不完全维修下海底腐蚀管道剩余寿命预测与维修策略研究
发布时间：2023-06-04 01:37
我国部分海底管道设备已逐步进入老龄化阶段,其作为海底石油、天然气的主要运输载体,由腐蚀因素造成的管道损伤是其剩余寿命减少的主要原因,使得对其进行再次检修的难度与费用增多,为确保其运营的安全性,预防性维修活动将会被实施,但由于经济性和可靠性等条件的限制,通常预防性维修活动的次数是有限的,且管壁腐蚀缺陷被修复到起初的完好状态是难以达到的。本文在分析目前腐蚀管道常用剩余寿命预测方法的基础上,提出了在管道前期运营阶段,通过预防性维修活动来使管道获得更长的使用寿命,考虑了不完全维修活动对海底含缺陷管道的腐蚀深度与腐蚀速率的影响,进行管道的剩余寿命预测,进而为现役海底腐蚀管道的继续使用、检测维修和退役等决策提供理论依据。主要研究的内容如下:(1)提出了一种在考虑不完全维护活动对海底管道腐蚀深度与腐蚀速率二者影响的分阶段退化模型,采用极大似然估计、马尔科夫链蒙特卡洛模拟和贝叶斯方法对模型参数进行求解,并与只考虑不完全维护活动对腐蚀深度的影响和完全维修的情况进行对比,验证所提出模型剩余寿命预测的有效性。(2)提出了一种在考虑不同维修深度分布影响下的腐蚀管道分阶段退化模型,通过阈值转换思想推导首达时间意...
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究的背景
1.2 研究的目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 不完全维修国内外研究现状
1.3.2 管道维修国内外研究现状
1.3.3 存在的主要问题
1.4 研究目标、内容和技术路线
1.4.1 研究目标
1.4.2 研究内容
1.4.3 本文研究技术路线
1.4.4 拟解决的关键问题
1.5 论文创新点
1.6 本章小结
2 海底管道腐蚀退化理论研究
2.1 海底管道可靠性分析
2.1.1 可靠与失效
2.1.2 平均剩余寿命和中位寿命
2.1.3 失效概率与可靠性指标
2.2 预防性维修分类
2.2.1 不完全维修方式
2.2.2 完全维修方式
2.2.3 最小维修方式
2.3 海底管道腐蚀理论
2.3.1 海底管道腐蚀类型
2.3.2 点腐蚀深度统计分析
2.3.3 最大腐蚀深度统计分析
2.3.4 管道最大允许腐蚀深度
2.3.5 海底管道腐蚀影响的因素
2.4 海底管道失效风险分析与管理目标
2.4.1 腐蚀控制
2.4.2 贝叶斯理论与马尔可夫链蒙特卡罗方法
2.5 不完全维修下腐蚀管道剩余寿命预测方法
2.5.1 不完全维修下腐蚀管道剩余寿命预测流程
2.6 本章小结
3 考虑残余退化量的海底管道剩余寿命预测
3.1 考虑残余退化量的管道腐蚀增长建模
3.1.1 问题描述与模型假设
3.1.2 非线性分阶段退化过程模型
3.2 剩余寿命概率密度函数的推导
3.3 参数估计
3.3.1 残余退化量系数估计
3.3.2 退化参数估计
3.3.3 维护参数估计
3.4 应用实例
3.4.1 实验设计和模型参数设置
3.4.2 参数估计结果
3.4.3 模型预测对比分析
3.4.4 预测结果分析
3.5 本章小结
4 不同维修深度分布下海底管道剩余寿命预测
4.1 问题描述与模型假设
4.1.1 问题描述
4.1.2 模型假设
4.2 考虑维修深度的管道腐蚀增长模型
4.3 不完全维修下管道剩余寿命预测
4.4 考虑阈值转换的剩余寿命概率密度函数
4.5 不同维修深度分布下的剩余寿命概率密度函数
4.5.1 假设维修深度服从正态分布
4.5.2 假设维修深度服从伽马分布
4.6 参数估计
4.6.1 维护参数估计
4.6.2 维修深度分布参数估计
4.6.3 退化参数估计
4.7 实例分析
4.7.1 参数估计结果
4.7.2 模型预测对比分析
4.7.3 维修深度分布的验证
4.7.4 预测结果分析
4.8 本章小结
5 海底管道检测维修策略研究
5.1 结构安全性指标
5.1.1 失效概率
5.1.2 可靠度指标
5.2 预防性维修的维修间隔模型
5.3 视情维修策略
5.4 海底管道缺陷检测
5.4.1 维修事件
5.4.2 腐蚀状态划分
5.4.3 维护活动下管道寿命与失效率
5.5 检测工具的不确定性
5.6 优化检测模型
5.7 实例分析
5.7.1 背景信息
5.7.2 新缺陷产生的概率密度
5.7.3 控制腐蚀的增长
5.7.4 维修与检测计划
5.7.5 不同可靠度的敏感性分析
5.8 本章小结
6 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究不足与展望
参考文献
附录 硕士研究生学习阶段研究成果
致谢
本文编号：3830433
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究的背景
1.2 研究的目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 不完全维修国内外研究现状
1.3.2 管道维修国内外研究现状
1.3.3 存在的主要问题
1.4 研究目标、内容和技术路线
1.4.1 研究目标
1.4.2 研究内容
1.4.3 本文研究技术路线
1.4.4 拟解决的关键问题
1.5 论文创新点
1.6 本章小结
2 海底管道腐蚀退化理论研究
2.1 海底管道可靠性分析
2.1.1 可靠与失效
2.1.2 平均剩余寿命和中位寿命
2.1.3 失效概率与可靠性指标
2.2 预防性维修分类
2.2.1 不完全维修方式
2.2.2 完全维修方式
2.2.3 最小维修方式
2.3 海底管道腐蚀理论
2.3.1 海底管道腐蚀类型
2.3.2 点腐蚀深度统计分析
2.3.3 最大腐蚀深度统计分析
2.3.4 管道最大允许腐蚀深度
2.3.5 海底管道腐蚀影响的因素
2.4 海底管道失效风险分析与管理目标
2.4.1 腐蚀控制
2.4.2 贝叶斯理论与马尔可夫链蒙特卡罗方法
2.5 不完全维修下腐蚀管道剩余寿命预测方法
2.5.1 不完全维修下腐蚀管道剩余寿命预测流程
2.6 本章小结
3 考虑残余退化量的海底管道剩余寿命预测
3.1 考虑残余退化量的管道腐蚀增长建模
3.1.1 问题描述与模型假设
3.1.2 非线性分阶段退化过程模型
3.2 剩余寿命概率密度函数的推导
3.3 参数估计
3.3.1 残余退化量系数估计
3.3.2 退化参数估计
3.3.3 维护参数估计
3.4 应用实例
3.4.1 实验设计和模型参数设置
3.4.2 参数估计结果
3.4.3 模型预测对比分析
3.4.4 预测结果分析
3.5 本章小结
4 不同维修深度分布下海底管道剩余寿命预测
4.1 问题描述与模型假设
4.1.1 问题描述
4.1.2 模型假设
4.2 考虑维修深度的管道腐蚀增长模型
4.3 不完全维修下管道剩余寿命预测
4.4 考虑阈值转换的剩余寿命概率密度函数
4.5 不同维修深度分布下的剩余寿命概率密度函数
4.5.1 假设维修深度服从正态分布
4.5.2 假设维修深度服从伽马分布
4.6 参数估计
4.6.1 维护参数估计
4.6.2 维修深度分布参数估计
4.6.3 退化参数估计
4.7 实例分析
4.7.1 参数估计结果
4.7.2 模型预测对比分析
4.7.3 维修深度分布的验证
4.7.4 预测结果分析
4.8 本章小结
5 海底管道检测维修策略研究
5.1 结构安全性指标
5.1.1 失效概率
5.1.2 可靠度指标
5.2 预防性维修的维修间隔模型
5.3 视情维修策略
5.4 海底管道缺陷检测
5.4.1 维修事件
5.4.2 腐蚀状态划分
5.4.3 维护活动下管道寿命与失效率
5.5 检测工具的不确定性
5.6 优化检测模型
5.7 实例分析
5.7.1 背景信息
5.7.2 新缺陷产生的概率密度
5.7.3 控制腐蚀的增长
5.7.4 维修与检测计划
5.7.5 不同可靠度的敏感性分析
5.8 本章小结
6 结论与展望
6.1 研究结论
6.2 研究不足与展望
参考文献
附录 硕士研究生学习阶段研究成果
致谢
本文编号：3830433
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