模糊綜合評價法在埋地管道腐蝕狀況評價中的應用

柳華偉，陳 楊

（1.常州港華燃氣有限公司，江蘇常州 213003；2.遼寧石油化工大學石油天然氣工程學院 ，遼寧撫順 113001）

模糊綜合評價法在埋地管道腐蝕狀況評價中的應用

柳華偉1，陳 楊2

（1.常州港華燃氣有限公司，江蘇常州 213003；2.遼寧石油化工大學石油天然氣工程學院 ，遼寧撫順 113001）

為了保證輸油氣管道的安全可靠運行，必須對埋地管道的腐蝕狀況進行評價。文章以模糊數學理論為基礎，結合管道的實際運營參數，建立模糊綜合評價模型，以評價向量的形式表示出評價結果，減少了僅憑主觀打分造成的誤差，使評價結果與實際情況更接近。闡述了模型運用的詳細步驟，得出了埋地管道腐蝕狀況評價的因素集和評語集，利用和積化法確定出各評價因素的權重大小，用隸屬函數法得出單因素評價矩陣，用最大隸屬度原則進行綜合評價，得出了評價等級。

埋地管道；腐蝕狀況；模糊綜合評價法

隨著西氣東輸和川氣東送項目的完善，天然氣在各大城市的使用迎來了空前的大發展，城市燃氣管道的規模不斷擴大[1]，城市燃氣管網的安全問題日益突出［2］。在管道運營期間容易受到土壤、雜散電流等多種因素的影響，從而造成管道外表面的腐蝕[3-4]，為此，要保證在役管道可靠運行，就必須對埋地管道的腐蝕狀況進行評價［5］。對埋地管道腐蝕狀況的評價，目前多采用人為打分方式，所得評價結果存在很大的主觀因素影響，為此本文以模糊數學理論為基礎，結合管道實際運營參數，建立了常州市埋地管道腐蝕狀況評價模型，使評價結果更準確可靠。

1 模糊綜合評價模型[6-7]

模糊綜合評判法，就是應用評價因素模糊關系合成的原理，以各個評價指標對被評價對象隸屬度情況進行綜合性評判的一種方法，具體步驟如下:

（1） 確定評價對象的因素集 U= ﹛u1， u2， u3，…，un﹜，其中ui（i=1，2，…，n）表示影響被評價對象的主要因素。

（2） 給出評語集 V= ﹛v1， v2， v3， …， vn﹜， 結合具體評價對象而定，通常評語集有V=（很差，差，較差，…，較好，好，很好）。

（3）確定評價因素的權重向量。首先建立兩兩因素判斷表，本文采用 “9標度法”，用因素集U中兩個不同的因素作出比較，在兩兩因素作比較時，要反復提問： “兩者哪個更重要”； “重要多少”，然后用uij來表示ui對uj的重要程度，用1～9這9個整數來表示ui比較于uj的相對重要度的標度［8］。按照這個方法建立兩兩因素判斷矩陣如下：

式中A——判斷矩陣。

并且要求uij滿足：

則可得如表1所示的結果。

表1 兩兩因素判斷

其次計算評價因素指標權重，運用 “和積化”法求取因素的相對權重[9]，首先計算權重向量近似值Wi：

將上式計算的近似值歸一化處理，求評價因素權重向量 W′i：

上式 （1） 和 （2）中的uij和ukj均為表1中對應的兩兩因素相對重要度的標度。

對判斷矩陣作一致性檢驗，計算最大特征值λmax和一致性指標CI，并檢驗判斷矩陣的一致性，即：

取一致性指標CI對隨機一致性指標值RI之比，作為一致性檢驗判別式，即CR=CI/RI，若CR＜0.1，則認為該判斷矩陣通過一致性檢驗。其中平均隨機一致性指標RI取值見表2。

表2 平均隨機一致性指標標準值

（4）確定因素等級評判矩陣。首先給出隸屬度函數，本文選用K次拋物線分布，以確定埋地管道腐蝕狀況評價中各個指標的隸屬度函數，根據本次評價的具體情況和經驗數據，取K=2，即：

把專家對每個評價指標的評分值，依次代入以上建立的隸屬度函數，例如，專家對u1（陰極保護）的評分值為x，把x分別帶入式 （5）～（8）中，可以得到u1的隸屬度向量，為r1=（r11， r12，r13，r14）。同理可以得出其余7個評價指標的隸屬度向量，則可以建立所有評價指標的模糊矩陣R，表示為：

（5）模糊綜合評判。由式 （1）和 （2）計算出評價因素權重向量：

結合模糊矩陣R，并充分考慮各個評價指標權重大小，均衡兼顧，選擇加權平均模型M （·，+）求取綜合評判指標向量。即B=W′iR=（b1，b2，b3， b4）。

把綜合評判指標向量歸一化，即：

2 應用分析

本例選取常州市天然氣高壓管網通江大道段，應用已建模型對該管段腐蝕狀況進行評價。

2.1 評價因素集

結合常州市埋地管道腐蝕狀況的統計數據，考慮腐蝕影響因素為陰極保護、交流電影響、土壤腐蝕性、防腐層種類、防腐層施工質量、焊接質量、管道服役年限、管道附件質量。則把腐蝕影響因素集表示為 U={u1， u2， u3， u4， u5， u6， u7，u8}。其中，u1為陰極保護；u2為交流電影響；u3為土壤腐蝕性；u4為防腐層種類；u5為防腐層施工質量；u6為焊接與回填；u7為管道服役年限；u8為管道附件質量。

2.2 評語集

根據埋地管道腐蝕影響因素的特點，并參考相關專家確定評語集的經驗方法，本次評語集V=（v1， v2， v3， v4，）。 其中 v1為差； v2為較差； v3為中等；v4為好。

2.3 確定評價因素的相對權重

按模型所給方法建立兩兩因素判斷表，見表3。

表3 兩兩因素判斷

把表3中的數據代入公式 （1）和 （2），可得8個評價指標的權重近似值如下：

2.4 建立因素等級評價矩陣

采用專家評分，即可得出各個評價因素的專家評分，如表4所示。

表4 專家評分值

將每個因素的得分分別代入式 （5）～（8），可以得到各個因素的等級評價向量，進而可以得到所有因素的等級評價矩陣R：

矩陣R中第1行表示因素u1（陰極保護）的隸屬度向量，同理其他7行依次為其余的7個因素的隸屬度向量。

2.5 模糊綜合評判

最后根據最大隸屬度原則，確定本例埋地管道腐蝕狀況等級評價結果為中等。

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[3]王新華，謝閣新，何仁洋，等.基于熵權法的埋地管道土壤腐蝕性綜合評價[J].石油機械，2008，36（9）:25-28.

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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

柳華偉 （1971-），男，江蘇常州人，工程師，1995年畢業于哈爾濱建筑大學，現從事城市燃氣管網的規劃與設計工作。

2010-10-08；

2011-06-09