天然气管网系统可靠性与可维修性技术研究现状

天然气管网系统可靠性与可维修性技术研究现状

张宇

鄂尔多斯市通惠供热燃气集团有限公司内蒙古鄂尔多斯017000

摘要：随着我国天然气管道建设的快速发展，大型天然气管网系统的可靠性和可维修性研究在保障管网系统高效安全运行中起到越来越重要的作用。基于当前可靠性和可维修性的研究成果，必须建立和健全管网系统可靠性数据库，加大设备故障模式和机理研究，明确管网系统内部基本单元之间的可靠性影响关系以及外部环境和人为因素对系统可靠性的影响。在系统可靠性研究的基础上，采用以可靠性为中心的维修策略，可以实现资源的最优配置，保障管网系统处于最佳的运行状态。

关键词：天然气；管网系统；可靠性；可维修性；技术研究

引言

做好天然气管网系统的研究工作，需要对其中的相关理念有着必要地了解，从不同的方面对系统可靠性做出合理地评价，为我国天然气行业发展速度的加快提供可靠的参考依据。文中通过对天然气管网系统可靠性的分析、可靠性框架的详细说明等，为相关研究工作开展带来了一定的参考依据，有利于推动天然气行业的快速发展，实现相关企业效益最大化的生产目标。

1大型天然气管网系统可靠性分析

结合目前天然气行业的发展现状，可知其中的大型管网系统在实际的应用中为天然气生产计划的顺利完成带来了重要的保障作用，加快了现代化天然气行业的建设步伐。大型天然气管网系统可靠性主要是指在约束条件的要求下，可以在规定的时间内顺利地完成供气任务。主要体现在:L系统运行中各部分装置、管网均长期处于稳定、安全、可控的工作状态，事故发生时不会产生连锁反应，系统的运行安全能够得到有效地保障;L在规定的时间范围内，管网系统能够结合用户的实际生活需求，以充足性、高效性、低故障、高质量的工作方式完成各种用气要求，实现供气安全的生产目标。

2管网系统可靠性技术发展现状

2.1设备单元可靠性研究现状

故障树分析方法是一种自上而下的推导演译分析方法。压缩机常出现的失效事件，通常称其为顶事件是故障树分析方法的起始点。然后对导致压缩机失效的事件途径进行分析归纳，最终得到各个基本故障即基本事件。对故障树进行定性分析即可确定导致失效事件的基本故障的组合，而对其定量分析即可估计各类失效出现的概率，从而推导出压缩机的可靠度。对于故障树分析而言，其难点在于对压缩机的工作原理和失效机理做出准确的分析，在进行定量分析时需要足够多的统计数据进行支持。

对于数据统计的分析方法，其关键在于压缩机运行工况和事故的数据库的完整性。其具体步骤是首先对压缩机失效模式进行评定，所谓压缩机失效模式是指压缩机出现失效的各种形式。然后建立相应的压缩机运行工况的数据库，该数据库必须能够准确的记录压缩机的发生故障的时间，危害程度及运行数据。所以这就要求数据库不仅能够记录正常工作时压缩机的运行参数，也要求能够对发生故障后的运行数据进行记录。通过数据库，根据压缩机可靠性常服从的概率统计分布，即可对压缩机的可靠性进行量化。

2.2管道单元可靠性研究现状

目前国内外针对管道单元和设备单元的可靠性的研究较为透彻。对于管道单元而言，传统方法是基于应力的设计评价方法，将管道系统存在的各种不确定因素，集中在统一的安全系数中，即设计系数。这些不确定性因素包括管道材料，制造，施工，运行的不确定性。这个设计系数是通过设计人员的经验和对风险的定量评估而确定的。虽然这种方法已广泛运用于管道设计，施工和安全评价中，但随着对管道失效机理的研究的日益深入，其缺陷也是日益明显。一种更为合理的可靠性设计和评价方法是基于应变的设计方法，即所谓的极限状态设计方法。极限状态是指管道处于失效和安全的临界状态。极限状态设计方法通过识别可能的极限状态，建立对应的极限状态方程和设计的准则，从而保证所设计管道的安全可靠和经济有效。与基于应力的设计方法不同在于对管道各个阶段的不确定性定量分析而非定性评价。

3管网系统可维修性研究现状

天然气管网系统基本单元大都是可维修性产品，发生故障后通过维修都可以恢复其工作能力。一般情况下，维修包括被动维修和主动维修两种类型，主动维修又分为预测性维修和预防性维修。管网系统在进行维修时需要花费大量人力物力资源，所以管网系统维修性研究对管网的安全高效运行具有重要作用，通常将维修性研究看成是仅次于可靠性研究的工作，维修性研究成果能够带来大量的经济回报。维修性研究的目标在于通过提高维修效果来减少系统停机时间。

我国目前对于天然气管网系统内管道单元和设备单元，特别是压缩机组通常采用的是定期性维修方式。定期性维修方式是指通过历史经验确定维修周期的维修方式。此维修方式对天然气管网系统可靠高效运行做出了很大的贡献，但经过多年使用也出现了诸多问题：用于维修的人力物力资源没有得到最优的配置，没有考虑到现场设备的具体情况；存在一些设备过度维修而另一些设备维修不足的情况。鉴于定期性维修方式存在诸多弊端，如何实现经验型维修方式向科学型维修方式转换，以建立安全高效的管理体制，提高管网系统可靠运行是目前维修性研究的发展趋势。

以可靠性为中心的维修（RCM，ReliabilityCenteredMaintenance），是目前国内外较为通用的维修方式，该维修方式于20世纪60年代末美国航空业提出，最早是运用于飞机维修上，并取得巨大的收益。RCM相比较于定期性维修方式，最大的不同在于其本身不是一种维修类型，而是一种分析方法。它以设备故障模式和故障后果作为维修性分析的基础，考虑到设备维修的经济效益和运行的可靠性，通过逻辑判断分析方法来确定设备维修方案。可以说RCM是一种以最小的维修代价，取得设备最大的运行可靠性和最优的经济效益的维修方式。

4增强大型天然气管网系统可靠性的相关对策

作为一项重要的系统性工程，技术人员需要对大型天然气管网系统的所有内容有着必要地了解，结合生产现场实际的要求找出相关的措施，为管网系统可靠性的增强提供可靠地保障。在对系统可靠性研究工作开展的过程中。技术人员需要找出影响系统稳定性的客观存在因素，并对系统的薄弱环节进行综合地评估，采取合理的措施消除相关存在因素对管网系统可靠性的影响。结合目前我国天然气管网系统的发展现状，可以利用相关措施的实际作用增强系统运行的可靠性。这些措施主要包括:L加快管控一体化建设步伐，对各种资源的合理规划、调峰方案与所有工作流程有效控制这三个工作环节进行必要地优化;强化可靠性管理意识。开展各种科学合理的培训活动，强化大型天然气管网系统运行中的管理意识，有利于增强系统可靠性。

结束语

天然气管网是连接我国能源供给和需求的生命线，在国民经济和能源安全上具有重要作用和意义。随着我国经济社会的发展，大输量输气管道将大量修建。目前，我国输气管道建设已经进入第三代，需要采用新材料新技术才能进一步提高管网输送效率。对天然气管网进行系统可靠性和可维修性的技术研究，并将其运用于实际的设计，施工，管理和维护上，可以有效的保证管网系统的安全平稳高效运行。

参考文献

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