基于故障树-贝叶斯网络的管道失效概率计算研究

摘要：近年来,我国油气管道实现跨越式发展,但由于管道腐蚀、设备陈旧、非法占压、阴保失效、第三方破坏等原因导致失效事件数量不断攀升,严重影响了管道完整性管理。针对管道失效这一问题,采用故障树和贝叶斯网络相结合的方式,以管道失效为顶事件,建立了故障树分析模型,随后将故障树向贝叶斯网络进行有效映射,通过贝叶斯的正向因果推理和反向诊断推理分别对管道失效概率和影响管道失效的主控因素进行分析和计算,通过调整各节点的状态和条件概率分布,实现了对管道失效概率的不断更新,最后进行了实例计算,研究结果可为管道延寿和防腐提供理论依据。     

基于BN-LOPA模型的油气站场工艺失效风险评估

为解决传统危险与可操作性分析(HAZOP)在场景识别和筛选方面的局限性，利用贝叶斯网络(BN)强大的概率推理和决策能力，将事故树(FTA)、贝叶斯网络和保护层分析相结合，根据事故树和贝叶斯网络的对应关系进行映射转化构建网络结构，对先验概率和概率分布表(CPT)的赋值进行了模糊改进，实现了油气站场事故风险的动态分析，并进行了实例验证。结果表明：贝叶斯网络对顶事件发生概率的计算结果比事故树模型更加准确，通过反向推理得到后验概率中较大的事件可作为设备和工艺流程的关键环节，后验概率作为保护层分析(LOPA)中初始事件及使能条件的发生频率。研究结果使LOPA分析中的初始事件、使能条件和后果事件更加明确，可全面分析事故发展的全过程。     

贝叶斯网络在裂解炉工艺参数控制系统安全性分析中的应用

提出了将贝叶斯网络应用于裂解炉工艺参数控制系统安全性分析的方法。在对影响裂解炉安全运行的重要工艺参数进行分析后,确定了使裂解炉控制失效的20个变量;根据贝叶斯网络的分析原理,构建了贝叶斯网络模型,并采用Bayes NetToolbox软件包对所建立的模型进行安全性分析,求解出在以根结点为已知证据时,目标节点(叶节点)发生的概率及各根节点的后验概率。计算结果表明,原料流量、炉管出口温度和燃料气流量是工艺参数控制系统的薄弱环节,特别是炉管出口温度。贝叶斯网络的计算结果为裂解炉工艺参数控制的定量安全性分析提供了决策依据。     

故障树分析在油气长输管线可靠性分析中的应用

一、故障树分析法 故障树分析（Fault TreeAnalysis）是一种适用于复杂系统可靠性和安全性分析的有效工具．是一种在提高系统可靠性的同时又有效提高系统安全性的方法。它把系统不希望出现的事件作为故障树图的顶事件．通过对可能造成系统失效的各种因素（包括硬件、软件、环境．人为因素）进行分析，用规定的逻辑符号自上而下由总体至部分．按树枝状结构逐层细化，     

废弃平台水下结构拆除切割风险分析

针对平台拆除过程中水下结构拆除的5种切割方式,应用模糊理论和贝叶斯网络相结合的模糊贝叶斯网络方法分别对其进行风险分析。通过风险源识别、分类,建立贝叶斯网络模型;引入模糊理论和相似性聚类方法（Similarity Aggregation Method,SAM）,将专家意见转化为根节点事件的先验概率;应用条件概率表和贝叶斯公式得到事故发生概率;反向推理获得后验概率以判别事故致因,进而从不同角度对各种切割方式的风险级别进行对比分析,为决策者选取适当的切割方式提供数据基础。     

基于动态贝叶斯网络的深水防喷器可靠性研究

研究深水闸板防喷器系统的可靠性具有十分重要的意义。为此,将深水闸板防喷器故障树模型转换为静态贝叶斯网络模型,再经时序扩展得到其动态贝叶斯网络模型。利用BNT和GraphViz4Matlab软件包对动态贝叶斯网络进行建模和推理分析,得出如下结论:①在400周内,深水闸板防喷器的可靠性随时间的延长逐渐下降,在第400周时趋近于0;②深水闸板防喷器的可靠性随基本事件节点退化导致失效的概率DS1和DS2的增大而下降,且DS1的影响大于DS2;③研究的4个基本事件退化导致的失效概率对系统可靠性的影响程度从大到小依次为PILFC、YPFMR、ELYCFH和LCFLYP。因此,在实际可靠性设计和评估中应根据基本事件对系统可靠性的影响大小给予不同程度的重视。     

抽油泵故障树及模糊综合评判组合分析研究

故障树分析可以描绘出系统失效和零部件失效的逻辑因果关系,能够给出抽油泵中影响可靠性的一些共性因素。对于实际运行的抽油泵系统,又有一些特殊的个性因素(不确定因素)影响其可靠性。作为研究不确定信息手段的模糊理论可以弥补故障树分析和评估中的不足。文中将故障树分析和模糊综合评判分析相结会,建立了组合分析法,并对抽油泵进行了可靠性分析。根据有关文献中给出的故障树分析结果,进行了实际分析计算。实际应用表明,将故障树及模糊综合评判用于抽油泵的可靠性分析及评价是可行的,其分析评判结果可作为制定提高抽油泵可靠性的依据。     

油罐火灾爆炸故障树分析

油罐火灾爆炸主要由点火源和油气泄漏造成的。文章应用故障树分析法(FTA)对点火源和油气泄漏的基本原因进行分析，建立了油罐火灾爆炸故障树。采用布尔代数化简法求出系统的最小径集，给出了故障树顶上事件发生概率和基本事件的三种重要度分析。通过对系统的故障树分析，定性和定量地探讨了引起油罐火灾爆炸的主要原因，提出了相应的改进措施。油罐火灾爆炸故障树分析的结果可为已建油罐的管理、维修和新建油罐的设计提供理论指导。     

牙轮钻头失效的故障树分析

针对牙轮钻头的实际工作情况,采用故障树分析法,分析了牙轮钻头失效的各种原因及影响因素,建立了牙轮钻头失效的故障树,并利用下行法找出该故障树的最小割集;计算了系统的结构重要度系数,并对计算所得结果进行初步分析。     

抽油泵故障树分析

抽油泵在工作过程中受到砂、蜡、应力、腐蚀介质等的作用,致使某些零部件早期损坏,严重影响了抽油泵的使用寿命.本文分析了影响抽油泵失效的各种因素,建立了抽油泵故障树,并对其故障树进行了定性分析和定量计算,求出了故障树的最小割集和系统在工作时部件的概率重要度、关键重要度和系统顶事件发生的概率.在此基础上,对影响抽油泵寿命的各主要因素进行了分析,并对其改进措施进行了探讨.     

基于T-S模糊故障树的高压柱塞泵可靠性分析

针对高压水射流系统中高压水泵的故障发生率无法准确获取,并考虑到其故障状态具有多态性特点,基于T-S模糊故障树分析方法,对高压柱塞泵的可靠性进行分析研究。首先,基于高压柱塞泵的结构组成构建其模糊故障树模型; 其次,利用查阅的高压柱塞泵各部件的历史故障率数据,计算得到顶事件在不同故障状态下的失效可能性; 最后,基于计算结果找出影响整机可靠性的关键部件。以SHP150A型卧式高压柱塞泵为例,利用T-S模糊故障树进行分析研究,找出了影响整机可靠性的关键部件,研究结果可为高压柱塞泵的后续可靠性研究及整机优化提供理论参考。     

基于事故树的钻柱失效分析方法

针对复杂地质条件下钻柱失效事故频发、防控措施效果不理想的现状,应用图论中的事故树分析方法,在演绎钻柱失效诱因与防控措施逻辑关系的基础上,建立了钻柱失效事故树模型。运用最小割集与径集分析了钻柱失效的路径和最优防控途径,并以川东北地区钻柱失效为例进行了实例分析。结果表明,该地区钻柱失效概率为56.81%,事故树定量计算结果与实际统计值相符合,证明基于事故树的钻柱失效分析方法切实可行,事故树结构合理,计算结果真实、可靠。同时,通过计算事故树基本事件的3个重要度,为制定钻柱失效防控对策提供了理论依据,增强了防控措施的针对性和实用性。     

水下采油树控制回路贝叶斯-GO法可靠性分析

为保证水下采油树控制系统的监测和控制回路生产运行功能正常,提出运用一种改良的贝叶斯网络与GO法相结合的方法对系统控制回路进行可靠性分析。根据正常工况和泄漏工况,对系统的生产回路和环空回路的各控制阀门的操作路径建立GO图。列出系统的控制回路框图,并按照对应GO模型转换成GO流程图。按照一定的映射规则,将GO图转换成对应的贝叶斯网络结构。根据贝叶斯法的前向和后向推理计算规则,得出控制回路在不同工况下各阀门的风险概率。分析结果表明,在深水环境的高压和高腐蚀性影响下采油树系统的控制功能会受到一定的影响,水下控制模块（Subsea Control Model,SCM）的失效率较高。     

同步优化失效概率与建设成本的天然气管网布局流程

目前,天然气长输管网布局优化基本上都是首先以最短路径或最低建设成本为优化目标,然后在已确定的优化布局基础上进行失效概率分析,而在管网运行期间由各种失效导致的风险损失却变得越来越不容忽视,因而在管网布局规划阶段就应该考虑失效造成的风险损失。为了在布局规划阶段实现失效概率和建设成本的同步优化,提出了一种新的布局优化流程:①基于已建管网或相似管网的失效概率和土壤成分数据进行Back-Propagation Network(BP)神经网络预测模型的训练和验证;②基于待优化管网初始敷设路径对应的土壤成分数据预测其失效概率,并与待优化管网的建设成本同时归一化处理;③将归一化后的失效概率与建设成本的乘积定义为得分;④利用最小生成树算法得出所需的最优布局。案例分析结果表明:①路径最短的优化布局通常仅能保证建设成本为最低,难以同时实现失效概率和建设成本同步最小;②得分最小的优化布局能实现失效概率最小,同时其建设成本最接近最小建设成本,以此实现失效概率和建设成本的同步优化;③管网的优化布局方案不应简单只考虑单一因素,应根据失效概率和建设成本的权重关系确定最优的布局方案,以实现经济效益最大化。结论认为,该研究成果可同步优化失效概率和建设成本,具有较大的推广应用价值。     

深水钻井平台动力定位失效风险分析与控制

本文根据动力定位系统的组成,从动力系统、动力定位控制系统与人因三方面对平台动力定位失效风险进行定性分析,建立钻井平台动力定位失效事件树,并基于屏障理论给出了防止钻井平台动力定位失效的三重屏障措施。研究表明,钻井平台动力定位失效原因主要来源于设备失效与人因失效两方面,在提高设备可靠性的基础上,防止动力定位失效后造成严重后果的关键在于提高人的可靠性,防止人因失效的发生。     

基于故障树诊断的烟尘回收装置优化

为了找出焊管等离子在线切割烟尘回收装置回收失灵的原因,建立了基于故障树诊断的烟尘回收失灵故障树,并以某公司7套烟尘回收装置2009—2013年出现的各种故障为底事件进行了优化分析。分析结果表明,皮带损坏、滤芯受潮进水和滤芯漏风等是烟尘回收失灵的主要原因,提出了相应的优化措施。改造优化后的分析及实际使用结果表明,此次优化改造降低了烟尘回收失灵故障率,有效降低了车间内的烟尘污染,净化了生产环境。     

基于模糊故障树的螺杆钻具马达总成失效分析

螺杆钻具作为一种容积式井下动力钻具,由于其独特的工作原理和优异的工作性能,广泛应用于钻井现场。由于影响因素较多,其失效形式不宜准确判定。根据螺杆钻具在现场应用过程中出现的典型失效案例,引入了模糊故障树的分析方法,建立了螺杆钻具马达总成失效故障树。通过定性分析,得到了故障树的最小割集,确定了钻具马达总成在工作过程中的薄弱环节; 引用模糊故障树计算方法,对所建立的故障树进行定量计算,并以转子表面磨损和冲蚀失效事件为例,计算其发生概率的范围。为螺杆钻具的设计、制造和使用维修提供了参考依据。     

抽油杆断脱故障树分析

抽油杆在井下作业过程中受到杂质、应力、腐蚀介质等的作用，致使抽油杆发生断脱，严重影响了抽油杆的使用寿命。综合分析了引起抽油杆发生失效的各个因素，建立了抽油杆断脱失效故障树。通过对故障树的定量分析，求得了抽油杆断脱故障树的各阶最小割集；确定了抽油杆断脱的主要失效形式。提出了预防抽油杆断脱失效和提高抽油杆可靠性的措施。