天然气长输管道可靠性故障树模糊分析

张建国　郝莹莹

摘要：本文主要针对天然气长输管道可靠性分析过程中充分应用故障树模糊分析方法的重要性进行了分析，并对天然气长输管道可靠性分析过程中故障树模糊分析相关计算方法进行了介绍，以此来提升长输管道可靠性分析结果与实际工程施工的符合度。

关键词：天然气;长输管道;可靠性;故障樹

引言

在实际针对天然气长输管道可靠性分析的过程中失效概率是非常重要的一项分析指标，而针对这种指标通过建立起天然气管道的故障树分析就能进行很好的评价。

1 故障树模糊分析概述

在传统的分析模式下，故障树主要是建立在布尔代数的基础上的，在此基础上针对事件的发生概率进行合理的处理之后最终形成精确的数值，但是，由于在实际的分析过程中由于天然气管道的实际敷设环境模糊性或者失效统计数据会存在不准确的现象，因此会对事件发生概率的分析精确值产生一定的影响，导致数值很难实现统一。而且，通常情况下，在实际针对事件发生概率值进行计算的过程中必须要大量的统计数据，但是天然气管道在实际运行过程中故障发生率非常小，而大量故障统计数据的获取要较长的时间，而且还会对最终确定事件的发生概率值的获取带来了巨大的困难。另外，可靠性框图分析法仅仅局限于硬件的影响的分析，而故障树分析方法则还能针对人为因素、环境、软件等各种影响因素进行全面分析，而因为这些因素的存在使得整个事件的发生概率精确值的获取也更加困难。

如果在实际分析的过程中不能针对事件的发生赋予精确值的时候，就可以充分利用故障树来实现对事件的模糊分析。故障树模糊分析对传统故障树分析方法的推广，在实际研究过程中具有非常宽泛的应用范围。故障树模糊分析方法主要是充分利用现有的统计数据，与此同时也允许分析中存在一定程度上的描述误差，最终事件发生精确值概率不会受到影响，因此，其实用性以及灵活性也会受到一定的影响。在工程实践中，针对可靠性进行分析的时候，一些情况下，必须要针对整个系统故障的发生概率进行估计，并不一定需要精确的数值，在这种情况下，就可以充分利用故障树模糊分析方法，来进一步降低相关技术人员在实际进行故障发生概率计算时候的难度，在这个分析的过程中还可以充分将技术人员自身的经验以及主观的判断意见引入其中。鉴于此，在实际针对各天然气长输管道进行失效不确定性因素分析的过程中，故障树模糊分析方法具有较高的适用性。

2 失效概率模糊数

故障树模糊分析方法在实际应用的过程中通常情况下都会应用模糊数来对事件的发生概率进行描述。所谓的模糊数主要指的是在针对事件进行分析的过程中，由于受到概念上存在的模糊性以及其他的一些模糊因素的影响，从而使得事件的定量处理最终得到数值存在不确定性，主要是通过模糊分析将人们对事件的模糊概念或者相关的信息认识进行反映，其主要是对整个系统或者事件可靠性分析仪评价重要性的一种突出。而模糊分析主要是针对事件发生概率用模糊数来进行描述，这种模糊数值中带有很强烈的主观性意识。而在模糊分析过程中隶属函数则主要是建立起人的主观意识基础上的，而且函数的选取也实际建立起判断选取的基础上，因此，其分析结果并不一定具有较高的可信度，但是与忽略了模糊信息而获取的精确值相比较，模糊分析发获取的精确值与真实情况更加接近。

事件的失效概率主要是通过以下公式来表示其模糊数：

上述公式中m主要表示的是模糊数的均值;则主要表示的是模糊数的左右分布参数。

这种公式表达是最为简单的一种线性参照函数，在具体分析中可以充分结合模糊数、经验、以及相关的统计数据来合理的选择的数值。处于该区间之外的数值则不是事件分析的模糊数，其实际的隶属度为0，而模糊数均值m实际的隶属度则为1，。模糊数在一定程度上都包括了区间内的所有数值，如果与均值越靠近，那么实际的隶属度数字则越大，而且隶属函数也呈现出一种线性变化趋势。

3 天然气管道故障树模糊分析

在针对实际的天然气管道的各种失效因素进行分析后就能建立起天然气管道的故障树。下图1所示为天然气管道失效故障树。本文的分析中主要选择的是基于事件发生的概率统计数据，由于实际的数据统计具有一定的误差，因为管道在运行过程中可能会受到人为因素的破坏，因此，管道的破坏概率就具有了一定的人为因素，鉴于此，最终选择了给予基本事件发生概率的模糊数刻画方式。模糊数的基本参数会涉及到管道实际承压能力低、严重憋压、腐蚀、施工缺陷、人为破坏、自然灾害、外力破坏等多个方面因素的影响。

针对各项相互独立的基本事件主要选择的是故障树模糊分析法中的模糊逻辑门算子来实际进行天然气管道故障发生概率模糊值的计算，由于不同的基本事件之前是完全相互独立的关系，因此可以将其顶事件P表达为：

P=事件1+事件2+事件3+B1+B2

根据故障树模糊分析的相关理论可以知道B1=事件4+事件5，而B2=事件6+事件7。

进过计算后最终得到的天然气管道发生失效的概率是一个模糊值，如果实际选取的置信水平不同，那么就会最终得出一个天然气管道顶事件发生的置信范围。

4 结论

在实际这对天然气管道的可靠性进行分析的过程中会受到很多不确定的人为因素的影响，充分利用故障树模糊分析方法，能够通过模糊参数将事件的发生概率进行表示，然后利用故障树模糊分析中的模糊逻辑门算子，就能将天然气管道的顶事件发生概率 模糊数进行计算，这种分析方法具有较大的灵活性，实际应用范围要比较广，与工程实际也更加接近。

参考文献：

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[2]张华兵.基于失效库的在役天然气长输管道定量风险评价技术研究[D].中国地质大学（北京），2013.

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