专利名称：高温管线系统实现可靠性维修规划的方法
技术领域：
本发明涉及热电站管线系统领域，特别涉及热电站高温管线系统维修规划技术领 域，具体是指一种高温管线系统实现可靠性维修规划的方法。
背景技术：
高温管线系统设备的维护管理是石化工业企业关注的主要问题，由于现代火力电 站和热能厂中的高温高压蒸汽管线一般造价高，另外由于在高温高压环境下材料的劣化因 素复杂难于预测，如果一旦发生故障将会给企业的经济以及社会安全带来巨大影响。由于上述原因，对于高温管线的维修规划就显得十分重要。在六十年代，美国首先 提出了基于可靠性维修规划方法，随后在美、英、日等发达国家建立了全方位生产维修与可 靠性集中相结合的维修体系。以后又发展成为结合考虑在事故发生后可能造成的损害等影 响因素建立的基于风险监测技术，例如美国机械工程师协会的ASME “气体管线完整性管理 系统”；加拿大能源管道协会等七个团体组成的管道风险评价指导委员会(PRASC)开展的油 气管道风险评价研究等都在工程实际中得到广泛应用。从文献资料上看，国外发达国家已 经开展了大量的基于风险检测技术的分析工作，积累了大量的数据。在我国，对于高温管道的安全保障技术有多方面的需求，一是我国正大力发展超 临界发电技术，温度和压力的提高大大地增加了工厂的运行风险，而其中高温部件的运行 寿命目前还没有积累多少经验；二是我国许多电厂的主蒸汽管道逐渐进入老龄期，运行时 间普遍已达20万小时以上(设计寿命10万小时)，最长的累积服役时间已近40万小时； 同时高温高压技术在许多高技术领域得到越来越多的应用也提出了新的需求。显然建立一 个适于我国国情的基于风险技术的维修规划方法是非常必要的。如果要建立一个适合我国国情的基于风险技术下的维修规划，必须要解决的重要 问题是(1)首先由于我国开展这方面工作时间短，积累的资料少，如何利用少量有效信息 进行建立可靠性维修规划是一个非常重要的前提问题。(2)其次，在得到不同参数的统计分布性质下，如何能够才用一种有效而且计算效 率高的算法计算也是一个重要问题。最后是如何采用现代化的维修方法确定合适的维修规 划的问题。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种仅利用少量信息就能够 较为准确的预测管线和管线系统可靠性问题、能够高效且准确地确定结构可靠性、准确确 定维修方案、适用范围较为广泛的高温管线系统实现可靠性维修规划的方法。为了实现上述的目的，本发明的高温管线系统实现可靠性维修规划的方法如下该高温管线系统实现可靠性维修规划的方法，其主要特定是，所述的方法包括以 下步骤
(1)采集获取高温管线系统的检测数据；(2)根据所述的检测数据进行高温管线系统的有限元计算；(3)根据各因素对高温管线寿命的影响程度确定高温管线系统的蠕变损伤参数；(4)通过确定所述的蠕变损伤参数的概率分布，建立高温管线系统的蠕变损伤概 率模型；(5)根据所述的蠕变损伤概率模型计算高温管线系统的结构失效概率；(6)根据所述的检测数据、高温管线系统的材料和结构试验结果以及所述的结构 失效概率，建立基于可靠性分析的维修规划模型；(7)根据所述的维修规划模型进行计算处理，并得到高温管线系统最佳维修时间。该高温管线系统实现可靠性维修规划的方法中的根据各因素对高温管线寿命的 影响程度确定高温管线系统的蠕变损伤参数，包括以下步骤(11)降低高温管线的材料试验数据中的高度非线性、随机因素的影响，减少数据 的随机性，并降低数据的非线性程度；(12)将处理后的试验数据进行统一规划处理；(13)将处理后的试验数据按照粗糙集理论中的信息系统决策表的计算方法进行 计算分析；(14)确定出试验数据中影响材料寿命的敏感参数，并将该敏感参数作为高温管线 系统的蠕变损伤参数。该高温管线系统实现可靠性维修规划的方法中的减少数据的随机性，具体为根据灰色理论中的累加或累减方法减少数据的随机性。该高温管线系统实现可靠性维修规划的方法中的降低数据的非线性程度，具体 为对数据取对数，从而降低数据的非线性程度。该高温管线系统实现可靠性维修规划的方法中的通过确定所述的蠕变损伤参数 的概率分布建立高温管线系统的蠕变损伤概率模型，包括以下步骤(21)根据以下公式确定预测累加风险函数泠H{tk) = Y^~-^； 其中，tk为失效事件发生时间，η为发生事件总的次数，其中也包括没有失效的事 件，每个产品的失效时刻按由小到大排序为、^ t2 tn ；(22)根据以下公式结合Larson-Miller法的计算结果确定出基于威布尔概率分 布函数的不可靠度函数F(t)F (trex/tres) = l-exp{-(trex/tres n)m}；其中，trex/tres为试验寿命与相应的使用Larson-Miller法公式所计算的寿命的比 值，m为形状参数，η为尺度数；简记t =，则其概率分布函数记为F(t) = I-R (t) = l-exp{-H(t)}；(23)根据以下公式确定累加风险函数的回归方程H(t) = (t/n)m；InH (t) = mlnt-mln η
其中，m、η为线性回归方程所确定的参数；(24)根据线性回归方程yi = a+bXi，并根据以下公式确定成布尔分布函数的参 数m = b
权利要求
1.一种高温管线系统实现可靠性维修规划的方法，其特征在于，所述的方法包括以下 步骤(1)采集获取高温管线系统的检测数据；(2)根据所述的检测数据进行高温管线系统的有限元计算；(3)根据各因素对高温管线寿命的影响程度确定高温管线系统的蠕变损伤参数；(4)通过确定所述的蠕变损伤参数的概率分布，建立高温管线系统的蠕变损伤概率模型；(5)根据所述的蠕变损伤概率模型计算高温管线系统的结构失效概率；(6)根据所述的检测数据、高温管线系统的材料和结构试验结果以及所述的结构失效 概率，建立基于可靠性分析的维修规划模型；(7)根据所述的维修规划模型进行计算处理，并得到高温管线系统最佳维修时间。
2.根据权利要求1所述的高温管线系统实现可靠性维修规划的方法，其特征在于，所 述的根据各因素对高温管线寿命的影响程度确定高温管线系统的蠕变损伤参数，包括以下 步骤(11)降低高温管线的材料试验数据中的高度非线性、随机因素的影响，减少数据的随 机性，并降低数据的非线性程度；(12)将处理后的试验数据进行统一规划处理；(13)将处理后的试验数据按照粗糙集理论中的信息系统决策表的计算方法进行计算 分析；(14)确定出试验数据中影响材料寿命的敏感参数，并将该敏感参数作为高温管线系统 的蠕变损伤参数。
3.根据权利要求2所述的高温管线系统实现可靠性维修规划的方法，其特征在于，所 述的减少数据的随机性，具体为根据灰色理论中的累加或累减方法减少数据的随机性。
4.根据权利要求2所述的高温管线系统实现可靠性维修规划的方法，其特征在于，所 述的降低数据的非线性程度，具体为对数据取对数，从而降低数据的非线性程度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的高温管线系统实现可靠性维修规划的方法，其 特征在于，所述的通过确定所述的蠕变损伤参数的概率分布建立高温管线系统的蠕变损伤 概率模型，包括以下步骤(21)根据以下公式确定预测累加风险函数々(々)
6.根据权利要求5所述的高温管线系统实现可靠性维修规划的方法，其特征在于，所 述的根据蠕变损伤概率模型计算高温管线系统的结构失效概率，包括以下步骤(31)选择所述的高温管线系统的各个区域所对应的等效应力作为分层抽样变量；(32)如果所述的等效应力Qrai满足以下公式，则该等效应力Oetl所对应的区域为不会 发生蠕变损伤失效的区域
7.根据权利要求6所述的高温管线系统实现可靠性维修规划的方法，其特征在于，所 述的根据检测数据、高温管线系统的材料和结构试验结果以及结构失效概率建立基于可靠 性分析的维修规划模型，具体为根据以下公式建立定期计划维修模型1 I ‘ Tp ζ"春，其中，Ct为单位时间内总维修费用；C。为每次事后维修的费用；CP为预防维修的费用；或者，根据以下公式建立定期预防维修模型C _c l-R(T,) + r R(Tp).^r ~ ^c 77 7、~ + cp 77-，I\;R{t)dt其中，Ct为单位时间内总维修费用；C。为每次事后维修的费用；CP为预防维修的费用。
8.根据权利要求7所述的高温管线系统实现可靠性维修规划的方法，其特征在于，所 述的根据维修规划模型进行计算处理并得到高温管线系统最佳维修时间，包括以下步骤(41)根据以下公式确定高温管线系统的风险R(t)h(/) =；u其中，R(t) =Pf(t) -C(t), Pf(t)为结构的失效概率，C(t)为失效所产生的后果，其 都是时间t的函数；Pf(t)和C(t)相互独立，且R(t)为模糊随机变量，f(x, t)为R(t)和 Pf (t)所服从的相同的概率分布，m(x，t)为R(t)与C(t)所具有的相同的隶属函数，f(x，t) 和m(x，t)均连续；(42)利用线性规划算法通过以下公式计算出所述的高温管线系统的最佳维修时间tmxnRit) = ! (J) _ C(t)；s.i-其中，mm表示对目标函数R(t)求在所关注的运行时间中的最小值，该最小值即为最 佳维修时间t。
全文摘要
本发明涉及一种高温管线系统实现可靠性维修规划的方法，其中包括采集获取高温管线系统的检测数据、进行高温管线系统的有限元计算、根据各因素对高温管线寿命的影响程度确定蠕变损伤参数、通过确定蠕变损伤参数的概率分布建立蠕变损伤概率模型、根据蠕变损伤概率模型计算结构失效概率、根据检测数据、高温管线系统的材料和结构试验结果以及结构失效概率建立基于可靠性分析的维修规划模型、根据维修规划模型进行计算处理并得到高温管线系统最佳维修时间。采用该种高温管线系统实现可靠性维修规划的方法，实现了高效且准确地确定结构可靠性，能够准确确定维修方案，能够解决其它领域中的高温管线相类问题的维修规划，从而适用范围较为广泛。
文档编号F17D5/02GK101994908SQ20101025224
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月12日 优先权日2010年8月12日
发明者刘长虹, 涂善东, 王正东, 轩福贞 申请人:华东理工大学