天然气管道阀门健壮性评价方法技术

本发明专利技术公开了一种天然气管道阀门健壮性评价方法，属于机械设备可靠性试验及数据分析领域。该天然气管道阀门健壮性评价方法，包括以下步骤(1)基于天然气管道阀门运行数据获得影响天然气管道阀门故障频率的环境因素和相应的环境因素的变化范围；(2)基于环境因素变化范围对不同环境因素取值进行归一化获得不同环境因素归一化数据范围；(3)基于环境因素归一化数据范围对归一化后不同环境因素取值进行试验获得单一环境因素作用下天然气管道阀门的健壮性；(4)基于标准差以获得在计算天然气管道阀门的健壮性中不同环境因素的权重；(5)基于不同环境因素作用下天然气管道阀门的健壮性和不同环境因素的权重获得天然气管道阀门的健壮性。

Evaluation method for robustness of natural gas pipeline valves

The invention discloses a method for evaluating the robustness of a natural gas pipeline valve, which belongs to the field of mechanical equipment reliability test and data analysis. The natural gas pipeline valve robustness evaluation method comprises the following steps: (1) natural gas pipeline valve operation based on the data obtained influence range of environmental factors of natural gas pipeline valve failure frequency and corresponding environmental factors; (2) changes in the scope of environmental factors on different environmental factors were obtained by normalizing the normalized data range of different environmental factors based on the environmental factors; (3) the normalized data range of different environmental factors normalized value test of single factor action under the environment of natural gas pipeline valve based on robustness; (4) based on the standard deviation to obtain robust weight in the calculation of natural gas pipeline valves in different environmental factors; (5) robust weight robust and different environmental factors under different environmental factors of natural gas pipeline valves for gas pipeline valves based on.

【技术实现步骤摘要】
天然气管道阀门健壮性评价方法
本专利技术涉及机械设备可靠性试验及数据分析领域，特别涉及天然气管道阀门健壮性评价方法。
技术介绍
健壮性是指系统在遭受外界干扰情况下保持其功能或性质的能力。目前对健壮性的研究多集中在网络系统中。例如乔金锁等人(乔金锁，王喜富，沈喜生等.煤炭运输网络结构鲁棒性评价及应用研究[J].交通运输系统工程与信息，2013，13(4)：126-133)利用煤炭运输网络受干扰后运输距离的变化，对煤炭运输网络的健壮性进行了研究。程菱(程菱.考虑设施破坏的鲁棒性供应链网络设计[D].西安：长安大学，2013.)通过供应设施发生破坏时运输成本的变化，对供应链网络的健壮性进行了研究。但网络系统健壮性的研究成果无法直接应用到单个设备的健壮性分析上。对于设备的健壮性，目前比较接近的研究成果是稳健可靠性理论，该理论利用凸集模型来计算结构的稳健性，也就是系统在最大的不确定因素的干扰下而不失效的能力(常明亮.稳健可靠性：概念、方法和应用[J].质量与可靠性，2001(1)：19-22.)。其他研究还有通过力学模型或能量模型来计算结构的健壮性(吕大刚，宋鹏彦，崔双双等.结构鲁棒性及其评价指标[J].建筑结构学报，2011,32(1)：44-54.)，这些方法适用于描述单个力学结构的健壮性。此外，郦能敬(郦能敬.雷达抗干扰能力度量方法的研究[J].航空学报，1981(2)：68-83)和廖翔(廖翔，杨龙坡.雷达综合抗干扰能力度量模型[A].信息技术，2010(4)：51-54.)等人对雷达的抗干扰能力进行研究，提出了表征雷达抗干扰能力的参数。对于典型机械设备如阀门的健壮性，目前还没有相关的技术或方法进行评价。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本专利技术提供了一种天然气管道阀门健壮性评价方法。所述技术方案如下：本专利技术的一个目的是提供了一种天然气管道阀门健壮性评价方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种天然气管道阀门健壮性评价方法，包括以下步骤：(1)基于天然气管道阀门的运行数据以获取影响所述天然气管道阀门故障频率的环境因素和相应的所述环境因素的变化范围；(2)基于所述环境因素的变化范围，对不同环境因素的取值进行归一化，以获得所述不同环境因素归一化数据范围；(3)基于所述环境因素归一化数据范围，对归一化后的不同环境因素的取值进行试验，以获得单一环境因素作用下的天然气管道阀门的健壮性；(4)基于所述归一化后的不同环境因素的取值的标准差，以获得在计算所述天然气管道阀门的健壮性中不同环境因素的权重；(5)基于所述不同环境因素作用下的天然气管道阀门的健壮性和所述不同环境因素的权重，以获得所述天然气管道阀门的健壮性。进一步地，在步骤(3)中，所述试验为正交试验，通过所述正交试验分析所述不同环境因素对所述天然气管道阀门故障频率的影响。具体地，所述单一环境因素作用下的天然气管道阀门的健壮性的表达式为：其中，Rbi表示在第i种环境因素作用下的天然气管道阀门的健壮性；Δsi为第i种环境因素的取值变化量；Δfi为与Δsi相对应的阀门故障频率的变化值。进一步地，对所述不同环境因素中的每一种环境因素和相应的所述天然气管道阀门的故障频率进行线性拟合以获得所述天然气管道阀门故障频率拟合关系式。进一步地，在第i种环境因素作用下所述天然气管道阀门故障频率拟合关系式的表达式为：fi＝aixi+bi其中，fi为在第i种环境因素作用下所述天然气管道阀门的故障频率；xi为所述不同环境因素中被选择的第i种环境因素在归一化数据范围中的取值；ai、bi为第i种环境因素的拟合公式中的常数。进一步地，所述线性拟合为利用最小二乘法对所述天然气管道阀门故障频率进行曲线拟合。具体地，在进行所述线性拟合后获得所述归一化后的不同环境因素的取值的标准差。进一步地，所述不同环境因素的权重的表达式为：其中，wi表示第i种环境因素的权重；SDi表示归一化后的第i种环境因素的取值的标准差；n表示所述不同环境因素中被选择的环境因素的个数。进一步地，所述天然气管道阀门的健壮性的表达式为：其中，Rb为所述天然气管道阀门的健壮性；Rbi表示在第i种环境因素作用下的天然气管道阀门的健壮性；wi表示第i种环境因素的权重；n表示所述不同环境因素中被选择的环境因素的个数。具体地，所述环境因素包括在天然气管道阀门运行时的压力、流量、大气湿度、环境温度和气质组分。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：(1)本专利技术提供的天然气管道阀门健壮性评价方法能够实现对阀门在多种外界环境干扰下稳定工作能力的定量评价；(2)本专利技术提供的天然气管道阀门健壮性评价方法考虑了对天然气管道阀门故障率产生影响的多个环境因素，因此可以全面衡量天然气管道阀门对外界环境的抗干扰能力；(3)本专利技术提供的天然气管道阀门健壮性评价方法中的各个环境因素的权重是根据环境因素自身取值的波动性来获取的，因此使本专利技术实施例的计算结果更客观；(4)本专利技术提供的天然气管道阀门健壮性评价方法基于日常生产中对天然气管道阀门健壮性的要求，即基于环境因素变化值一定且天然气管道阀门故障率变化越小越好的情况下，提出了单一环境因素变化下天然气管道阀门健壮性的计算公式；(5)本专利技术提供的天然气管道阀门健壮性评价方法基于各环境因素取值的标准差，来获取各环境因素在阀门健壮性计算中的权重。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的天然气管道阀门健壮性评价方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。参见图1，其示出了根据本专利技术的一个实施例的天然气管道阀门健壮性评价方法。天然气管道阀门健壮性评价方法，包括以下步骤：(1)基于天然气管道阀门的运行数据以获取影响天然气管道阀门故障频率的环境因素和相应的环境因素的变化范围；(2)基于环境因素的变化范围，对不同环境因素的取值进行归一化，以获得不同环境因素归一化数据范围；(3)基于环境因素归一化数据范围，对归一化后的不同环境因素的取值进行试验，以获得单一环境因素作用下的天然气管道阀门的健壮性；(4)基于归一化后的不同环境因素的取值的标准差，以获得在计算天然气管道阀门的健壮性中不同环境因素的权重；(5)基于不同环境因素作用下的天然气管道阀门的健壮性和不同环境因素的权重，以获得天然气管道阀门的健壮性。在本专利技术的一个示例中，天然气管道阀门健壮性评价方法具体包括下列步骤：b1基于天然气管道阀门停机数据和工程师运维经验，获取影响天然气管道阀门故障频率的环境因素。在该步骤中，获取影响天然气管道阀门运行的环境条件，应考虑各环境因素间的相关性。例如考虑天然气管道阀门运行时的压力、流量、大气湿度、环境温度等环境因素，而当输送介质是天然气时还需考虑气质组分这个环境因素。b2基于天然气管道阀门运行所处环境因素的变化范围，对不同环境因素的取值进行归一化。在该步骤中，基于天然气管道阀门运行所处环境因素的变化范围，对不同环境因素的取值进行归一化。在具体实施过程中，在获取影响天然气管道阀门故障的环境因素之后，由于不同环境因素的量纲不一样，因此需要对其取值进行归一化。例如将某一环境因素的最小值为设定为0，最大值设定为1，而其他取值(例如最大值与最小值之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气管道阀门健壮性评价方法，包括以下步骤：(1)基于天然气管道阀门的运行数据以获取影响所述天然气管道阀门故障频率的环境因素和相应的所述环境因素的变化范围；(2)基于所述环境因素的变化范围，对不同环境因素的取值进行归一化，以获得所述不同环境因素归一化数据范围；(3)基于所述环境因素归一化数据范围，对归一化后的不同环境因素的取值进行试验，以获得单一环境因素作用下的天然气管道阀门的健壮性；(4)基于所述归一化后的不同环境因素的取值的标准差，以获得在计算所述天然气管道阀门的健壮性中不同环境因素的权重；(5)基于所述不同环境因素作用下的天然气管道阀门的健壮性和所述不同环境因素的权重，以获得所述天然气管道阀门的健壮性。

【技术特征摘要】
1.一种天然气管道阀门健壮性评价方法，包括以下步骤：(1)基于天然气管道阀门的运行数据以获取影响所述天然气管道阀门故障频率的环境因素和相应的所述环境因素的变化范围；(2)基于所述环境因素的变化范围，对不同环境因素的取值进行归一化，以获得所述不同环境因素归一化数据范围；(3)基于所述环境因素归一化数据范围，对归一化后的不同环境因素的取值进行试验，以获得单一环境因素作用下的天然气管道阀门的健壮性；(4)基于所述归一化后的不同环境因素的取值的标准差，以获得在计算所述天然气管道阀门的健壮性中不同环境因素的权重；(5)基于所述不同环境因素作用下的天然气管道阀门的健壮性和所述不同环境因素的权重，以获得所述天然气管道阀门的健壮性。2.根据权利要求1所述的天然气管道阀门健壮性评价方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述试验为正交试验，通过所述正交试验分析所述不同环境因素对所述天然气管道阀门故障频率的影响。3.根据权利要求2所述的天然气管道阀门健壮性评价方法，其特征在于，所述单一环境因素作用下的天然气管道阀门的健壮性的表达式为：其中，Rbi表示在第i种环境因素作用下的天然气管道阀门的健壮性；Δsi为第i种环境因素的取值变化量；Δfi为与Δsi相对应的阀门故障频率的变化值。4.根据权利要求3所述的天然气管道阀门健壮性评价方法，其特征在于，对所述不同环境因素中的每一种环境因素和相应的所述天然气管道阀门的故障频率进行线性拟合以获得所述天然气管道阀门故障频率拟合关系式。5.根据权利要求4所述的天然气管道阀门健...

【专利技术属性】
技术研发人员：林嵩，张兴，谭东杰，李柏松，杨喜良，郑洪龙，董学刚，任小龙，张丽稳，魏来，施宁，张海峰，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11