而造成管道外表面的腐蚀[3-4]，为此，要保证在役管道可靠运行，就必须对埋地管道的腐蚀状况进行评价［5］。对埋地管道腐蚀状况的评价，目前多采用人为打分方式，所得评价结果存在很大的主观因素影响，为此本文以模糊数学理论为基础，结合管道实际运营参数，建立了常州市埋地管道腐蚀状况评价模型，使评价结果更准确可靠。

1 模糊综合评价模型[6-7]

模糊综合评判法，就是应用评价因素模糊关系合成的原理，以各个评价指标对被评价对象隶属度情况进行综合性评判的一种方法，具体步骤如下:

（1） 确定评价对象的因素集 U= ﹛u1， u2， u3，…，un﹜，其中ui（i=1，2，…，n）表示影响被评价对象的主要因素。

（2） 给出评语集 V= ﹛v1， v2， v3， …， vn﹜， 结合具体评价对象而定，通常评语集有V=（很差，差，较差，…，较好，好，很好）。

（3）确定评价因素的权重向量。首先建立两两因素判断表，本文采用 “9标度法”，用因素集U中两个不同的因素作出比较，在两两因素作比较时，要反复提问： “两者哪个更重要”； “重要多少”，然后用uij来表示ui对uj的重要程度，用1～9这9个整数来表示ui比较于uj的相对重要度的标度［8］。按照这个方法建立两两因素判断矩阵如下：

式中A——判断矩阵。

并且要求uij满足：

则可得如表1所示的结果。

表1 两两因素判断

其次计算评价因素指标权重，运用 “和积化”法求取因素的相对权重[9]，首先计算权重向量近似值Wi：

将上式计算的近似值归一化处理，求评价因素权重向量 W′i：

上式 （1） 和 （2）中的uij和ukj均为表1中对应的两两因素相对重要度的标度。

对判断矩阵作一致性检验，计算最大特征值λmax和一致性指标CI，并检验判断矩阵的一致性，即：

取一致性指标CI对随机一致性指标值RI之比，作为一致性检验判别式，即CR=CI/RI，若CR＜0.1，则认为该判断矩阵通过一致性检验。其中平均随机一致性指标RI取值见表2。

表2 平均随机一致性指标标准值

（4）确定因素等级评判矩阵。首先给出隶属度函数，本文选用K次抛物线分布，以确定埋地管道腐蚀状况评价中各个指标的隶属度函数，根据本次评价的具体情况和经验数据，取K=2，即：

把专家对每个评价指标的评分值，依次代入以上建立的隶属度函数，例如，专家对u1（阴极保护）的评分值为x，把x分别带入式 （5）～（8）中，可以得到u1的隶属度向量，为r1=（r11， r12，r13，r14）。同理可以得出其余7个评价指标的隶属度向量，则可以建立所有评价指标的模糊矩阵R，表示为：

（5）模糊综合评判。由式 （1）和 （2）计算出评价因素权重向量：

结合模糊矩阵R，并充分考虑各个评价指标权重大小，均衡兼顾，选择加权平均模型M （·，+）求取综合评判指标向量。即B=W′iR=（b1，b2，b3， b4）。

把综合评判指标向量归一化，即：

2 应用分析

本例选取常州市天然气高压管网通江大道段，应用已建模型对该管段腐蚀状况进行评价。

2.1 评价因素集

结合常州市埋地管道腐蚀状况的统计数据，考虑腐蚀影响因素为阴极保护、交流电影响、土壤腐蚀性、防腐层种类、防腐层施工质量、焊接质量、管道服役年限、管道附件质量。则把腐蚀影响因素集表示为 U={u1， u2， u3， u4， u5， u6， u7，u8}。其中，u1为阴极保护；u2为交流电影响；u3为土壤腐蚀性；u4为防腐层种类；u5为防腐层施工质量；u6为焊接与回填；u7为管道服役年限；u8为管道附件质量。

2.2 评语集

根据埋地管道腐蚀影响因素的特点，并参考相关专家确定评语集的经验方法，本次评语集V=（v1， v2， v3， v4，）。 其中 v1为差； v2为较差； v3为中等；v4为好。

2.3 确定评价因素的相对权重

按模型所给方法建立两两因素判断表，见表3。

表3 两两因素判断

把表3中的数据代入公式 （1）和 （2），可得8个评价指标的权重近似值如下：

2.4 建立因素等级评价矩阵

采用专家评分，即可得出各个评价因素的专家评分，如表4所示。

表4 专家评分值

将每个因素的得分分别代入式 （5）～（8），可以得到各个因素的等级评价向量，进而可以得到所有因素的等级评价矩阵R：

矩阵R中第1行表示因素u1（阴极保护）的隶属度向量，同理其他7行依次为其余的7个因素的隶属度向量。

2.5 模糊综合评判

最后根据最大隶属度原则，确定本例埋地管道腐蚀状况等级评价结果为中等。

[1]王凯全，王宁，张弛，等.城市天然气管道风险特征与肯特法的改进[J].中国安全科学学报，2008，18（9）:153-157.

[2]姚安林.论我国管道风险评价技术的发展战略[J].天然气工业，1999，19（4）:66-69.

[3]王新华，谢阁新，何仁洋，等.基于熵权法的埋地管道土壤腐蚀性综合评价[J].石油机械，2008，36（9）:25-28.

[4]刘新宁，李韡.民用燃气管道安全评价与治理[J].石化技术，2007，14（1）:47-49.

[5]MUHLBAUER KW.Pipeline risk management manual[M].Houston U.S.A.:Gulf publishing company，1992.

[6]梁保松，曹殿立.模糊数学及应用[M].北京:科学出版社，2007.

[7]张景林，崔国璋.安全系统工程[M].北京：煤炭工业出版社，2002.

[8]储敏.层次分析法中判断矩阵的构造问题[D].江苏:南京理工大学，2005.

[9]SAATYTL.The analytic hierarchy process[M].New York:McGraw–Hill，1980.

Application of Fuzzy Integrated Evaluation Method in Evaluating Corrosion State of Buried Pipeline

LIU Hua-wei（Changzhou Hanghua Gas Co.,Ltd.,Changzhou 213003， China），CHEN Yang

It is necessary to evaluate corrosion state of a buried pipeline to ensure its safe and reliable operation.In this paper,a fuzzy integrated evaluation model is established based on the fussy mathematics theory and the practical pipeline operation parameters.The result is represented in evaluation vector that decreases the errors induced by subjective marking only and enables the evaluation to be closer to actual situation.The detailed application procedure is described,which includes deducing element set and remark set for evaluating corrosion state of buried pipeline,determining element weight by asymptotic normalization coefficient （ANC） method,deducing single element evaluation matrix by subordination function method and performing integrated evaluation by maximum membership principle and obtaining evaluation grade.

buried pipeline;corrosion state;fussy integrated evaluation

TE988.2 O159

A

1001-2206（2011）05-0043-03

柳华伟 （1971-），男，江苏常州人，工程师，1995年毕业于哈尔滨建筑大学，现从事城市燃气管网的规划与设计工作。

2010-10-08；

2011-06-09