柳華偉，陳 楊

（1.常州港華燃?xì)庥邢薰荆K常州 213003；2.遼寧石油化工大學(xué)石油天然氣工程學(xué)院 ，遼寧撫順 113001）

模糊綜合評(píng)價(jià)法在埋地管道腐蝕狀況評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

柳華偉1，陳 楊2

（1.常州港華燃?xì)庥邢薰?，江蘇常州 213003；2.遼寧石油化工大學(xué)石油天然氣工程學(xué)院 ，遼寧撫順 113001）

為了保證輸油氣管道的安全可靠運(yùn)行，必須對(duì)埋地管道的腐蝕狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。文章以模糊數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合管道的實(shí)際運(yùn)營參數(shù)，建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型，以評(píng)價(jià)向量的形式表示出評(píng)價(jià)結(jié)果，減少了僅憑主觀打分造成的誤差，使評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況更接近。闡述了模型運(yùn)用的詳細(xì)步驟，得出了埋地管道腐蝕狀況評(píng)價(jià)的因素集和評(píng)語集，利用和積化法確定出各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重大小，用隸屬函數(shù)法得出單因素評(píng)價(jià)矩陣，用最大隸屬度原則進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得出了評(píng)價(jià)等級(jí)。

埋地管道；腐蝕狀況；模糊綜合評(píng)價(jià)法

隨著西氣東輸和川氣東送項(xiàng)目的完善，天然氣在各大城市的使用迎來了空前的大發(fā)展，城市燃?xì)夤艿赖囊?guī)模不斷擴(kuò)大[1]，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全問題日益突出［2］。在管道運(yùn)營期間容易受到土壤、雜散電流等多種因素的影響，從而造成管道外表面的腐蝕[3-4]，為此，要保證在役管道可靠運(yùn)行，就必須對(duì)埋地管道的腐蝕狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)［5］。對(duì)埋地管道腐蝕狀況的評(píng)價(jià)，目前多采用人為打分方式，所得評(píng)價(jià)結(jié)果存在很大的主觀因素影響，為此本文以模糊數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合管道實(shí)際運(yùn)營參數(shù)，建立了常州市埋地管道腐蝕狀況評(píng)價(jià)模型，使評(píng)價(jià)結(jié)果更準(zhǔn)確可靠。

1 模糊綜合評(píng)價(jià)模型[6-7]

模糊綜合評(píng)判法，就是應(yīng)用評(píng)價(jià)因素模糊關(guān)系合成的原理，以各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)被評(píng)價(jià)對(duì)象隸屬度情況進(jìn)行綜合性評(píng)判的一種方法，具體步驟如下:

（1） 確定評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集 U= ﹛u1， u2， u3，…，un﹜，其中ui（i=1，2，…，n）表示影響被評(píng)價(jià)對(duì)象的主要因素。

（2） 給出評(píng)語集 V= ﹛v1， v2， v3， …， vn﹜， 結(jié)合具體評(píng)價(jià)對(duì)象而定，通常評(píng)語集有V=（很差，差，較差，…，較好，好，很好）。

（3）確定評(píng)價(jià)因素的權(quán)重向量。首先建立兩兩因素判斷表，本文采用 “9標(biāo)度法”，用因素集U中兩個(gè)不同的因素作出比較，在兩兩因素作比較時(shí)，要反復(fù)提問： “兩者哪個(gè)更重要”； “重要多少”，然后用uij來表示ui對(duì)uj的重要程度，用1～9這9個(gè)整數(shù)來表示ui比較于uj的相對(duì)重要度的標(biāo)度［8］。按照這個(gè)方法建立兩兩因素判斷矩陣如下：

式中A——判斷矩陣。

并且要求uij滿足：

則可得如表1所示的結(jié)果。

表1 兩兩因素判斷

其次計(jì)算評(píng)價(jià)因素指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用 “和積化”法求取因素的相對(duì)權(quán)重[9]，首先計(jì)算權(quán)重向量近似值Wi：

將上式計(jì)算的近似值歸一化處理，求評(píng)價(jià)因素權(quán)重向量 W′i：

上式 （1） 和 （2）中的uij和ukj均為表1中對(duì)應(yīng)的兩兩因素相對(duì)重要度的標(biāo)度。

對(duì)判斷矩陣作一致性檢驗(yàn)，計(jì)算最大特征值λmax和一致性指標(biāo)CI，并檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性，即：

取一致性指標(biāo)CI對(duì)隨機(jī)一致性指標(biāo)值RI之比，作為一致性檢驗(yàn)判別式，即CR=CI/RI，若CR＜0.1，則認(rèn)為該判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)。其中平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI取值見表2。

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值

（4）確定因素等級(jí)評(píng)判矩陣。首先給出隸屬度函數(shù)，本文選用K次拋物線分布，以確定埋地管道腐蝕狀況評(píng)價(jià)中各個(gè)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)，根據(jù)本次評(píng)價(jià)的具體情況和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，取K=2，即：

把專家對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分值，依次代入以上建立的隸屬度函數(shù)，例如，專家對(duì)u1（陰極保護(hù)）的評(píng)分值為x，把x分別帶入式 （5）～（8）中，可以得到u1的隸屬度向量，為r1=（r11， r12，r13，r14）。同理可以得出其余7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度向量，則可以建立所有評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊矩陣R，表示為：

（5）模糊綜合評(píng)判。由式 （1）和 （2）計(jì)算出評(píng)價(jià)因素權(quán)重向量：

結(jié)合模糊矩陣R，并充分考慮各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重大小，均衡兼顧，選擇加權(quán)平均模型M （·，+）求取綜合評(píng)判指標(biāo)向量。即B=W′iR=（b1，b2，b3， b4）。

把綜合評(píng)判指標(biāo)向量歸一化，即：

2 應(yīng)用分析

本例選取常州市天然氣高壓管網(wǎng)通江大道段，應(yīng)用已建模型對(duì)該管段腐蝕狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.1 評(píng)價(jià)因素集

結(jié)合常州市埋地管道腐蝕狀況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，考慮腐蝕影響因素為陰極保護(hù)、交流電影響、土壤腐蝕性、防腐層種類、防腐層施工質(zhì)量、焊接質(zhì)量、管道服役年限、管道附件質(zhì)量。則把腐蝕影響因素集表示為 U={u1， u2， u3， u4， u5， u6， u7，u8}。其中，u1為陰極保護(hù)；u2為交流電影響；u3為土壤腐蝕性；u4為防腐層種類；u5為防腐層施工質(zhì)量；u6為焊接與回填；u7為管道服役年限；u8為管道附件質(zhì)量。

2.2 評(píng)語集

根據(jù)埋地管道腐蝕影響因素的特點(diǎn)，并參考相關(guān)專家確定評(píng)語集的經(jīng)驗(yàn)方法，本次評(píng)語集V=（v1， v2， v3， v4，）。 其中 v1為差； v2為較差； v3為中等；v4為好。

2.3 確定評(píng)價(jià)因素的相對(duì)權(quán)重

按模型所給方法建立兩兩因素判斷表，見表3。

表3 兩兩因素判斷

把表3中的數(shù)據(jù)代入公式 （1）和 （2），可得8個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重近似值如下：

2.4 建立因素等級(jí)評(píng)價(jià)矩陣

采用專家評(píng)分，即可得出各個(gè)評(píng)價(jià)因素的專家評(píng)分，如表4所示。

表4 專家評(píng)分值

將每個(gè)因素的得分分別代入式 （5）～（8），可以得到各個(gè)因素的等級(jí)評(píng)價(jià)向量，進(jìn)而可以得到所有因素的等級(jí)評(píng)價(jià)矩陣R：

矩陣R中第1行表示因素u1（陰極保護(hù)）的隸屬度向量，同理其他7行依次為其余的7個(gè)因素的隸屬度向量。

2.5 模糊綜合評(píng)判

最后根據(jù)最大隸屬度原則，確定本例埋地管道腐蝕狀況等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果為中等。

[1]王凱全，王寧，張弛，等.城市天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)特征與肯特法的改進(jìn)[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，18（9）:153-157.

[2]姚安林.論我國管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略[J].天然氣工業(yè)，1999，19（4）:66-69.

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[6]梁保松，曹殿立.模糊數(shù)學(xué)及應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社，2007.

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[9]SAATYTL.The analytic hierarchy process[M].New York:McGraw–Hill，1980.

Application of Fuzzy Integrated Evaluation Method in Evaluating Corrosion State of Buried Pipeline

LIU Hua-wei（Changzhou Hanghua Gas Co.,Ltd.,Changzhou 213003， China），CHEN Yang

It is necessary to evaluate corrosion state of a buried pipeline to ensure its safe and reliable operation.In this paper,a fuzzy integrated evaluation model is established based on the fussy mathematics theory and the practical pipeline operation parameters.The result is represented in evaluation vector that decreases the errors induced by subjective marking only and enables the evaluation to be closer to actual situation.The detailed application procedure is described,which includes deducing element set and remark set for evaluating corrosion state of buried pipeline,determining element weight by asymptotic normalization coefficient （ANC） method,deducing single element evaluation matrix by subordination function method and performing integrated evaluation by maximum membership principle and obtaining evaluation grade.

buried pipeline;corrosion state;fussy integrated evaluation

TE988.2 O159

A

1001-2206（2011）05-0043-03

柳華偉 （1971-），男，江蘇常州人，工程師，1995年畢業(yè)于哈爾濱建筑大學(xué)，現(xiàn)從事城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作。

2010-10-08；

2011-06-09