一种数据驱动的承压设备设施动态风险和健康度评价方法技术

本发明专利技术公开了一种数据驱动的承压设备设施动态风险和健康度评价方法，属于承压设备设施风险评价技术领域，建立了数据驱动的石化设备设施实时动态风险和健康度评价模型，实时计算承压设备设施当前的动态风险等级和健康度等级；其中包括建立球化机理k模型、石墨化机理k模型、高温硫/环烷酸腐蚀机理k模型、硫氢化铵腐蚀机理k模型，通过引入失效可能性影响系数来动态的修正失效的可能性从而得到动态的风险等级。本发明专利技术应用动态的风险等级变化，尤其是风险由低一级风险向高一级风险变化时，系统能够自动给出失效可能性增高的影响因素，指导操作人员通过优化操作工艺参数等来降低承压设备设施运行风险，保证设备设施的运行安全性、可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种数据驱动的承压设备设施动态风险和健康度评价方法


[0001]本专利技术属于承压设备设施风险评价
，具体涉及一种数据驱动的承压设备设施动态风险和健康度评价方法。

技术介绍

[0002]目前，承压设备设施的完整性包括管理的完整性、技术的完整性。具体而言，承压设备设施开展RBI评估，主要是为了优化承压设备设施的检验策略、检验内容，减小设备运行风险，提高设备运行安全性和可靠性，设备风险评定等级主要用于指导承压设备设施停工后的检验和维护。但对于承压设备设施日常的操作、维护和检验，这种静态的风险等级和当前的操作温度、操作压力、操作流量和介质成分的变化等因素无关，RBI评估的静态风险等级对于日常的承压设备设施指导作用有增强和完善。
[0003]承压设备设施的风险动态计算是不间断长期开展基于风险的检验(RBI)评估的基础。在役承压设备设施受到温度、压力、流量以及工作介质变化的影响，其风险具有显著的动态属性，如加工处理原料的变化、操作工艺温度、操作工艺压力、操作工艺介质成分以及腐蚀与防护效果的变化，均会引起承压设备设施腐蚀失效可能性的变化。
[0004]目前的RBI技术可给出量化的风险及检验计划，奠定了风险控制与管理的基础，但在评估过程中，RBI计算设备风险所采用的参数如操作压力、操作温度、流速和介质成分、承压设备设施的壁厚和材料及材料成分等都是采用的设计值，所以计算出的风险是一个静态值。而设备实际运行中，RBI评估涉及的技术基础参数都是动态变化的，若用RBI静态风险表征当前设备设施的运行风险，与设备设施预测性维护、检验实际工作需求有一定的偏差，难以指导承压设备设施日常的运行操作和维护。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种数据驱动的承压设备设施动态风险和健康度评价方法，采用这种评价方法得出的设备风险等级能够用于指导日常的承压设备设施工艺优化操作。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种数据驱动的承压设备设施动态风险和健康度评价方法，包括如下步骤：
[0008]S1.实时采集承压设备设施的失效敏感特征参量数据，包括球化机理、石墨化机理、高温硫/环烷酸腐蚀机理、硫氢化铵腐蚀机理对应的监测参数数据；
[0009]S2.基于实时操作失效敏感特征参数值和设计失效敏感特征参数值，计算实时腐蚀速率、实时使用寿命；
[0010]S3.计算实时动态失效可能性影响因子k；
[0011]S4.基于实时动态失效可能性影响因子k，计算实时健康度；
[0012]S5.基于健康度评价准则，实时输出承压设备设施当前的健康度等级；
[0013]S6.基于实时动态失效可能性影响因子k和静态RBI评估失效可能性判别准则计算
动态失效可能性等级；
[0014]S7.基于静态RBI失效后果等级和动态失效可能性等级构建的动态RBI风险判别矩阵，计算并输出实时动态风险等级。
[0015]优选地，实时动态失效可能性影响因子k的计算公式为：
[0016][0017]其中，P
f0
＝f(α
10
,α
20
,α
30
,
…
,α
n0
)为设计条件下的石化设备设施失效的可能性，α
i0
(i＝1,2
…
，n)代表承压设备设施设计参数；P
f
＝f(α1,α2,α3,
…
,α
n
)为操作条件下的石化设备设施失效的可能性，α
i
(i＝1,2
…
，n)代表承压设备设施操作参数。
[0018]优选地，健康度的计算公式为：
[0019][0020]其中，α表示实时动态监测工艺技术参量的大小，f表示失效可能性大小，k表示设备实时动态失效可能性影响因子。
[0021]优选地，健康度评价准则采用模糊综合隶属度方法来统计分析并进行定义，将健康度划分为优秀、良好、允许、不允许四个健康状态，区间分别为[1,0.75)、[0.75,0.5)、[0.5,0.25)、[0.25,0)。
[0022]优选地，实时动态风险等级的计算公式为：
[0023]R(t)＝[k
·
P
f
(t)]×
C(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0024]其中，R(t)为承压设备设施实时动态风险，k为承压设备设施实时动态失效可能性影响因子，P
f
(t)是操作条件下的承压设备设施失效的可能性，C(t)为失效后果。
[0025]优选地，基于石墨化机理、高温硫/环烷酸腐蚀机理、硫氢化铵腐蚀机理、球化机理对应的监测参数数据分别构建了石墨化机理k模型、高温硫/环烷酸腐蚀机理k模型、硫氢化铵腐蚀机理k模型、球化机理k模型。
[0026]优选地，石墨化机理k模型的内容为：
[0027]使用寿命T(t)的计算公式为：
[0028]T(t)＝3.8
×
10
18
×
exp(
‑
0.0797
·
t)+1.08
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0029]石墨化机理对应的实时动态失效可能性影响因子k的计算公式为：
[0030][0031]其中，T(t)是使用寿命，t是实际操作下的工作温度，t0为设计温度。
[0032]优选地，高温硫/环烷酸腐蚀机理k模型的内容为：
[0033]高温硫/环烷酸腐蚀的失效敏感特征参数为操作温度、油品硫含量、酸值、气相H2S含量；腐蚀速率拟合公式为：
[0034][0035]高温硫/环烷酸腐蚀机理对应的实时动态失效可能性影响因子k的计算公式为：
[0036][0037]其中，f(t)是腐蚀速率，t是实际操作温度，t0为设计温度。
[0038]优选地，硫氢化铵腐蚀机理k模型的内容为：
[0039]硫氢化铵腐蚀机理敏感特征参数为氰根浓度，适用材料为碳钢，操作条件为：PH＞7，操作温度在(25～65)℃，NH4HS浓度大于2wt％；
[0040]氰根浓度大于20ppm时，腐蚀速率模型为：
[0041]f(α)＝0.01α
‑
0.15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0042]硫氢化铵腐蚀机理对应的实时动态失效可能性影响因子k的计算公式为：
[0043][0044]其中，f(α)为腐蚀速率，α为实际操作条件下氰根浓度，α0为设计条件下氰根浓度。
[0045]优选地，球化机理k模型的内容为：
[0046]球化机理参数为：材质碳钢和低合金钢，包括C
‑
0.5Mo、1Cr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据驱动的承压设备设施动态风险和健康度评价方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.实时采集承压设备设施的失效敏感特征参量数据，包括球化机理、石墨化机理、高温硫/环烷酸腐蚀机理、硫氢化铵腐蚀机理对应的监测参数数据；S2.基于实时操作失效敏感特征参数值和设计失效敏感特征参数值，计算实时腐蚀速率、实时使用寿命；S3.计算实时动态失效可能性影响因子k；S4.基于实时动态失效可能性影响因子k，计算实时健康度；S5.基于健康度评价准则，实时输出承压设备设施当前的健康度等级；S6.基于实时动态失效可能性影响因子k和静态RBI评估失效可能性判别准则计算动态失效可能性等级；S7.基于静态RBI失效后果等级和动态失效可能性等级构建的动态RBI风险判别矩阵，计算并输出实时动态风险等级。2.根据权利要求1所述数据驱动的承压设备设施动态风险和健康度评价方法，其特征在于，所述实时动态失效可能性影响因子k的计算公式为：其中，P
f0
＝f(α
10
,α
20
,α
30
,
…
,α
n0
)为设计条件下的石化设备设施失效的可能性，α
i0
(i＝1,2
…
，n)代表承压设备设施设计参数；P
f
＝f(α1,α2,α3,
…
,α
n
)为操作条件下的石化设备设施失效的可能性，α
i
(i＝1,2
…
，n)代表承压设备设施操作参数。3.根据权利要求2所述数据驱动的承压设备设施动态风险和健康度评价方法，其特征在于，所述健康度的计算公式为：其中，α表示实时动态监测工艺技术参量的大小，f表示失效可能性大小，k表示设备实时动态失效可能性影响因子。4.根据权利要求3所述数据驱动的承压设备设施动态风险和健康度评价方法，其特征在于，所述健康度评价准则采用模糊综合隶属度方法来统计分析并进行定义，将健康度划分为优秀、良好、允许、不允许四个健康状态，区间分别为[1,0.75)、[0.75,0.5)、[0.5,0.25)、[0.25,0)。5.根据权利要求2所述数据驱动的承压设备设施动态风险和健康度评价方法，其特征在于，所述实时动态风险等级的计算公式为：R(t)＝[k
·
P
f
(t)]
×
C(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)其中，R(t)为承压设备设施实时动态风险，k为承压设备设施实时动态失效可能性影响因子，P
f
(t)是操作条件下的承压设备设施失效的可能性，C(t)为失效后果。6.根据权利要求2所述数据驱动的承压设备设施动态风险和健康度评价方法，其特征
在于，基...

【专利技术属性】
技术研发人员：许述剑，屈定荣，韩磊，刘曦泽，
申请(专利权)人：中石化安全工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：