基于BP神经网络的油气管道环焊缝失效风险预测系统研究

油气管道输送是国民经济基础设施的重要组成部分,随着其腐蚀现象愈发严重,必须对腐蚀管道的失效压力进行预测。针对腐蚀管道失效压力精确预测的问题,提出一种基于神经网络的预测方法。根据不同的腐蚀管道爆破试验数据,分析、筛选出对于管道失效压力影响较大的因素;构建一种环焊缝失效预测BP模型,随机选择训练集数据分为高、中、低三组放入神经网络进行训练;在BP神经网络经过大量训练后,使其用于管道失效压力的预测。通过实例验证表明:基于BP神经网络的训练模型在隐含层为12时预测精度最高,达到了93.8%,相比其他方法有着较高的准确率,证明本预测模型更优的拟合度与预测精度,适用于腐蚀管道失效压力的预测。     

腐蚀管线失效概率的评定方法

基于结构可靠性的一般理论,建立了腐蚀缺陷管线失效的极限状态函数,并以规则化的随机变量形式表示.采用雷菲法求解了失效概率,提出了管线全线的失效概率分析方法,即沿管线全长以1km管线为失效概率的分析单元进行计算,这样能合理考虑管线沿线腐蚀状况的差异.对一条经过检测的输油管线的腐蚀缺陷数据、管道运行参数和管材性能参数进行了统计分析,运用新提出的概率数学模型计算了管道全线的失效概率,并与推荐的目标失效概率进行了比较,从而提出了对管线重点维修和监测的区段.本方法是在对油气输送管线的腐蚀程度检测之后再进行安全评定的一个行之有效的方法.     

基于遗传算法SVM的海洋环境腐蚀速率预测

建立海洋环境腐蚀速率预测模型,为深海海底管道腐蚀失效风险预测提供参考,构建管道腐蚀失效预警体系。以海洋挂片腐蚀速率测量试验数据作为支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的训练样本,SVM的关键参数经过遗传算法优化,从而解决BP神经网络等机器学习方法需要大量训练样本的问题。基于遗传算法SVM的海洋环境腐蚀速率预测模型,与人工神经网络腐蚀速率预测模型对比,可以有效降低预测误差,为深海海底管道腐蚀失效风险预测提供更为可靠的腐蚀缺陷几何参数数据,为海底管道风险预警体系的建立提供准确的数据参考依据。通过实例计算与试验数据的对比验证,证明该方法的适用性和可靠性。     

用改进的BP神经网络评判管道的腐蚀类型

用BP神经网络分析评判管道的腐蚀类型,可以避开寻找各种因素对腐蚀类型影响规律的难题,方便准确地分析评判出管道的腐蚀类型,但是传统的BP神经网络存在收敛速度较慢和容易陷入局部极小点两个问题,为此文章提出了将传统的BP神经网络与共轭梯度优化算法相结合,以优化网络权值和阈值的计算,同时确定了相应的计算方法。将改进后的BP神经网络应用到管道腐蚀类型的评判中,取得了良好的效果。计算结果表明,改进后的BP神经网络具有更好的学习能力,可以在更少的迭代次数和时间内,得到高精度的输出结果。     

基于极限状态方程的管道腐蚀失效概率模型的建立

针对天然气管道存在的腐蚀问题,可通过腐蚀失效分析方法对天然气管道进行风险评价。依据结构可靠性分析理论,提出了一种通过腐蚀失效概率模型来描述管道腐蚀失效的方法。基于极限状态方程,建立了管道腐蚀失效概率模型。通过计算管道3种代表性的减薄状态,并将3个失效概率加权相加得到总的失效概率。最后通过实际算例证明了该模型的适用性。该模型为埋地管道失效概率的计算提供了一个可行的方法。     

利用BP神经网络预测注水管道的腐蚀速率

利用人工神经网络的自适应、自组织学习能力 ,通过对训练样本集的学习 ,预测了注水管道的腐蚀速率。通过实例 ,采用 4种不同的预测腐蚀速率的方法 ,即采用传统的预测腐蚀速率的CVDA— 84规范、传统的BP神经网络、改进的Rumelhart和MBP神经网络计算注水管道的腐蚀速率。CVDA— 84规范偏保守 ,采用BP以及改进的BP神经网络预测的腐蚀速率和观测值基本一致。但采用BP人工神经网络预测时 ,迭代次数比CVDA大得多 ,采用改进的Rumel hart和MBP神经网络能有效地提高预测速度 ,改善网络的收敛性 ,并且使预测精度有所提高     

基于不同随机退化过程的腐蚀管道时变失效概率

在进行腐蚀管道的时变失效概率分析时主要存在腐蚀管道失效状态的判定以及管道腐蚀退化过程的准确模拟两个问题。基于管道试验爆破数据,依据损失函数值最小选择了管道剩余内压承载力;将随机过程——伽马过程、逆高斯过程和维纳过程引入到计算腐蚀管道的失效概率中;结合蒙特卡洛法计算了管道的时变失效概率。以一组工况为例,分析了退化过程的类型和参数对管道时变失效概率的影响,并评价了确定管道剩余寿命的不同方法。结果表明,DNV-RP-F101规范公式相对更符合实际情况的管道剩余内压承载力表达式;使用随机退化过程模拟管道的时变失效概率可以很好地描述腐蚀增长的随机性,为预测管道时变失效概率提供准确可靠的结果。     

基于不同随机退化过程的腐蚀管道时变失效概率

在进行腐蚀管道的时变失效概率分析时主要存在腐蚀管道失效状态的判定以及管道腐蚀退化过程的准确模拟两个问题。基于管道试验爆破数据，依据损失函数值最小选择了管道剩余内压承载力；将随机过程——伽马过程、逆高斯过程和维纳过程引入到计算腐蚀管道的失效概率中；结合蒙特卡洛法计算了管道的时变失效概率。以一组工况为例，分析了退化过程的类型和参数对管道时变失效概率的影响，并评价了确定管道剩余寿命的不同方法。结果表明，DNV-RP-F101规范公式相对更符合实际情况的管道剩余内压承载力表达式；使用随机退化过程模拟管道的时变失效概率可以很好地描述腐蚀增长的随机性，为预测管道时变失效概率提供准确可靠的结果。     

海底管道腐蚀模型对比研究

文章研究了不同腐蚀模型对海底腐蚀管道可靠性计算结果的影响。基于最大腐蚀深度建立了腐蚀管道失效的极限状态方程,将幂函数腐蚀模型和指数函数腐蚀模型引入到腐蚀管道的可靠性研究中,并与线性腐蚀模型进行对比研究,得到腐蚀模型对腐蚀管道可靠性计算的影响曲线。根据对比腐蚀模型的优缺点和可靠性计算结果,推荐幂函数模型用于腐蚀管道可靠性计算。     

基于可靠性腐蚀评价准则的开发

油气管道随着服役时间的增加,由腐蚀引起的管道穿孔和断裂等事故隐患加大,因此,对腐蚀管道进行可靠性评价具有重要作用。针对代表大泄漏的最大极限状态和代表小泄漏的泄漏极限状态,根据压力、直径、产品、人口密度和环境敏感性所决定的预期失效后果的严重程度,使用安全等级系统来表征管道。根据评价准则的三个要素,对结果的准确性和一致性进行评价。还研究了基于特征和截面的评定方法,分析并评价了两种方法的适用性,对基于可靠性腐蚀评价准则的制定有指导意义。     

清洗技术在输油站设备运行中的应用

石油石化设备在使用过程中结垢严重会引起效率低下，腐蚀穿孔，不能正常使用，甚至引起安全事故，清洗技术能较好地解决这些问题。以热煤炉、原油换热器为例，介绍了装置的结垢状况，分析了结垢原因以及产生的影响；以东营输油站的热煤炉、原油换热器结垢清洗为例介绍清洗技术的工业应用；详细介绍了清洗的方法、步骤，化学清洗过程中用药量的控制，采取的必要措施，以及清洗后达到的效果；热煤炉通过采用化学清洗取得良好的效果，原油换热器通过高压水清洗取得良好的效果。清洗技术在降低设备腐蚀，提高设备使用效率，保障设备安全运行，延长设备使用寿命上起到了积极的作用。     

GA—BP人工神经网络应用于海底腐蚀管道极限承载力的研究

提出了将有限元方法、BP人工神经网络和遗传算法结合的一种新的腐蚀管道极限承栽力计算方法,研究结果表明,该方法预测结果不但满足工程精度要求,而且方便省时。     

神经网络在非线性系统建模中的应用

介绍了采用BP神经网络建立存在于系统数据间非线性关系的数学模型,用MATLAB神经网络工具箱函数建立系统的神经网络模型。并将它用于某厂硝酸生产过程的数学模型建立中,经验证具有实际应用意义。     

基于ANN响应面法和Monte Carlo法的海洋平台可靠度分析

利用人工神经网络(ANN)响应面法和Monte Carlo法对波流联合作用下固定式海洋平台进行了可靠度分析。综合考虑各种随机变量对海洋平台失效的影响,通过有限元方法获得一组随机变量和结构响应数据,利用BP神经网络模型构建平台结构的隐式功能函数。基于Monte Carlo方法由MATLAB软件产生大量的随机变量组合,通过统计网络映射结果确定结构的可靠性。     

腐蚀管线剩余强度评估的研究进展

美国评估腐蚀管线的B31G准则偏于保守,后来对B31G准则作了必要的修正。一些学者针对B31G准则的进一步研究中,考虑了轴向载荷、弯矩、腐蚀宽度以及腐蚀缺陷螺旋角对管线的影响,提出了几种不同的腐蚀管线评估方法,即有限元分析方法、基于弹塑性理论极限的分析方法和基于可靠性理论的可靠性评估方法。指出我国今后的研究应考虑更复杂的腐蚀形状、载荷情况、环境条件及介质的影响,重点研究影响可靠性的各随机变量的概率分布及统计特性,把各种评估方法综合起来,建立腐蚀管线剩余强度的评估体系。     

基于BP神经网络的天然气采气管线甲醇加注量预测及其分配管网优化

针对天然气采气管线冬季冻堵事故频发这一问题,以井口压力、井口温度、日产气量、日产水量和天然气相对密度为输入,以甲醇理论加注量为输出,利用BP(back propagation)人工神经网络技术对采气管线甲醇理论加注量进行了预测,采用Sobol灵敏度分析找出了显著影响甲醇理论加注量的关键参数,并对注醇分配管网进行了优化。结果表明:5-16-12-1型BP人工神经网络经过2 764次迭代后,它的训练样本、验证样本、测试样本均方误差分别为0.005 5、0.007 2和0.008 5,均小于容许收敛误差限0.010 0,而其决定系数亦高达0.999 5、0.998 6、0.996 4,表现出良好的相关性;井口温度、天然气相对密度和井口压力对甲醇理论加注量影响较大,而井口压力、井口温度、日产气量、日产水量与其他参数之间可能存在明显交互作用;靖99-66、靖99-65、靖99-66H2和靖98-65在放射状和环状管网模式下甲醇实际加注量小于甲醇理论加注量,存在欠注现象,而新北5站所有气井在树枝状管网模式下甲醇实际加注量都大于甲醇理论加注量,起到了预防冻堵的目的。研究结果可为天然气采气管线注醇过程的节能降耗、提质增效提供必要的理论支撑和数据来源。