在役天然气管道抢修技术适应性评价.pdf

2 0 0 8年 第 2期 管 P i p e l i ne 技 术 Te c hn i q ue 设 备 Eq ui pme n t 2 00 8 No ． 2 在役天然气 管道抢修技术适应性评价 廖柯熹 ， 张淮鑫 ， 彭善璧 ， 许俊成 ， 陈宁 ， 宋晓健 1 ． 西南石油大学， 四川成都6 1 0 5 0 0 ； 2 ． 中石油管道物质装备总公司， 河北廊坊0 6 5 0 0 0 ； 3 ． 西南油气田分公司输气处， 四川成都6 1 0 2 1 3 ； 4 ． 西南油气田分公司重庆气矿， 重庆4 0 0 0 2 0 摘要 天然气管道在运行过程 中会发生腐蚀穿孔、 开裂、 第三方破坏等事故 ， 可用于管道抢修抢险技术方法包括焊接、 夹具、 带压封堵、 复合材料补强等。基于不同管线工况条件、 环境状况、 地形条件、 抢修技术特点、 抢修设备与人 员素质的 具体情 况， 采用层次分析方 法分析 天然 气管道不 同抢修 方案 的可行 性。通过 应 用实例分 析 了不 同抢修 技 术方案 的适 应 性 ， 得 到 了不 同方案的优先等级 ， 可用 于指导 天然气管道抢修作 业和 应急响应决策 的制 定。 关键词 天然气管道 ； 抢修技 术 ； 适应性 ； 层 次分析 中图分类号 U1 7 5 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 4 9 6 1 4 2 0 0 8 0 2 0 0 1 3 0 2 Ada p t a b i l i t y Ev a l a t i ng o f Fi r s t - Ai d Re pa i r Te c hno l o g y f or I n- u s e Na t ur a l Ga s Pi p e l i ne L I A O K e x i ， Z H A N G H u a i x i n ， P E N G S h a n b i 。 ， X U J u n e h e n g ， C H E N N i n g ， S O N G X i a o - j i a n 1 ． S o u t h w e s t P e t r o l e u m Un i v e r s i t y， C h e n g d u 6 1 0 5 0 0 ，C h i n a ； 2 ．Pi p e l i n e M a t e r i a l a nd Eq u i p me n t Co mp a n y o f CNPC，La n g f a n g 0 6 5 0 0 0，Ch i n a ； 3 ． Ga s Tr a n s mi s s i o n Di v i s i o n， S o u t h we s t Oi l a n d Ga s F i e l d Br a n c h，Ch e n g d u 6 1 0 21 3，Ch i n a ； 4 ． S o u t h we s t Oi l a n d Ga s F i e l d B r a n c h ， C h o n g q i n g 4 0 0 0 2 0 ， C hin a Abs t r a c t F a i l ur e e ve nt s t a k e pl a c e i n n a t u r a l g a s p i p e l i n e s，s u c h as c o r r o s i o n p un c t ur e，c o rro s i o n c r a c k， a nd t h i r d p a r t y d a ma g e ．W e l d i n g，c l a mp，c o mb i n a t i o n ma t e r i a l we r e a p p l l i e d t o r e p a i r e t h e f a i l u r e p i p e l i n e ，S O t h e r e i s mo r e t h an o n e k i n d o f r e p a i r t e e h no l o g y s f o r a c e r t a i n f a i l ur e ．Ba s e d o n t he di ffe r e n t o pe r a t o na l ，e v i r o nme nt e o nd i t o n s a nd e ha r a e t e r i e als o f t h e s e fir s t ． a i d r e p a i r t e c h n o l o g i e s ，t h e t e c h n o l o g y a n d e e o mi e al f a s s i b i l i t y c a n b e a n l y z e d w i t h t h e a n aly t i c h i e r a r c h y p r o c e s s ．T h i s me t h o d a l r e a d y h a s a s uc c e s s f u l a p pl i c a t i o n i n a n a c t u al i n us e pi pe l i n e，t h e o p t i mi z a t i o n r e p a i r me t h o d i s c o n fir me d an d C an g u i d e t he first ． a i d r e ． p a i r r e s p o n s e man a ge me nt ，t h e a p pl i c a t i o n r e s ul t a l s o s ho ws a n e f f e c t i v e r e d u c t i o n o f t h e r e pa i r t i me a nd c o s t ． Ke y wo r d s n a t u r a l g a s p i p e l i n e；fi rst a i d r e p a i r t e c h n o l o g y ； a d a p t a b i l i t y ；a n a l y t i c h i e r a r c h y p r o c e s s 1 抢修技术方案层次分析法评价模型 层次分析法的基本思路是决策者通过将复杂问题分解为 若干层次和要素， 在各要素之间进行比较、 判断和计算， 以获得 不同要素和不同待选方案的权重 ， 从而为选择最优方案提供决 策依据。层次分析法的关键是构造判断矩阵， 构造判断矩阵进 目标层 A 准则层 B 指标层 C 受评方案 D 行两个元素重要程度对比时， 采用九点标度法。 1 ． 1 递阶层次结构模型 的建立 根据影响天然气管道抢修抢险质量指标的基本性质， 相互 关联影响以及层次隶属关系， 建立如图 1 所示的抢险方案综合 评价模型结构。 图 1 抢 险方案综合评价 层次递 阶结构 图 基金项 目 四川省重点学科建设项 目资助 S Z D 0 4 1 6 收稿 日期 2 0 0 7 0 8一O 1 收修 改稿 日期 2 0 0 8 0 31 1 维普资讯 M8 ．17 ． 2 oo 8 1 ． 2 构造两两比较判断矩阵 针对上一层的某元素， 在下一层中两两元素进行相对重要 性的判断并将其量化 ， 从而构造矩阵形式 ， 即为判断矩阵。两 两元素的量化值称为比例标度。比例标度采用 1 ， 2 ， ⋯， 9作为 相对重要性的判断量化值。比例标度 9个数字的含义如表 1 所示。 表 1 判断矩阵的标度及其含义 标度 含义 表示两个因素相 比， 具有同样重要性 表示两个因素相 比， 一个因素比另一个 因素稍微重要 表示两个因素相比， 一个因素比另一个因素明显重要 表示两个因素相比 ， 一个 因素比另一个 因素很重要 表示两个因素相比 ， 一个 因素比另 一个 因素及其重要 2 , 4 、 6 , 8 上述相邻判断的中值 A ’ 6 e 旦 。 √ 1 2。 ‘ ， n 1 w j ／ 6 J1 2 一， n 2 砉 学 ㈤ C I _ A 一 n 5 1 一 小弘 、 表 2 1 9阶矩阵 R I值 ， l 彤 n R， 1 O 6 1 ． 2 4 9 2 O 7 1 ． 34 5 3 0． 51 9 4 8 1 ． 4 2 4 0． 8 9 3 9 1 ． 4 61 6 5 1 ． 1 1 8 当随机一致性比率 C R 0 ． 1 0时， 认为判断矩阵具有满意 的一致性。否则， 就认为初步建立的判断矩阵是不满意 的， 需 要重新调整元素标度值 ， 直到具有满意的一致性为止。 2 实例 应用 某在役山区天然气管道， 管径为7 2 0 m m， 压力为 5 ． 0 M P a ， 发生腐蚀穿孔 ， 对夹具、 复合材料补强、 焊接换管等 3种方案进 行综合评价， 确定最佳抢修方案。以选择最佳抢险方案为总 目 标层， 对其准则层 内指标进行两两比较， 得到判断矩阵， 由于各 个评价指标都为极小型的评价指标， 因此无需一致化。判断矩 阵系数 a q 与组合权重 w j 见表 3 。 表 3 判 断矩阵系数 a l 与组合权重 为排除由于各指标的单位不同以及其数值数量级间的悬 殊差别所带来的影响， 避免不合理现象 的发生， 需要对指标类 型一致化后的各指标值作无量纲化处理 ， 令 m a x { } ， m i n { } 兰 丑 二 _ _ ∈[ o ，1 ] 6 M i m ． ＼ e L ’ J ／ ， 式中 为第 i 个系统的第 个指标的观测值； 靠为第 i 个系统 的第 个指标的无量纲化 的标准观测值 ； 为指标 的最大 值； m j 为指标 的最小值。 各指标值无量纲化结果见表 4 。排序为复合材料补强、 夹 具法、 焊接换管 ， 它们的综合评价值分别为0 ． 5 4、 0 ． 4 8 、 0 ． 3 7 0 表4 各指标数据无量纲值及综合评分值 将标准化处理后的指标值代人式 7 l l Y E ，， ，， ⋯ ， 7 式中 为第个抢 _ , w 险 j x 方 j 案的 i 综 1 合 2 评 3 价值 1 2 为第 1 1 Y i i 个评价指标。 计算结果显示 复合材料补强的Y i 值最大 ， 因此 ， 判定为最 优方案。确定的复合材料补强抢修方案已成功应用于指导该 管线的现场抢修作业。 3结论 针对天然气管线不同的事故和抢修抢险技 下转第3 1 页 维普资讯 第2期 刘凯等 调节阀的应用及发展趋势 3 1 文献[ 7 ] 介绍了温差 自力式调节阀在攀钢 3号高炉铸铁冷 却壁系统试验取得成功之后， 被应用到攀钢 1 号高炉铜冷却壁 系统中， 以实现铜冷却壁冷却水量的l； 1 动调节， 保护冷却壁， 提 高冷却水冷却能力的利用率。该温差 自力式调节阀在 l号高 炉铜冷却璧 运行 正常 ， 已取 得初步效果 。 文献『 8 ] 介绍了马钢 9号高炉无料钟炉顶料流调节阀开度 的测试过程。根据测定结果 ， 在实际生产中， 矿的布料圈数为 4 ～ 5圈 ， 相应焦流量为 9 5 k g ／ s ， 节 流阀开度 设 为 。 为 2 8 。 为 3 2 。 高炉 歼炉后 ， 运行状 况 良好 。 2 ． 4 在 城市供热行业 的应用 文献[ 9 ] 根据供热系统的运行管理要求， 对恒压差调节阀 及恒流量调节阀在供热系统中的选择训 一 算和安装进行 了论述。 文献 [ 1 0 ] 分析 了供热 系统 中出现水力失调 的原 因 ， 介 绍 了几种 解决 水力失 调问题 的措施 ， 通 过对 比分 析 ， 提 出采朋 自力 式 流 量调节阀是解决热网水力失调和实现节能降耗的有效途径。 2 ． 5 在 城市燃气 中的应用 文献[ 1 1 ] 介绍了一种燃气热水器调节阀总成在设计、 研制 过程中所遇到的问题以及解决的方法和措施。做到了使用功 能、 产品质量和经济效益的统一， 并力求一阀多用。文章还介 绍了它在实际中的使用效果 。 3 发展趋势 3 ． 1 模块化 组配结构将被广泛应用 现代工业控制技术的发展使调节阀结构功能模块化、 小型 化成为调节阀发展的方向 模块化设计， 可使每个系列调节阀 的零件总数更少， 使同类产品的调节阀零件总量减少了2 5 ％， 各 种成本减少约 1 ／ 5 ， 可组配的调 节阀品种规格增 加 4 】 ％ ， 对制 造 厂而言， 工装模具的制造量减少 _r 近 5 0 ％， 半成品库和成品库的 存量可大大减少 ， 任何一个阀内件， 如阀杆、 阀芯、 阀座等受损后， 均可方使地更换 ， 满足用户要求， 提高可靠性和可维修性 。 3 ． 2 角行程 阀 旋转 阀 将 占主导地位 从使用 量上来看 ， 2 0世 纪末 ， 直 行 程 的 C V 3 0 0 0型和 精小 型阀占主导地位 ， 相对于角行程阀， 直行程阀存在笨重、 阀杆密 封差 、 抗震差、 单密封允 许压差小 、 双密封泄漏大、 寿命短等缺 点。而角行程阀能较好地克服直行程的以上不足， 将成为未来 调节阀结构 发展 的方向和主流 。 3 ． 3 控 制技 术的高度智能化 随着各基础学科和控制技术水平的不断提高， 先进控制技 术与先进计算机应用技术的综合应用， 调节阀操作的人机交互 界面变得简单化 ， 控制技术将向高度智能化发展。 3 ． 4 应用 的网络化 随着现场总线的广泛应用， 过程控制已进入网络化发展时 代， 全数字化的通讯接 口， 不仅是仪表网络应用， 而且为仪表生 产 、 过程检测 、 维护提供了极大的方便和过程可控性 ， 调节阀也 会 向总线 型发展 。 3 ． 5 标 准化进程加快 2 0 0 6年， 中国与国际接轨的控制阀 l 2项新标准开始实施 ， 并有 3项标准在网上公开征求意见。系列新标准的草拟及推 出标志着国内控制阀行业标准化工作进入了一个新的快速发 展 阶段 。 参考文献 [ 1 ] 调节 阀 门业遭 遇技 术 瓶 颈 [ E B ／ O L] ．[ 2 0 0 60 42 9] ． h t t p ／ ／ W 3 A rW． k v e v ． c o m／h y d t ／ S h o wAr t i c l e ． a s p Ar t i c l e l D 8 9 P a g e 1 、 『 2 ] 贾 自平 ．浅析调节 阀的发展趋势 ．宁夏科技 ， 2 0 0 6 3 2 3 ． [ 3 ] 国内外阀门业发展现状及产品最新动态[ E B ／ O L ] ． [ 2 0 0 5 0 2一 O 3 ] ． h t t p ／ ／ w w w ． tj 8 8 ． c n ／ n e w s ／ A v i e w ． a s p i d7 6 8 ． [ 4 ] 徐伟 ．调节 阀的选择论 燕山石 化重 整一加 氢联合 装置典 型 调节 阀的选型 ．中国仪器仪表 ， 1 9 9 8 5 3 43 9 ． 『 5 ] 秦吴春 ．炼油装 置中调节 阀泄漏 问题解决 方法 的探 讨 ．科技 咨 询 导报 ， 2 0 0 7 9 1 0 6 ． [ 6 ] 贾青 ， 陶正 良 ．从 对我 国电站 调节 阀 的调研看 其现 状 及发展前 景 ． 水利 电力机械 ， 2 0 0 5， 2 7 1 81 0 ． [ 7 ] 蒋钧 ， 刘坤伧 ， 范云东 ， 等 ．温差 自力式调节 阀在攀钢高炉冷却 系 统 的应用 ．炼铁 ， 2 0 0 3 3 2 02 3 ． [ 8 ] 袁方 ， 赵志华 ．马 钢 9号 高炉 无料 钟炉 顶料 流调节 阀 开度 的测 试 ． 炼铁 ， 2 0 0 3 3 3 53 6 ． [ 9 ] 李菁华 ．论 调节 阀在 供热 系统 中的应用 ．新疆 有 色金属 ， 2 0 0 6 1 3 73 9 ． [ 1 O ] 董心江 ．供热系统 中的水力失调 与 自力式 流量调 节阀的应用 ． 舰船科学技术 ， 2 0 0 6 2 9 81 0 0 ． [ 1 1 ] 陈 国平 ．燃气 调节 阀总成 的研 制 与一 阀多 用 ．液 压与 气 动 ， 2 0 0 3 1 2 3 0 3 2 ． [ 1 2 ] 2 0 0 6中国调节阀市场热点新闻回顾 [ E B ／ O L] ． [ 2 0 0 70 1 2 9] ．h t t p ／ ／ w w w ． 0 8 8 ． c n ／ n e w s ／ A v i e w ． a s p i d1 8 0 4 ． 上接 第 l 4页 术方案， 在缺乏丰富抢险经验、 专家决策支持系统的情况下 ， 可 采用层次分析方 法进 行方 案优选 。建立 了层 次分 析方 法综 合 评价模型， 层次分析法的关键是构造判断矩阵 ， 判断矩阵构建 的合理与否也直接与评判结果的可靠性相关， 通过实际应用合 理确定了管线的最佳抢修技术方案， 这说明建立的天然气管线 抢修技术适应性评价方法可用于指导最佳抢修方案的制定和 现场抢修作业， 以有效减低事故抢修时问和费用。 参 考文献 [ 1 ] 廖柯熹 ， 姚安林 ， 张淮 鑫． 天然 气管线 失效故 障树分析 ． 天然气 工 、I ， 2 0 0 1 ． 2 I 1 9 4 9 6 ． [ 2 ] 彭善碧 ， 廖 柯熹 ， 李长俊 ， 等． 油气管道抢修抢险集装 方舱的研制 ． 石油工程建设 ， 2 0 0 5， 3 1 5 2 1 2 2 ． [ 3 ] 李煌英 ， 高光军． 国外旧管道不停输外修 复技术． 油气储运 ， 2 0 0 0 ， 1 9 3 5 3 5 7 ． [ 4] 路民旭 ， 董绍华 ， 王修 云． 管道 维修补 强技术及 其发 展趋势． 2 0 0 5 中 国国际油气管道 完整性 技术会议 ， 上海 ， 2 0 0 5 4 9 6 5 0 0 ． [ 5 ] 李 中锋 ， 何顺 利 ， 周相 广 ， 等． 改进 的层次 分析法 在天然气 开发技 术经济评价中的应用． 天然气工业 ， 2 0 0 5 ， 2 5 7 1 3 1 1 3 3 ． [ 6] 朱云芳 ， 戴朝华． 压力 管道安全 状况 等级的模糊 综合评判 ． 机械 ， 2 0 0 3， 3 0 4 3 9 4 3 ． 作者简介 廖柯熹 1 9 7 0 一 ， 副教授 ， 主要从事 油气储 运系 统结构 可靠 性 、 安全运 营技术研究 。 维普资讯