Evaluation on gas supply reliability of urban gas pipeline network

• Autorzy: Li J. , Yan M. , Yu J.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2018.3.17

Warianty tytułu

PL

Ocena niezawodności dostaw gazu w miejskiej sieci gazowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

As one of the lifeline projects, an urban gas network is a complex system, as it requires maintenance of the supply capacity when any single pipeline is isolated due to failure. For such a system, its reliability needs to be evaluated. Considering that existing structural reliability and hydraulic reliability analyses reflect different aspects of the working conditions of an urban gas network, system reliability theory is employed to explain that only the gas supply reliability can achieve a comprehensive evaluation of the work capacity of the entire urban gas network, as it takes into account the combined influence of the structural reliability and hydraulic reliability. To calculate the parameters in the gas supply reliability evaluation, such as pipeline failure rate, flow reduction in the gas network under different failure conditions, etc., some research achievements in the field of structural reliability and hydraulic reliability are fully utilized. Then, the detailed calculation procedures of these parameters are given to evaluate the gas supply reliability in terms of operational and practical considerations. Finally, using an example of a simple double-loop gas network, the detailed process of the gas supply reliability evaluation of an urban gas network is described, and the feasibility of this evaluation method is also illustrated.

PL

Miejska sieć gazowa – jeden z kluczowych elementów infrastruktury miasta – stanowi złożony system, ponieważ wymaga utrzymania zdolności przesyłowej gdy przepływ gazu w jednym z rurociągów zostaje zamknięty w wyniku awarii. W przypadku tego rodzaju systemów, konieczna jest ocena niezawodności. Biorąc pod uwagę, iż dostępne w literaturze analizy niezawodności konstrukcyjnej i niezawodności hydraulicznej odzwierciedlają różne aspekty warunków pracy miejskiej sieci gazowej, nie dają one pełnego obrazu niezawodności systemu jako całości. W artykule wykorzystano teorię niezawodności systemów, która pokazuje, że jedynie ocena niezawodności dostaw gazu stanowić może kompleksową ocenę wydajności pracy całej miejskiej sieci gazowej, ponieważ uwzględnia ona zarówno wpływ niezawodności konstrukcji jak i niezawodności hydraulicznej sieci. W pracy wykorzystano dotychczasowe obserwacje badawcze dotyczące oceny niezawodności konstrukcyjnej i niezawodności hydraulicznej sieci gazowej do obliczenia parametrów oceny niezawodności dostaw gazu, takich jak intensywność uszkodzeń rurociągu, redukcja przepływu gazu w sieci gazowej w różnych warunkach uszkodzeń, itp. Następnie, podano szczegółowe procedury obliczania tych parametrów w celu oceny niezawodności przesyłowej sieci gazowej pod kątem eksploatacyjnym i praktycznym. Na koniec, na przykładzie prostej sieci gazowej składającej się z dwóch pętli, opisano szczegółowy proces oceny niezawodności dostaw gazu w miejskiej sieci gazowej i zilustrowano możliwość wykorzystania proponowanej metody.

Słowa kluczowe

EN

urban gas network; gas supply reliability; failure condition; flow reduction; pipeline failure; failure rate

PL

miejska sieć gazowa; niezawodność dostaw gazu; warunki uszkodzenia; ograniczenie przepływu; uszkodzenie gazociągu; intensywność uszkodzeń

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 20, no. 3
• Strony: 471--477
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys.

Twórcy

autor

Li J.

• School of Energy and Safety Engineering Tianjin Chengjian University 26# Jinjing Road, 300384, Tianjin, China

autor

Yan M.

• North China Municipal Engineering Design and Research Institute Qixiangtai Road, 300074, Tianjin, China

autor

Yu J.

• School of Energy and Safety Engineering Tianjin Chengjian University 26# Jinjing Road, 300384, Tianjin, China

Bibliografia

• 1. Sukharev M G, Karasevich A M. Reliability models for gas supply systems. Automation and Remote Control 2010; 71(7): 1415–1424, https://doi.org/10.1134/S0005117910070155.
• 2. Yan M Q. Reliability assessment on gas supply of gas transmission and distribution network. Gas & Heat 2014; 34(1): 01–05.
• 3. Su H, Zhang J J, Zio E, et al. An integrated systemic method for supply reliability assessment of natural gas pipeline networks. Applied Energy 2018; 209: 489-501, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.10.108.
• 4. Kucheryavyi V I, Milkov S N. Strength reliability of gas-supply pipes of large diameter. Journal of Machinery Manufacture and Reliability 2014; 43(5): 448-452, https://doi.org/10.3103/S1052618814050094.
• 5. Kong F T, Pesinis K. Reliability prediction for corroding natural gas pipelines. Tunnelling and Underground Space Technology 2017; 65: 91-105, https://doi.org/10.1016/j.tust.2017.02.009.
• 6. Szybka J, Boniec Z, Pilch R. Forecasting the failure of a thermal pipeline on the basis of risk assessment and exploitation analysis. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2011; 4: 5-10.
• 7. Tchórzewska-Cieślak B, Pietrucha-Urbanik K, Urbanik M. Analysis of the gas network failure and failure prediction using the Monte Carlo simulation method. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2016; 18(2): 254–259, https://doi.org/10.17531/ein.2016.2.13.
• 8. Li J, Qin C K, Yan M Q, et al. Hydraulic reliability analysis of an urban loop high-pressure gas network. Journal of Natural Gas Science and Engineering 2016; 28: 372–378, https://doi.org/10.1016/j.jngse.2015.12.010.
• 9. Gheisia A, Naser G. Simultaneous multi-pipe failure impact on reliability of water distribution systems. Procedia Engineering 2014; 89: 326–332, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.11.195.
• 10. Myers A. Complex system reliability. Berlin: Springer Publishers, 2010, https://doi.org/10.1007/978-1-84996-414-2.
• 11. Ionin, Li Y, Wang M. Gas Supply. Beijing: China Building Industry Press, 1986.
• 12. Marvin R, Arnljot H. System reliability theory: models, statistical methods, and applications, 2nd Edition. Wiley Online Library, 2003.
• 13. EGIG- European Gas Pipeline Incident Report Group. Report of the European Gas Pipeline Incident Group 2015.
• 14. Mather J, Blackmore C, Petrie A, et al. An assessment of measures in use for gas pipelines to mitigate against damage caused by third party activity. HSE Contract Researach Report 2001.
• 15. Vianello C, Maschio G. Quantitative risk assessment of the Italian gas distribution network. Journal of Loss Prevention in The Process Industries 2014; 32(1): 5-17, https://doi.org/10.1016/j.jlp.2014.07.004.
• 16. Dong Y, Yu D. Estimation of failure probability of oil and gas transmission pipelines by fuzzy fault tree analysis. Journal of Loss Prevention in The Process Industries 2005; 18(2): 83-88, https://doi.org/10.1016/j.jlp.2004.12.003.
• 17. Guo Y B, Meng X L, Meng T, et al. A novel method of risk assessment based on cloud inference for natural gas pipelines. Journal of Natural Gas Science and Engineering 2016; 30: 421–429, https://doi.org/10.1016/j.jngse.2016.02.051.
• 18. Liang W, Hu J, Zhang L, et al. Assessing and classifying risk of pipeline third-party interference based on fault tree and SOM. Engineering Applications of Artificial Intelligence 2012; 25(3): 594-608, https://doi.org/10.1016/j.engappai.2011.08.010.
• 19. Dundulis G, Žutautaitė I, Janulioni R, et al. Integrated failure probability estimation based on structural integrity analysis and failure data: natural gas pipeline case. Reliability Engineering & System Safety 2016; 156: 195-202, https://doi.org/10.1016/j.ress.2016.08.003.
• 20. Qian G, Niffenegger M, Zhou W, et al.. Effect of correlated input parameters on the failure probability of pipelines with corrosion defects by using FITNET FFS procedure. International Journal of Pressure Vessels and Piping 2013; 105(4): 19–27, https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2013.02.004.
• 21. Zhao Y F, Song M D. Failure analysis of a natural gas pipeline. Engineering Failure Analysis 2016; 63(5): 61-71, https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2016.02.023.
• 22. Gertsbakh I B. Statistical reliability theory. Wiley Online Library, 1989.
• 23. Elsayed A. Reliability Engineering, 2nd Edition. Wiley Online Library, 2012.
• 24. Robert E M, Andre T B. Structural reliability analysis and prediction, 3rd Edition. New Jersey: Wiley-Blackwell, 2018.
• 25. Bisaggio H C, Netto T A. Predictive analyses of the integrity of corroded pipelines based on concepts of structural reliability and Bayesian inference. Marine Structures 2015; 41: 180-199. https://doi.org/10.1016/j.marstruc.2015.02.003
• 26. Huang X M, Li M Z, Peng S N, et al. Assessment methods of failure probability on gas pipelines.Acta Petrolei Sinica 2010; 31(4): 664-667.
• 27. Qin C K, Li J, Yan M Q, et al. Analysis of failure probability of urban underground gas pipelines under corrosion effect. Natural Gas Industry 2015; 35(5): 85–89.