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埋地燃气管道的风险评估技术

作者:何吉民1 李艳红1 李志鹏1 张永刚2 冯宝鹤2  来源:1. 上海交通大学机械与动力工程学院 2.上海燃气市北销售公司 
评论: 更新日期:2014年08月01日

2. 1 HAR模块
  HAR模块是在当前数据存在非法数据时,通过对历史数据的挖掘,联系管道阴极保护系统失效的模式和管道状况之间的关系,得出相应的评估结论,其流程见图2。调查数据库中是否存在相近数据,如果存在相近数据,则参考当时的评估结果给出当前评估结果;如果不存在相近数据,则调用ACR模块对当前数据进行挖掘,找出管道的测点间电势降的规律,根据这一规律,对比管道存在的非法数据,给出评估结论。

 



图2 HAH模块的流程
Fig.2 Flow chart of HAR module


2. 2 ACR模块
  ACR模块通过对当前最近一次测量数据的分析、挖掘,对埋地燃气管道的阴极保护系统和防腐层状况进行分析,从而得出管道的风险状况。ACR模块的核心就是改进的二分查找法。下面对此进行详细的阐述。
  ① 二分查找的基本思想
  将有序数列的中点设置为比较对象,如果要找的元素值小于这中点元素,则将待查序列缩小为左半部分,否则为右半部分。即通过一次比较,将查找区间缩小一半。二分查找是一种高效的查找方法,它可以明显减少比较次数,提高查找效率。但须注意二分查找的先决条件是查找表中的数据元素必须整体基本有序。其算法步骤如下:a.确定整个查找区间的中间位置,即起点数据与终点数据和的一半所在的位置。b.用待查关键字值与中间位置的关键字值进行比较,若相等则查找成功;若大于,则在后半区域继续进行二分查找;若小于,则在前半区域继续进行二分查找。c.对确定的缩小区域再按二分公式,重复上述步骤。d.得到的结果为或查找成功,或查找失败。存储结构用一维数组存股。
  ② 改进的二分查找法
  在列燃气管道阴极保护系统进行分析评估时,我们并不需要准确定位某个节点,我们所关心的只是节点与节点之问的电位差。因此对二分查找法进行一定的修改,以便满足需要。其算法步骤为:a.确定查找区间内没有大于-0.85 V的点。b.确定整个查找区间的中间位置。c.以中间节点为界,将前段区域的电位差记为templ,后段区域的电位差记为temp2。如果templ和temp2差的绝对值与templ的比小于判定数,则在前端区域继续进行二分查找;如果templ>temp2,则在前段区域继续进行二分查找;如果templ<temp2;则在后段区域继续进行二分查。d.对确定的缩小区域再用二分公式,重复上述步骤。e.最后得到电位差最大或相对较大,且绝对电位又较低的2个节点。如果这2个节点的电位差仍小于判定值,则查找不成功。改进后的算法编程如下所示:
  int Ct=0,As=0;
  {
  int BinSearch(table R[],Rc)
  int middle,low,high;
  float templ,temp2;
  constant float Jug,Jr:
  table temp D[n/2];
  low=0,high=n-1,middle=(low+high)/2;
  if(R[high]>-0. 85){
  int Tn=high-1;
  while (Tn>low){
  if(H[Tn]>-0. 85)Tn--;
  else if (Tn!=high-1)return Ct=1:
  else Break;
  }
  Tablecopy(tablc R,table tempD.low,Tn+1):
  BinSearch(TempD,Rc=Null);
  }
  If(Rc!=Null){
  Tablecopy(table R,table lempD,low,Golnumber(Re);
  BinSearch(temp;),Rc-Null);
  }
  if(high-low==1){
  if R[low]-R[high]<Jr return As=0;
  templ=R[middle]-R[low];
  temp2=R[high]-R [middle]
  if abs(templ-temp2)/templ<=Jug
  {
  Tablecopy(table R,table templ),low.middle]:
  Binseacrch(tempD):
  }
  else if templ>temp2
  {
  Tablecopy(table R,table tcmpD.low,middle);
  Binseacreh(tempD);
  }
  else{
  Tablecopy(table R,table tempD,middle,high);
  Binsearch(tempD);
  }

3 评估模型与阴极保护数据库系统的接口
  由于整个数据库系统是基于Microsoft 的FoxPro,考虑到兼容性,首先采用C语言用VC来实现风险评估模型并变成DLL文件,然后在整个数据库系统中直接对这个DLL文件进行调用,从而进一步提高整个系统的运行效率,也方便系统的扩容升级。同时考虑到在评估模型中采用的是二分查找,因此在把数据库中的数据调入到评估模型中时,必须把数据读入到一个缓存区中(一维数组)。在进行数据查询时需要保留2个数据,即非法数据和查询数据,以便满足风险评估的需要。
  由于客户只关心最后的评估结果,因此我们把评估模块集成到测量数据的查询过程中,用户在执行测量数据查询过程时,系统将自动调用评估模块,进行燃气管道的风险评估。这样可以充分利用数据厍系统设计的缓存区,提高程序的运行效率。

4 应用实例
  利用模型对上海市石洞口煤气厂出厂管蕴川路段进行分析评估,得出这段管道阴极保护系统部分区域没有能够保护到位,同时这段管道防腐层状况也较差,部分区域管道处于欠保护状态。为了验证评估结果的正确性,2003年对蕴川路段管道进行实地检测,并进行了开挖验证(测量数据见表1)。

 

表1 阴极保护电位测量数据
Tab.1 Meaaured data for eathodic protection potential

测试桩号4号5号6号7号8号
自然电位/V-0.57-0.64-0.74-0.77-0.77
阴极保护电位/V-0.73-0.77-0.81-1.17-1.88
保护电位状况欠保护欠保护欠保护保护保护


  实地检测、开挖验证结论为:
  ①防腐层状况
  这段管道的防腐层状况经用RD—PCM进行实地测量,得出这段管道防腐层欠佳,多处存在漏点,这点与风险评估模型的分析一致。
  ② 阴极保护系统状况
  这段管道阴极保护的保护电位经实地测量,多处没有达到国家规定的保护电位-0. 85 V,这与软件的分析结果一致。
  ③ 开挖验证
  2处开挖点均在评估管道的选择范围内。开挖后发现,管道本体腐蚀并不严重,没有发生严重的金属本体腐蚀,主要是由于阴极保护系统在起作用。实地检测、开挖结果与软件的分析结果基本一致,证明分析评估模型基本有效准确,符合实际检测结果。

参考文献:
[1] Mulbduer w K.Pipeline risk management manual[M]Houston:Gulf Puhlishing Cornpany,1996
[2] Jones D,Dawson J.Risk assessment to pipeline life management[J].Pipes and PiPcline International,1998,43(1):5-18
[3] 姚安林.论我国管道风险评估技术的发展战略[J]天然气工业,1999,19(4):66—09.
[4] 李志鹏,李艳红,胡国新,等 燃气管道的风险评估方法[J].煤气与热力,2004,24(4):228—230.  



 

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