复杂结构天然气管网系统递阶式可靠性分配方法

来源：石油科学通报杂志2025年第6期北京时间：

作者：魏然然, 唐帅帅, 郑洪龙, 侯磊, 刘玥奇, 周子栋, 程遹滔

单位：1 国家管网科学技术研究总院， 天津 300450 2 中国石油大学(北京)机械与储运工程学院， 北京 102249 3 中国昆仑工程有限公司大连分公司， 大连 116000 4 中国石油长庆油田分公司长庆工程设计有限公司， 西安 710018 5 国家管网集团西南管道有限责任公司昆明输油气分公司， 昆明 650500

摘要：随着天然气需求的不断增长，天然气管网系统的稳定运行和安全性越来越受到重视。可靠性管理作为完整性管理的进一步深化，对系统局部及整体的功能状态有着更全面的评价管理体系，能够促进大型天然气管网系统的安全平稳运行。可靠性分配是可靠性管理中不可或缺的一环，通过将系统可靠性指标合理地分配至各单元，明确各单元可靠性要求，能够为管网系统的运行管理和维修维护提供可靠性保障和指导。对于拓扑结构复杂的管网系统目前还没有有效的可靠性分配方法。本文根据管网系统结构与工艺特点，改进层次分析法，建立复杂结构天然气管网系统递阶式可靠性分配方法。根据“管网—管道—单元”功能层级建立天然气管网系统递阶层次模型；加入保供重要度和后果严重度补充供气可靠性影响因素，通过对系统供气可靠性影响因素进行量化评估，将系统可靠性分配指标逐级分配至各单元，确定复杂结构天然气管网系统可靠性分配方案。最后将本文提出的方法应用于某实际天然气管网系统，结果表明压气站单元的可靠性分配值低于相邻管段单元，管段单元可靠性分配值的大小与距离需求点的位置有关。管道A具有最高的可靠性要求，单元可靠性分配值较为均衡，关键供气影响单元数量较少；管道B整体可靠性要求最低；管道C和管道D相近，单元可靠性分配值差异大，关键供气影响单元数量多。本研究建立的递阶式可靠性分配方法适用于复杂结构天然气管网系统，完善了管网系统可靠性理论体系，为增强管网系统可靠性提供了科学依据。

关键词：天然气管网,复杂拓扑结构,可靠性分配,递阶层次结构模型,层次分析法,供气可靠性

基金资助：国家管网集团定向项目“天然气管网系统可靠性深化研究与应用”(WZXGL202108)