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从20世纪70年代至今,全球在役油气管道发展迅猛,除了铁路、公路、水运、航空外,输送管道也被列为主要运输方式之一,相较于其他四种运输方式,输送管道不仅安全、稳定,而且还具有运行费用低、损耗小的优势,因此被选为全球领域油气输送的首要运输方式。随着全球范围对油气的需求量与日俱增,管道的铺设区域也愈发广阔,铺设环境变化多样,由管道腐蚀因素引起的油气泄漏事故也在逐年增加。为保证社会安全,充分掌握在役油气管道运行过程中的腐蚀状况,对管道的腐蚀深度及腐蚀状态进行精准地预测与评估,并考虑到维修的技术性与经济性,以可用度和成本因素为基础制定预先维修策略,实现经济效益最大化,本文主要从以下几个方面进行了研究:(1)结合灰色系统理论和神经网络,提出一种高精度CAGM(1,1)-BPNN在役油气管道腐蚀深度组合预测模性。首先,利用已检测的目标管道腐蚀深度构造原始灰色GM(1,1)模型,采取改变背景值的方法构造CAGM(1,1)模型,并计算目标管道的未来腐蚀深度,使用后验差检验法计算模型精度;然后,根据所得的腐蚀深度求得相应残差值,运用BPNN对其训练修正,以达到更高精度;最后,以某一油气管道试验段为例,对管道进行腐蚀预测。结果表明,在样本数据少的情况下,组合模型的预测精度更高,推广应用性较强。(2)利用传统灰色系统处理少数据、贫数据的特点和马尔科夫理论预测未来状态的特点,构造参数优化GM-Markov模型对在役油气管道未来腐蚀发展趋势进行预测。首先,对目标管道腐蚀深度作光滑性评定;接着,采取改变初始条件的方法构造参数优化的GM(1,1)模型,并计算目标管道未来腐蚀深度;然后,根据预测的腐蚀深度,运用Markov模型对在役油气管道未来腐蚀状态作定量分析,预测其腐蚀发展趋势;最后,以某一海底管道试验段为例,预测管道腐蚀发展趋势.结果表明,该方法相比原GM(1,1)模型,平均相对误差从5.96%降低到3.77%,其腐蚀发展趋势预测结果为:在第2~5次检测时,该管道处于中度腐蚀状态,需对该管道采取相应的维护措施.在未来第6~9次检测时,该管道处于重度腐蚀状态,必须对其进行维修或更换新管,在第10次检测时,该管道已处于泄露状态,必须及时更换新管,如不及时更换新管,该管道将随时发生穿孔,给企业和社会带来巨大损失。(3)为改善在役油气管道周期性维修策略的技术经济效果,提出基于可用度与维修成本的在役油气管道预先维修策略方法。首先,运用CAGM-BPNN模型预测出管道腐蚀深度;然后,根据预测出的腐蚀深度运用Markov理论划分状态区间,建立管道腐蚀状态转移矩阵;最后,根据各组合维修策略对状态转移矩阵进行修复得到修复矩阵,并计算目标管道在各腐蚀状态区间的概率,进而计算目标管道的可用度,以此为依据,结合各成本信息计算每种组合策略的总成本期望值,由此选择最优预先维修策略。根据以上几个方面的研究,所构成的CAGM-BPNN-Markov混合腐蚀预测模型能精准地预测出在役油气管道未来的腐蚀状况,并在此基础上融入可用度与成本因素,构造出一套从腐蚀预测阶段到制定维修策略阶段的完整评估体系,以保障管道的安全运行,为管道预先防护工作提供理论依据。