天然氣長輸管道可靠性故障樹模糊分析

張建國　郝瑩瑩

摘要：本文主要針對天然氣長輸管道可靠性分析過程中充分應用故障樹模糊分析方法的重要性進行了分析，并對天然氣長輸管道可靠性分析過程中故障樹模糊分析相關計算方法進行了介紹，以此來提升長輸管道可靠性分析結果與實際工程施工的符合度。

關鍵詞：天然氣;長輸管道;可靠性;故障樹

引言

在實際針對天然氣長輸管道可靠性分析的過程中失效概率是非常重要的一項分析指標，而針對這種指標通過建立起天然氣管道的故障樹分析就能進行很好的評價。

1 故障樹模糊分析概述

在傳統的分析模式下，故障樹主要是建立在布爾代數的基礎上的，在此基礎上針對事件的發生概率進行合理的處理之后最終形成精確的數值，但是，由于在實際的分析過程中由于天然氣管道的實際敷設環境模糊性或者失效統計數據會存在不準確的現象，因此會對事件發生概率的分析精確值產生一定的影響，導致數值很難實現統一。而且，通常情況下，在實際針對事件發生概率值進行計算的過程中必須要大量的統計數據，但是天然氣管道在實際運行過程中故障發生率非常小，而大量故障統計數據的獲取要較長的時間，而且還會對最終確定事件的發生概率值的獲取帶來了巨大的困難。另外，可靠性框圖分析法僅僅局限于硬件的影響的分析，而故障樹分析方法則還能針對人為因素、環境、軟件等各種影響因素進行全面分析，而因為這些因素的存在使得整個事件的發生概率精確值的獲取也更加困難。

如果在實際分析的過程中不能針對事件的發生賦予精確值的時候，就可以充分利用故障樹來實現對事件的模糊分析。故障樹模糊分析對傳統故障樹分析方法的推廣，在實際研究過程中具有非常寬泛的應用范圍。故障樹模糊分析方法主要是充分利用現有的統計數據，與此同時也允許分析中存在一定程度上的描述誤差，最終事件發生精確值概率不會受到影響，因此，其實用性以及靈活性也會受到一定的影響。在工程實踐中，針對可靠性進行分析的時候，一些情況下，必須要針對整個系統故障的發生概率進行估計，并不一定需要精確的數值，在這種情況下，就可以充分利用故障樹模糊分析方法，來進一步降低相關技術人員在實際進行故障發生概率計算時候的難度，在這個分析的過程中還可以充分將技術人員自身的經驗以及主觀的判斷意見引入其中。鑒于此，在實際針對各天然氣長輸管道進行失效不確定性因素分析的過程中，故障樹模糊分析方法具有較高的適用性。

2 失效概率模糊數

故障樹模糊分析方法在實際應用的過程中通常情況下都會應用模糊數來對事件的發生概率進行描述。所謂的模糊數主要指的是在針對事件進行分析的過程中，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響，從而使得事件的定量處理最終得到數值存在不確定性，主要是通過模糊分析將人們對事件的模糊概念或者相關的信息認識進行反映，其主要是對整個系統或者事件可靠性分析儀評價重要性的一種突出。而模糊分析主要是針對事件發生概率用模糊數來進行描述，這種模糊數值中帶有很強烈的主觀性意識。而在模糊分析過程中隸屬函數則主要是建立起人的主觀意識基礎上的，而且函數的選取也實際建立起判斷選取的基礎上，因此，其分析結果并不一定具有較高的可信度，但是與忽略了模糊信息而獲取的精確值相比較，模糊分析發獲取的精確值與真實情況更加接近。

事件的失效概率主要是通過以下公式來表示其模糊數：

上述公式中m主要表示的是模糊數的均值;則主要表示的是模糊數的左右分布參數。

這種公式表達是最為簡單的一種線性參照函數，在具體分析中可以充分結合模糊數、經驗、以及相關的統計數據來合理的選擇的數值。處于該區間之外的數值則不是事件分析的模糊數，其實際的隸屬度為0，而模糊數均值m實際的隸屬度則為1，。模糊數在一定程度上都包括了區間內的所有數值，如果與均值越靠近，那么實際的隸屬度數字則越大，而且隸屬函數也呈現出一種線性變化趨勢。

3 天然氣管道故障樹模糊分析

在針對實際的天然氣管道的各種失效因素進行分析后就能建立起天然氣管道的故障樹。下圖1所示為天然氣管道失效故障樹。本文的分析中主要選擇的是基于事件發生的概率統計數據，由于實際的數據統計具有一定的誤差，因為管道在運行過程中可能會受到人為因素的破壞，因此，管道的破壞概率就具有了一定的人為因素，鑒于此，最終選擇了給予基本事件發生概率的模糊數刻畫方式。模糊數的基本參數會涉及到管道實際承壓能力低、嚴重憋壓、腐蝕、施工缺陷、人為破壞、自然災害、外力破壞等多個方面因素的影響。

針對各項相互獨立的基本事件主要選擇的是故障樹模糊分析法中的模糊邏輯門算子來實際進行天然氣管道故障發生概率模糊值的計算，由于不同的基本事件之前是完全相互獨立的關系，因此可以將其頂事件P表達為：

P=事件1+事件2+事件3+B1+B2

根據故障樹模糊分析的相關理論可以知道B1=事件4+事件5，而B2=事件6+事件7。

進過計算后最終得到的天然氣管道發生失效的概率是一個模糊值，如果實際選取的置信水平不同，那么就會最終得出一個天然氣管道頂事件發生的置信范圍。

4 結論

在實際這對天然氣管道的可靠性進行分析的過程中會受到很多不確定的人為因素的影響，充分利用故障樹模糊分析方法，能夠通過模糊參數將事件的發生概率進行表示，然后利用故障樹模糊分析中的模糊邏輯門算子，就能將天然氣管道的頂事件發生概率 模糊數進行計算，這種分析方法具有較大的靈活性，實際應用范圍要比較廣，與工程實際也更加接近。

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