城镇燃气管网第三方破坏失效分析研究

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1、中图分类号：TE973单位代码：11414学号：2011314018题目城镇燃气管网第三方破坏失效分析研究学科专业安全技术及工程研究方向石油石化安全技术博士生李军指导教师张宏教授二○一七年五月FailureAnalysisoftheThird-PartyDamagetoUrbanGasPipelineDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum,BeijinginpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctor

2、ofEngineeringByLiJun（CollegeofMechanicalandTransportationEngineering）DissertationSupervisorProf.ZhangHongMay,2017摘要摘要城镇燃气管道作为分布广泛的基础设施，对居民生活、工业生产起到了重要的作用。由于燃气本身的易燃易爆性，城镇燃气管道的安全运行存在着巨大的风险。尤其近年来我国城镇基础建设加快，第三方破坏已经成为遍布街头巷尾的燃气管道破坏的主要因素。因此系统地开展针对城镇燃气管网第三方破坏的管控技术研究对保障城镇燃气

3、管道的安全运行具有重要的意义。对某大型燃气企业集团近五年发生的燃气安全事故事件数据汇总，系统建立了包含1014起的城镇燃气安全事故事件库，全面识别出了燃气管道第三方破坏的主要危害因素，系统地建立了国内目前涵盖面最广的包含56个基本事件的城镇燃气管道第三方破坏事故树。建立了城镇燃气管网第三方破坏失效概率的计算模型，运用改进的层次分析法和模糊综合评价方法，得到燃气管道第三方破坏的失效概率。模型计算结果与现场统计结果相吻合，说明了模型的合理性。基于弹塑性力学基本理论，开展了城市燃气管道在第三方挖掘破坏作用下的失效行为研究。讨论了燃

4、气PE管道的主要失效形式与准则，建立了考虑管土、管材非线性的管道响应数值模型，准确反演了挖掘作用下管道失效过程。得到了管道最大应力、最大应变、椭圆度三个重要力学指标与挖掘位置、管径、壁厚和工作内压的定量关系，为管道的安全评价提供了参考依据。对典型城镇燃气管道泄漏事故开展了后果分析，基于FLACS软件平台研究了燃气的泄漏扩散规律，得到了风向对燃气扩散的影响。研究了第三方破坏导致爆炸事故后果的定量影响，确定了爆炸范围。并通过理论分析得到了第三方破坏事故导致的热辐射后果。基于分析结果，给出了检测和探边的事件处置方法，并结合工程经验

5、形成了完整的第三方破坏典型事件应急处置“二十字工作法”，为燃气管道第三方破坏事故处置提供了操作指南。关键词：城镇燃气管道；第三方破坏；模糊失效概率；失效分析；安全评价；后果影响分析-III-ABSTRACTFailureAnalysisoftheThird-PartyDamagetoUrbanGasPipelineABSTRACTAscriticalinfrastructures,urbangaspipelinesarewidelydistributedandimportantforpeople’slifeandindust

6、rialproduction.Thesafeoperationofthemmeetsgreatchallengeforthegas’sflammabilityandsusceptibilitytoexplosion.Especially,citiesandtowns’infrastructureshaveincreasinglydeveloped,theaccidentsofurbangaspipelinescrossingstreetsandlanesinducedbythethird-partydamagearefreq

7、uent,andthethird-partydamagehasbecomeamajorfactor.Hence,thestudyonthemanagementandcontrolofthethird-partydamagetotheurbangaspipelinesisofgreatimportanceforensuringthesafeoperationofthem.Theaccidentdataofthegaspipelinesysteminthelatestfiveyearswasobtainedbyextensive

8、statistics,andthedatabasecontaining1014urbangaspipelineaccidentswasbuiltup.Basingonstatics,thetypicalfailureeventanalysiswascarriedout,andthreefa