管道的性能参数的评价系统的制作方法

本发明涉及天然气管道技术领域，特别涉及一种管道的性能参数的评价系统。

背景技术：

天然气管道作为重要的传输管道，关系着国家经济命脉，因此天然气管道十分重要，有必要对天然气管道的性能展开相关的评价。

针对航空、军事和机车等方面，都有相应的评价性能的评价系统。其中，待评价的性能可以包括可靠性和维修性，可靠性即是指设备单元在一定时间内、在一定条件下无故障地执行指定功能的能力，维修性是指设备单元在规定时间内、规定条件下，按照规定的程序和方法进行维修时，保持或者恢复规定能力的概率。例如，可以采用定量与定性相结合的方法，建立费用、效能与可靠性、维修性的对应关系，再把需要综合权衡可靠性、维修性的问题转化为二元非线性规划问题，最后通过连续变化费用得到最优组合曲线，根据最优组合曲线权衡出可靠性指标、维修性指标。

但是，针对天然气管道的性能，并没有相应的评价系统对天然气管道的性能进行评价，因此亟需一种管道的性能参数的评价系统，以便对天然气管道的性能进行评价。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种管道的性能参数的确定方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种管道的性能参数的评价系统，所述评价系统包括：获取模块和确定模块，所述获取模块与所述确定模块连接；

所述获取模块用于获取反映待评价管道的属性的至少一个基础参数；

所述确定模块用于根据所述至少一个基础参数确定所述待评价管道的性能参数，所述性能参数包括可靠度、维修度和健壮度中的至少一种。

可选的，所述确定模块包括第一可靠度确定单元，所述性能参数包括可靠度，所述至少一个基础参数包括：材料屈服强度、管道壁厚、管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、每个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度；

所述第一可靠度确定单元用于根据所述材料屈服强度、所述管道壁厚、所述管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、每个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度，确定所述待评价管道的可靠度。

可选的，所述第一可靠度确定单元用于根据所述材料屈服强度、所述管道壁厚、所述管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、每个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度，确定所述待评价管道的可靠度，包括：

所述第一可靠度确定单元用于根据所述材料屈服强度、所述管道壁厚、所述管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、每个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度，确定所述待评价管道中每个腐蚀性缺陷的失效压力；

对于所述待评价管道中的每个腐蚀性缺陷，所述第一可靠度确定单元还用于根据所述腐蚀性缺陷的失效压力以及所述腐蚀性缺陷的实际压力，确定所述腐蚀性缺陷的失效概率；

所述第一可靠度确定单元还用于根据每个腐蚀性缺陷的失效概率以及预设的可靠度计算公式，确定所述待评价管道的可靠度，所述可靠度计算公式为：

其中，r(t)为待评价管道在t时刻的可靠度，fi(t)为第i个腐蚀性缺陷在t时刻的失效概率，n为待评价管道中腐蚀性缺陷的数目。

可选的，所述确定模块包括第二可靠度确定单元，所述性能参数包括可靠度，所述至少一个基础参数包括：所述待评价管道的故障次数、所述待评价管道的服役时间；

所述第二可靠度确定单元用于根据所述故障次数和所述服役时间，确定所述待评价管道的故障率，并根据所述故障率以及预设的可靠度计算公式，确定所述待评价管道的可靠度，所述可靠度计算公式为：

r(t)＝e^-λt

其中，r(t)为待评价管道在t时刻的可靠度，λ为待评价管道的故障率。

可选的，所述确定模块包括维修度确定单元，所述性能参数包括维修度，所述至少一个基础参数包括：每次维修待评价管道的实际维修时间和每次预防演习过程中维修待评价管道的预防维修时间；

所述维修度确定单元用于根据多次实际维修时间的平均值和多次预防维修时间的平均值，确定平均维修时间，并根据所述平均维修时间确定待评价管道的修复率，再根据所述修复率以及预设的维修度计算公式，确定所述待评价管道的维修度，所述维修度计算公式为：

m(t)＝e^-μt

其中，m(t)为待评价管道在t时刻的维修度，μ为待评价管道的修复率。

可选的，所述确定模块包括健壮度确定单元，所述性能参数包括健壮度，所述至少一个基础参数包括：材料屈服强度、管道壁厚、管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、多个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度；

所述健壮度确定单元用于根据所述材料屈服强度、所述管道壁厚、所述管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、每个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度，确定待评价管道的健壮度。

可选的，所述健壮度确定单元用于根据所述材料屈服强度、所述管道壁厚、所述管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、每个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度，确定待评价管道的健壮度，包括：

所述健壮度确定单元用于根据所述材料屈服强度、所述管道壁厚、所述管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、每个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度，确定待评价管道中多个腐蚀性缺陷的失效压力、每个失效压力对应的完好结构失效压力；

对于所述待评价管道中的每个腐蚀性缺陷，所述健壮度确定单元还用于根据所述腐蚀性缺陷的失效压力以及所述腐蚀性缺陷的实际压力，确定所述腐蚀性缺陷的失效概率；

对于所述待评价管道中的每个完好结构，所述健壮度确定单元还用于根据所述完好结构的失效压力以及所述完好结构的实际压力，确定所述完好结构的失效概率；

所述健壮度确定单元还用于根据每个腐蚀性缺陷的失效概率和每个完好结构的失效概率以及预设的健壮度计算公式，确定所述待评价管道的健壮度，所述健壮度计算公式为：

其中，r为待评价管道的健壮度，ff'0为待评价管道中第i个完好结构失效概率，ff'd为待评价管道中第i个腐蚀性缺陷的失效概率。

可选的，所述获取模块包括管道尺寸测量仪、管道腐蚀检测仪、压力传感器，所述确定模块包括终端设备。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例中提供的管道的性能参数的评价系统，通过获取模块获取反映待评价管道的属性的至少一个基础参数，并通过确定模块根据该至少一个基础参数确定该待评价管道的性能参数。其中，该性能参数包括可靠度、维修度和健壮度中的至少一种。通过确定模块根据不同的基础参数确定不同的性能参数，进而根据不同的性能参数对管道进行全面的评价，提供了管道方面的评价指标体系，解决了不能对管道性能进行全面评价的问题，提高了进行管道性能评价的效率，增加了评价管道性能的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的管道的性能参数的评价系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的管道的性能参数的评价系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种管道的性能参数的评价系统的结构示意图，如图1所示，该评价系统包括：获取模块110和确定模块120，该获取模块110与该确定模块120连接。

其中，该获取模块110可以包括管道尺寸测量仪、管道腐蚀检测仪、压力传感器等设备，该确定模块120可以包括终端设备，本发明实施例对获取模块110和确定模块120不做限定。

该获取模块110用于获取反映待评价管道的属性的至少一个基础参数。

其中，待评价管道可以为天然气站场的工艺管道，该基础参数用于表示待评价管道的基本属性。

由于需要针对待评价管道的不同方面进行评价，因此需要采用不同的性能参数来反映待评价管道在各个方面的性能，而不同的性能参数需要根据不同的基础参数来确定，所以需要获取不同的基础参数来确定不同的性能参数。

在实际应用中，待评价管道内包括多个腐蚀性缺陷以及多个未腐蚀的完好结构，在对待评价管道进行评价时，需要对每个腐蚀性缺陷以及每个完好结构的参数进行获取，从而能够全面地获取待评价管道的基础参数。

具体地，待评价管道的性能参数可以包括可靠度、维修度和健壮度中的至少一种。可靠度用于指示待评价管道在规定时间内、在规定条件下完成规定功能的概率，维修度用于指示待评价管道在规定时间内、在规定条件下，按照规定程序和方法进行维修时，保持或者恢复规定能力的概率。健壮度用于指示待评价管道在遭受外径干扰仍保持功能或性质的能力。

相应的，基础参数也可以针对上述三种性能参数进行分类，从而获取针对上述性能参数获取不同的基础参数。

具体地，在确定可靠度时，与可靠度对应的基础参数可以包括：材料屈服强度、管道壁厚、管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、每个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度。

当然，在确定计靠度性能参数时还可以采用其他基础参数进行计算，例如待评价管道的故障次数和待评价管道的服役时间。

在确定维修度时，与维修度对应的基础参数可以包括：每次维修待评价管道的实际维修时间和每次预防演习过程中维修待评价管道的预防维修时间。

在确定健壮度时，与健壮度对应的基础参数包括：材料屈服强度、管道壁厚、管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、每个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度。

而该确定模块120可以用于根据该至少一个基础参数确定该待评价管道不同的性能参数。

而且，参见图2，该确定模块120可以包括第一可靠度确定单元1201、第二可靠度确定单元1202、维修度确定单元1203和健壮度确定单元1204。在通过获取模块110获取了至少一个基础参数后，该确定模块120可以根据至少一个基础参数确定待评价管道的性能参数，进一步通过不同的单元根据不同的基础参数确定不同的性能参数。

其中，可以通过第一可靠度确定单元1201确定待评价管道的可靠度。第一可靠度确定单元1201可以根据该材料屈服强度、该管道壁厚、该管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、每个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度，确定该待评价管道的可靠度。

具体地，当待评价管道的性能参数包括可靠度时，相应的基础参数包括材料屈服强度、管道壁厚、管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、每个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度，第一可靠度确定单元1201可以先采用失效压力计算公式计算出每个腐蚀性缺陷的失效压力，失效压力为待评价管道的腐蚀性缺陷在失效时所承受的压力。

该失效压力计算公式可以为：

其中，pf为腐蚀性缺陷的失效压力，常用单位为mpa(兆帕斯卡)，t为管道壁厚，常用单位为mm(毫米)，d为管道外径，常用单位为mm(毫米)，smys为材料屈服强度，常用单位为mpa(兆帕斯卡)，d为腐蚀性缺陷深度，常用单位为mm(毫米)，m为鼓胀因子，68.95为失效压力计算公式的常数，m^-1为

m可通过鼓胀因子计算公式计算得到，鼓胀因子计算公式可以为：

当小于或者等于50时，

当大于50时，

其中，m为鼓胀因子，l为腐蚀性缺陷长度，常用单位为mm(毫米)，t管道壁厚，常用单位为mm(毫米)，d管道外径，常用单位为mm(毫米)，3.3为鼓胀因子计算公式的常数。

在计算出每个腐蚀性缺陷的失效压力后，第一可靠度确定单元1201可以再结合获取模块110实际测量得到的每个腐蚀性缺陷的实际压力，计算得到每个腐蚀性缺陷的失效概率，失效概率用于指示待评价管道的腐蚀性缺陷在正常运行的过程中失效的概率。

第一可靠度确定单元1201最后根据每个腐蚀性缺陷的失效概率，通过可靠度计算公式确定待评价管道的可靠度，可靠度计算公式可以为：

其中，r(t)为待评价管道在t时刻的可靠度，∏为连乘符号，fi(t)为第i个腐蚀性缺陷在t时刻的失效概率，n为待评价管道中腐蚀性缺陷的数目。

需要说明的是，腐蚀性缺陷包括立管缺陷和弯头缺陷，当然还可以包括待评价管道的其他位置的缺陷，本发明实施例对此不做限定。

而且，第一可靠度确定单元1201还可以根据速率计算公式计算得出每个腐蚀性缺陷的腐蚀增长速率，从而根据该腐蚀增长速率确定待评价管道的剩余寿命，也即是待评价管道在现有条件下的最长服役时间。其中，该速率计算公式可以包括：

其中，vd为径向腐蚀增长速率，常用单位为mm/y(毫米每年)，vl为轴向腐蚀增长速率，常用单位为mm/y(毫米每年)，δd为腐蚀缺陷的径向变化值，常用单位为mm(毫米)，δl为腐蚀缺陷的轴向变化值，常用单位为mm(毫米)，δt为腐蚀时间，常用单位为y(年)。

需要说明的是，在性能参数包括可靠度时，还可以通过其他的基础参数进行计算，从而确定待评价管道的可靠度。

例如，还可以根据获取模块110获取的故障次数和服役时间，通过第二可靠度确定单元1202确定待评价管道的故障率，根据故障率以及预设的可靠度计算公式，确定待评价管道的可靠度。

其中，待评价管道的故障次数为待评价管道在服役工作过程中，出现故障的次数，待评价管道的服役时间即为待评价管道的服役时长。

具体地，第二可靠度确定单元1202可以采用曲线拟合的方法，根据待评价管道的服役时间和待评价管道的失效次数通过故障率计算公式，确定待评价管道的故障率，该故障率计算公式可以为：

n＝e^-λt

其中，n为待评价管道的失效次数，e为自然常数，λ为待评价管道的故障率，t为待评价管道的服役时间，常用单位为y(年)。

在确定待评价管道的故障率后，第二可靠度确定单元1202可以根据该故障率通过预设的可靠度计算公式计算出待评价管道的可靠度，该可靠度计算公式可以为：

r(t)＝e^-λt

其中，r(t)为待评价管道在t时刻的可靠度，e为自然常数，λ为待评价管道的故障率。

另外，可以通过维修度确定单元1203确定待评价管道的维修度。维修度确定单元1203可以根据多次实际维修时间的平均值和多次预防维修时间的平均值，确定平均维修时间，根据平均维修时间确定待评价管道的修复率，根据修复率以及预设的维修度计算公式，确定待评价管道的性能参数。

其中，实际维修时间为待评价管道发生故障后对待评价管道进行维修实际所花费的时长，预防维修时间为在预防演习过程中对待评价管道进行维修所花费的时长。

而且，在维修待评价管道时，维修时间可以包括维修队到达现场的时间、维修的准备时间以及进行维修的时间，当然还可以包括其他时间，本发明实施例对此不做限定。

具体地，维修度确定单元1203可以根据获取模块110对待评价管道的相关记录，获取待评价管道的每次的实际维修时间以及每次的预防维修时间，根据多次实际维修时间确定实际维修时间的平均值，并根据多次预防维修时间确定预防维修时间的平均值。

维修度确定单元1203再通过平均维修时间计算公式，根据实际维修时间的平均值和预防维修时间的平均值确定平均维修时间，并根据高平均维修时间通过修复率计算公式确定修复率，该修复率用于指示待评价管道在指定时间内修复待评价管道的概率，该指定时间根据平均维修时间确定。

维修度确定单元1203最后通过维修度计算公式，根据待评价管道的修复率确定待评价管道的维修度。

其中，平均维修时间计算公式为：

t＝tr+tp

其中，t为平均维修时间，常用单位为y(年)，tr为实际维修时间的平均值，常用单位为y(年)，tp为预防维修时间的平均值，常用单位为y(年)；

修复率计算公式为：

其中，μ为待评价管道的修复率，t为待评价管道的平均维修时间，常用单位为y(年)；

维修度计算公式为：

m(t)＝e^-μt

其中，m(t)为待评价管道在t时刻的维修度，e为自然常数，μ为待评价管道的修复率。

而且，还可以通过健壮度确定单元1204确定待评价管道的健壮度。健壮度确定单元1204可以根据材料屈服强度、管道壁厚、管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、每个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度，确定待评价管道的健壮度。

具体地，当待评价管道的性能参数包括健壮度时，相应的至少一个基础参数包括材料屈服强度、管道壁厚、管道外径、多个腐蚀性缺陷长度、多个腐蚀性缺陷长度对应的腐蚀性缺陷深度，健壮度确定单元1204可以确定待评价管道中每个腐蚀性缺陷的失效压力以及每个完好结构的失效压力。

对于待评价管道中的每个腐蚀性缺陷，健壮度确定单元1204可以根据腐蚀性缺陷的失效压力以及腐蚀性缺陷的实际压力，确定腐蚀性缺陷的失效概率；对于待评价管道中的每个完好结构，根据完好结构的失效压力以及完好结构的实际压力，确定完好结构的失效概率。

其中，确定待评价管道的失效压力、失效概率的过程与通过第一可靠度确定单元1201确定待评价管道可靠度中的过程类似，在此不做赘述。

另外，健壮度确定单元1204可以通过健壮度计算公式，根据每个腐蚀性缺陷的失效概率和每个完好结构的失效概率，确定待评价管道的性能参数，该健壮度计算公式可以为：

其中，r为待评价管道的健壮度，ff'0为待评价管道中第i个完好结构失效概率，ff'd为待评价管道中第i个腐蚀性缺陷的失效概率。

需要说明的是，健壮度确定单元1204可以还可以根据腐蚀性缺陷在损伤前后对待评价管道的失效概率造成的影响，以及待评价管道在正常运行过程中管道内部和外部的压力的变化量，对待评价管道的健壮度进行评价。

需要说明的是，在通过确定模块120确定了待评价管道的不同性能参数后，可以根据每个性能参数的参数值对待评价管道的各个方面进行评价，从而确定待评价管道的性能。

例如，待评价管道的可靠度的参数值越大，则说明待评价管道在运行过程中正常工作的概率越大；或者，待评价管道的维修度的参数值越小，则说明待评价管道出现故障时，维修所花费的时间越少；或者，待评价管道的健壮度的参数值越大，则说明待评价管道出现故障的概率越小。

综上所述，本发明实施例中提供的管道的性能参数的评价系统，通过获取模块获取反映待评价管道的属性的至少一个基础参数，并通过确定模块根据该至少一个基础参数确定该待评价管道的性能参数。其中，该性能参数包括可靠度、维修度和健壮度中的至少一种。通过确定模块根据不同的基础参数确定不同的性能参数，进而根据不同的性能参数对管道进行全面的评价，提供了管道方面的评价指标体系，解决了不能对管道性能进行全面评价的问题，提高了进行管道性能评价的效率，增加了评价管道性能的灵活性。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。