在线实时预测加热炉炉管剩余寿命的方法和系统及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种在线实时预测加热炉炉管剩余寿命的方法和系统及设备。方法包括：获取加热炉炉管运行的相关数据，构建在不同的设计寿命下表示炉管的温度与应力关系的第一拟合函数，记为σ＝f(T)，以及，在不同的温度下表示炉管的应力与设计寿命关系的第二拟合函数，记为P

【技术实现步骤摘要】
在线实时预测加热炉炉管剩余寿命的方法和系统及设备


[0001]本专利技术涉及油田加热炉
，具体涉及一种在线实时预测加热炉炉管剩余寿命的方法和系统及设备。

技术介绍

[0002]油田加热炉是石油化工企业中广泛应用的重要生产设备，是一种通过燃料燃烧所产生的高温火焰与烟气作为热源对炉管中流动介质加热的装置。由于加热炉炉管外部使用火焰直接进行加热，炉管工况通常比较恶劣，如高温高压、易腐蚀、易结垢的工作环境，这些都可能导致炉管泄漏，炉管一旦泄露，极易造成着火爆炸等严重事故，将直接威胁生产和人身安全，给石油化工企业带来巨大损失。因此合理预测油田加热炉炉管剩余使用寿命，预防炉管损坏，保证其安全稳定运行，对石油化工企业正常生产有着重要意义。
[0003]现有的一些油田，加热炉控制系统大多数不具备炉管剩余寿命检测功能，仅有少部分加热炉通过试验建立短时持久强度的关系，利用外推法确定加热炉炉管在实际温度和应力下的剩余寿命，该方法的缺点非常明显，例如：预测时需要加热炉停工停产，持久试验耗时长、检测繁琐、推广困难等。另外还有少部分加热炉采用一些无损检测方法，如超声波检测裂纹长度、涡流检测渗碳层厚度等，来预估炉管的剩余使用寿命，但是只能做粗略的离线评估，计算结果可参考性较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种在线实时预测加热炉炉管剩余寿命的方法和系统及设备。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术第一方面提供一种在线实时预测加热炉炉管剩余寿命的方法，包括：获取加热炉炉管运行的相关数据，所述相关数据包括炉管的温度、设计寿命和应力以及对应关系；根据获取的相关数据，构建在不同的设计寿命下表示炉管的温度与应力关系的第一拟合函数，记为σ＝f(T)，其中，σ为应力，T为炉管温度；根据获取的相关数据，构建在不同的温度下表示炉管的应力与设计寿命关系的第二拟合函数，记为P
i
(σ)，P
i
(σ)为设计寿命，i取值不同对应不同的温度；采集加热炉已使用时长，根据已使用时长选择相应的第一拟合函数，计算得到相应的应力σ；采集加热炉炉管温度T1，根据炉管温度T1选择相应的第二拟合函数；建立Larson-Miller外推法关系式T1(C+log t
r
)＝P
i
(σ)；式中C为材料常数，t
r
为炉管剩余寿命；根据所述外推法关系式，求解得到炉管剩余寿命
[0006]进一步的，所述第一拟合函数具体为：σ＝A0×
T2+A1×
T+A2；其中，A0,A1,A2为函数的回归系数。
[0007]进一步的，所述构建在不同的设计寿命下表示炉管的温度与应力关系的第一拟合函数，包括：按照设计寿命分别为10万小时、6万小时、4万小时和2万小时，分别计算得到四
组回归系数，对应得到四种第一拟合函数；其中，当设计寿命为10万小时，A0＝0.003214，A1＝-3.583，A2＝1016；当设计寿命为6万小时，A0＝0.003282，A1＝-3.68，A2＝1051；当设计寿命为4万小时，A0＝0.003334，A1＝-3.756，A2＝1078；当设计寿命为2万小时，A0＝0.003459，A1＝-3.918，A2＝1134。
[0008]进一步的，所述第二拟合函数具体为：P
i
(σ)＝B0+B1logσ+B2(logσ)2，公式中B0,B1,B2为回归系数。
[0009]进一步的，按照步长10℃，从400℃到470℃，得到8组P
i
(σ)函数：
[0010][0011]进一步的，所述采集加热炉已使用时长，根据已使用时长选择相应的第一拟合函数，包括：将加热炉炉管已使用时长用年限year表示，根据year的范围选择第一拟合函数中的回归系数A0,A1,A2，规则如下：当0<year≤2时，A0＝0.003214，A1＝-3.583，A2＝1016；当2<year≤4时，A0＝0.003282，A1＝-3.68，A2＝1051；当4<year≤6时，A0＝0.003334，A1＝-3.756，A2＝1078；当6<year≤10时，A0＝0.003459，A1＝-3.918，A2＝1134。
[0012]进一步的，所述采集加热炉炉管温度T1，根据炉管温度T1选择相应的第二拟合函数，包括：采集加热炉炉管温度T1，根据T1从8组P
i
(σ)函数选择一组。
[0013]本专利技术第二方面，提供一种在线实时预测加热炉炉管剩余寿命的系统，包括：数据获取模块，用于获取加热炉炉管运行的相关数据，所述相关数据包括炉管的温度、设计寿命和应力以及对应关系；数据拟合模块，用于根据获取的相关数据，构建在不同的设计寿命下表示炉管的温度与应力关系的第一拟合函数，记为σ＝f(T)，其中，σ为应力，T为炉管温度；以及，构建在不同的温度下表示炉管的应力与设计寿命关系的第二拟合函数，记为P
i
(σ)，P
i
(σ)为炉管设计寿命，i取值不同对应不同的温度；计算模块，用于采集加热炉已使用时长，根据已使用时长选择相应的第一拟合函数，计算得到相应的应力σ；采集加热炉炉管温度T1，根据炉管温度T1选择相应的第二拟合函数；预测模块，用于建立Larson-Miller外推法关系式T1(C+log t
r
)＝P
i
(σ)；式中C为材料常数，t
r
为炉管剩余寿命；根据所述外推法关系式，求解得到炉管剩余寿命
[0014]本专利技术第三方面，提供一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有程序，所述程序包括计算机执行指令，当所述计算机设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述计算机执行指令，以使所述计算机设备执行如第一方面所述的在线实时预测加热炉炉管剩余寿命的方法。
[0015]本专利技术第四方面，提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一
个或多个程序包括计算机执行指令，所述计算机执行指令当被计算机设备执行时，使所述计算机设备执行如第一方面所述的在线实时预测加热炉炉管剩余寿命的方法。
[0016]从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：
[0017]本专利技术提供的方法，运用现场数据和拟合方法建立数学模型，计算加热炉炉管剩余寿命，能够很好的克服目前技术方法中存在的需要停工停产、重复试验、检测繁琐、只能粗略离线评估等缺点，原理简单、易实现和推广。而且，本专利技术方法计算复杂度低，容易编程实现，对硬件性能的要求较低。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0019]图1是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在线实时预测加热炉炉管剩余寿命的方法，其特征在于，包括：获取加热炉炉管运行的相关数据，所述相关数据包括炉管的温度、设计寿命和应力以及对应关系；根据获取的相关数据，构建在不同的设计寿命下表示炉管的温度与应力关系的第一拟合函数，记为σ＝f(T)，其中，σ为应力，T为炉管温度；根据获取的相关数据，构建在不同的温度下表示炉管的应力与设计寿命关系的第二拟合函数，记为P
i
(σ)，P
i
(σ)为设计寿命，i取值不同对应不同的温度；采集加热炉已使用时长，根据已使用时长选择相应的第一拟合函数，计算得到相应的应力σ；采集加热炉炉管温度T1，根据炉管温度T1选择相应的第二拟合函数；建立Larson-Miller外推法关系式T1(C+log t
r
)＝P
i
(σ)，式中C为材料常数，t
r
为炉管剩余寿命；根据所述外推法关系式，求解得到炉管剩余寿命2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一拟合函数具体为：σ＝A0×
T2+A1×
T+A2；其中，A0,A1,A2为函数的回归系数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构建在不同的设计寿命下表示炉管的温度与应力关系的第一拟合函数，包括：按照设计寿命分别为10万小时、6万小时、4万小时和2万小时，分别计算得到四组回归系数，对应得到四种第一拟合函数；其中，当设计寿命为10万小时，A0＝0.003214，A1＝-3.583，A2＝1016；当设计寿命为6万小时，A0＝0.003282，A1＝-3.68，A2＝1051；当设计寿命为4万小时，A0＝0.003334，A1＝-3.756，A2＝1078；当设计寿命为2万小时，A0＝0.003459，A1＝-3.918，A2＝1134。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二拟合函数具体为：P
i
(σ)＝B0+B1logσ+B2(logσ)2，公式中B0,B1,B2为回归系数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，按照步长10℃，从400℃到470℃，得到8组P
i
(σ)函数：6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采集加热炉已使用时长，根据已使用时长选择相应的第一拟合函数，包括：将加热炉炉管已使用时长用年限year表示，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永才，乔常明，梁功涛，
申请(专利权)人：深圳市佳运通电子有限公司，
类型：发明
国别省市：