（申请工学硕士学位论文） 基于事故树分析的压力管道风险评价方法研究 培养单位：资源与环境工程学院 学科专业：安全技术及工程 研 究 生：王楷 指导教师：梁开水 教 授 2009 年 06 月基于事故树分析的压力管道定量风险评价方法研究王楷武汉理工大学分类号密级U D C 学校代码 10497学位论文题目基于事故树分析的压力管道风险评价方法研究英文题目Study on Risk Assessment Method Based onFault Tree Analysis in Long Pipelines研究生姓名王楷姓名梁开水职称教授指导教师单位名称资源与环境工程学院邮编430070申请学位级别硕士学科专业名称安全工程论文提交日期2009年4月论文答辩日期2009年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人2009年 5 月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生(签名)：日期关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生(签名)： 导师(签名)： 日期摘 要纵观管道运输行业多年的发展，压力管道事故频发，压力管道安全形势严峻，引起了社会的强烈反响，因此，管道系统的后期管理，可靠性分析及风险评价为各方面所重视，完善和发展该方面的技术刻不容缓。
根据在役压力管道的特点，对压力管道风险管理理论进行了系统阐释，并对压力管道风险管理的系列关键技术的突破和进展作了介绍。
通过对国外大量管道失效事件类型和后果的分析，寻找压力管道风险事件的基本规律，从而为研究在役压力管道风险管理提供经验和规律性的依据。
事故树分析是适用于大型复杂系统的可靠性和安全性分析的一种技术，应用事故树分析的原理建立基于破裂和穿透两种失效形式的长输油气管道事故树，对事故树进行定性分析，求出最小割集，识别引起管道失效的主要影响因素。
事故树分析法从本质上是一个容易计算的定性模型，因此还可以用事故树模型进行管道定量风险分析。
长输管道系统中由于缺乏足够的现场数据及实验数据，因此运用模糊事故树分析法对长输压力管道系统进行分析。
以长输管道主要风险因素事故树为模型，运用三角模糊数表示事件发生的概率，计算管道失效概率，并将模糊重要度分析的中值法引入长输管道系统的事故树分析中，给出计算方法及步骤，并用模糊重要度法对事故树基本事件进行排序，为处理长输管道事故树中的模糊问题提供了一种研究思路。
运行中的油气管道是一个复杂的系统，这个系统部分信息已知，部分信息未知，因而可以看做一个灰色系统。
同样以长输管道主要风险事故树为模型，运用灰色系统中的灰关联分析进行事故树诊断的综合分析。
通过进行关联度计算及排序，对各种事故模式发生的可能性大小做出了判断。
这种方法为控制事故的发生，处理事故的轻重缓急，改进系统的可靠性和安全性提供了理论依据。
本文首先借鉴国内外已有数据和经验，将管道分类分段细化，建立每个管段独立简化的事故树；然后进行定性定量分析找出薄弱管段和风险因素，并进行风险因素大小排序，从而为管道的风险管理提供具体的理论数据基础。
关键词：压力管道，事故树，风险评价，模糊，灰色AbstractAccidents in pipelines have occurred frequently in the past period of pipelines transporting development. Pressure Pipelines safety situation is stern.Public tolerance is now decreasing. Therefore, Risk reduction in hazardous pipelines is more and more important,such as：improvement of management system, reliability and risk analysis.The analysis of major accidents in hazardous pipelines underlines how the systematic control of the hazards involved is essential for prevention purposes. Identification of pipeline hazards associated with the different pipeline system functions is essential for risk analysis and historical data are of great importance. In the light of pipeline accidents occurred in Russia,Europe and the US,during 70's-nearly 90's,an analysis has been carried out,with the aim of full understanding the accidents and accidental causes as to provide a referential experience for the daily operation in the type elementary division of pipeline. Distinction should be made between several categories of pipelines e.g. gas and hazardous liquids pipelines, sincethe associated risks are of different nature and level. It is also important to distinguish between risks associated with different functions of pipeline systems.FTA (Fault Tree Analysis) is an effective method to evaluate the reliability and security of large complex system. Using this way, the failure of oil and gas pipeline sis discussed. The fault tree of oil and gas Pipelines is established by considering two major failure modes of pipelines: leaking and rupture. All the minimal cut-sets are got through qualitative analysis.The basic risk factors are investigated that cause failure of pipelines. Fault Tree is also a model that quantitative analysis is based upon.In the fault tree quantitative analysis of oil and gas pipelines,due to lacking of the enough test-data and field-data, the fuzzy mathematics analysis method is introduced. Triangular fuzzy-numberdesignated probability of the basic events in fault tree. A method-Median method for analyzing fuzzy significance was provided to order the basic events in fault tree.The process of calculation and steps were presented in detail. The fuzzy probability order and classification are also found.The method given in this article is a new way to treat fuzzy failure probability of events inoil and gas pipelines.Oil and gas pipelines can be regarded as a grey system for its characteristic and grey theory, Grey correlation analysis is applied in the model identification of the fault diagnosis and fault tree analysis. The possibility of fault model could be judged correctly in the fault tree analysis, which provides a scientific basis for fault handling in order to improve the reliability and security of the system.The paper is concluded with the point of view. Detailed distinction should be made between pipelines; the different fault tree should be established according to different pipelines and different part of pipeline;appropriate quantitative analysis based upon fault tree should be applied; a scientific and dada bases should be set up for manager.Key words:Pressure pipeline，Fault Tree Analysis， Risk assessment，Fuzzy，Grey目 录Abstract (II)第1章 绪 论 (1)1.1 概述 (1)1.2 现役油气压力管道运行现状 (2)1.3 压力管道安全形势 (3)1.3.1 典型压力管道的失效事件 (3)1.3.2 压力管道事故多发的原因 (3)1.4国内外研究现状 (4)1.4.1 压力管道风险评价相关技术研究现状 (4)1.4.2 压力管道风险评价方法 (5)1.4.3 压力管道风险评价技术的应用 (6)1.4.4 压力管道风险评价技术的发展趋势 (7)1.5本课题主要研究内容 (8)第2章 压力管道风险管理理论及风险因素统计分析 (10)2.1 压力管道风险管理理论的系统提出 (10)2.1.1 风险概述 (10)2.1.2 风险管理概述 (12)2.1.3 我国压力管道风险管理研究状况 (13)2.1.4 压力管道风险管理理论的系统阐述 (14)2.2 压力管道风险识别与分析 (15)2.2.1 压力管道风险识别 (15)2.2.2 压力管道失效分析 (16)2.3 长输压力管道事故风险因素 (17)2.3.1 长输压力管道事故原因 (18)2.3.2 事故数据来源 (20)2.3.3 事故频率数据 (20)2.3.4 全失效频率数据 (22)2.3.5 讨论 (23)第3章 事故树分析研究 (25)3.1事故树分析法 (25)3.1.1 简介 (25)3.2长输压力管道事故树的建立 (26)3.3长输管道事故树定性分析 (30)3.3.1基本认识 (30)3.3.2最小割集 (30)3.3.3 管道失效的主要影响因素 (32)3.4本章小结 (33)第4章 基于模糊理论的长输管道事故树定量分析 (34)4.1 模糊事故树定量分析 (34)4.1.1 随机性与模糊性 (34)4.1.2 整体思路 (34)4.2三角模糊数 (35)4.3长输管道主要风险因素事故树 (37)4.4求顶事件模糊概率可能性分布 (38)4.5 模糊重要度分析 (39)4.6 本章小结 (41)第5章 长输管道灰色理论定量分析研究 (43)5.1灰色系统理论的产生与发展 (43)5.2 灰色系统的定义 (43)5.3 灰色系统的特点 (44)5.4 灰色系统的灰关联分析 (45)5.4.1灰关联分析的意图 (45)5.4.2 灰关联分析的功能 (45)5.4.3 灰关联分析的技术内涵 (46)5.4.4 灰关联分析的数学模型 (46)5.5 长输管道事故因素的灰关联分析 (47)5.5.1 灰关联分析应用于长输管道的优点 (47)5.5.2灰关联分析的方法步骤 (47)5.5.3 灰关联分析在事故树分析中的引进 (48)5.6长输管道主要风险因素事故树灰关联度分析 (49)5.6.1 长输管道风险因素重要度分析 (49)5.7 本章小结 (53)第六章 结论与展望 (55)6.1结论 (55)6.2 研究展望 (56)参考文献 (57)攻读硕士学位期间发表论文 (60)致 谢 (61)第1章 绪 论1.1 概述压力管道是在生产,生活中使用的可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备。