石化裝備腐蝕速率異常變化的分析方法
【專利摘要】本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中采用瞬時腐蝕速率，不能夠真實的反映石化設(shè)備的腐蝕的狀況，提出了用腐蝕速率時間序列曲線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的瞬時腐蝕速率進(jìn)行分析。本發(fā)明的石化裝備腐蝕速率異常變化分析方法通過實時腐蝕速率時間序列曲線與標(biāo)準(zhǔn)的腐蝕速率時間序列曲線比對，及時發(fā)現(xiàn)腐蝕速率時間序列曲線的異常變化，從而確定腐蝕速率的異常改變，為及時采取防腐蝕措施提供指導(dǎo)。
【專利說明】石化裝備腐蝕速率異常變化的分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石化設(shè)備安全評估【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及通過石化設(shè)備的腐蝕速率異常變化分析，評估石化設(shè)備的風(fēng)險。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)統(tǒng)計，腐蝕每年造成的經(jīng)濟(jì)損失大約占到全國GDP的8%，石化行業(yè)是腐蝕問題比較突出的行業(yè)之一。尤其是近年來，我國大量進(jìn)口中東原油，原油品質(zhì)日益劣化，呈高酸、高硫、高含水量變化趨勢，使石化設(shè)備的腐蝕問題日趨嚴(yán)重，不僅腐蝕失效引起的非計劃性停產(chǎn)，會造成幾十萬甚至上百萬的損失，而且還可能造成安全事故，無法保證裝置的長周期運行，因此對于石化設(shè)備的腐蝕防護(hù)就顯得尤為重要。
[0003]目前，工業(yè)上常常采用“一脫三注”(原油脫鹽和注堿、注氨、注緩蝕劑)的防腐蝕措施用以緩解和控制石化設(shè)備和管線的腐蝕情況，為了使“一脫三注”達(dá)到最佳效果，就必須及時了解設(shè)備的實時腐蝕情況。同時，腐蝕分析也是設(shè)備剩余壽命預(yù)測、設(shè)備風(fēng)險評估的基礎(chǔ)。目前，各大石化企業(yè)都陸續(xù)開展了腐蝕監(jiān)測工作，并在重點設(shè)備上采用腐蝕探針等方法監(jiān)測實時腐蝕速率。但是，由于受工藝波動、數(shù)據(jù)采集環(huán)境等影響，實時腐蝕速率經(jīng)常發(fā)生較大的波動(而事實上，短時間內(nèi)的腐蝕速率是相對穩(wěn)定的)，因此，限制了其應(yīng)用的實用性，這也是目前實時腐蝕速率監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用中的一個瓶頸問題。因此，本發(fā)明提出將一段時間內(nèi)的腐蝕速率曲線分析代替瞬時腐蝕速率分析，從而弱化瞬間腐蝕速率波動帶來的不利影響，并通過腐蝕速率曲線變化分析及時發(fā)現(xiàn)腐蝕速率的異常改變，為及時采取防腐蝕措施提供指導(dǎo)，具有重要的實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中采用瞬時腐蝕速率，不能夠真實的反映石化設(shè)備的腐蝕的狀況，提出了用腐蝕速率時間序列曲線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的瞬時腐蝕速率進(jìn)行分析。本發(fā)明的石化裝備腐蝕速率異常變化分析方法通過實時腐蝕速率時間序列曲線與標(biāo)準(zhǔn)的腐蝕速率時間序列曲線比對，及時發(fā)現(xiàn)腐蝕速率時間序列曲線的異常變化，從而確定腐蝕速率的異常改變，為及時采取防腐蝕措施提供指導(dǎo)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)思路為:建立正常工藝條件下的標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序列曲線數(shù)據(jù)庫，并建立以測點ID號為索引的快速序列檢索機(jī)制；獲取當(dāng)前腐蝕速率時間序列曲線，與各標(biāo)準(zhǔn)時間序列曲線進(jìn)行對比分析，判斷當(dāng)前時間序列曲線是否異常；在設(shè)定時間周期內(nèi)，發(fā)生異常的時間序列曲線數(shù)量超過預(yù)設(shè)的一個閾值，進(jìn)行腐蝕速率異常變化提示。
[0006]本發(fā)明的具體的技術(shù)方案描述如下:
[0007]( I)建立標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序列曲線數(shù)據(jù)庫
[0008]對石化設(shè)備需要檢測各個重點測點(腐蝕速率測量點)進(jìn)行實時腐蝕監(jiān)測，取正常工藝條件下的一段時間內(nèi)，以時間段T為時間間隔的腐蝕速率時間序列曲線，作為標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序列曲線，存入數(shù)據(jù)庫。由于正常工藝條件下的時間序列曲線具有多樣化的特點，因此，需要在不同時刻多次取得時間序列曲線存入數(shù)據(jù)庫，即同一測點會有很多標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序列曲線。為加快時間序列的檢測，建立關(guān)于測點ID號的索引。數(shù)據(jù)庫以每個測點為單位，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。
[0009](2)異常腐蝕速率時間序列檢測
[0010]為提高檢測精度，采用動態(tài)時間彎曲方法進(jìn)行時間序列的比較。將當(dāng)前時間序列曲線，與數(shù)據(jù)庫中該測點的標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序列曲線進(jìn)行一一比對，當(dāng)動態(tài)時間彎曲距離超過預(yù)設(shè)的閾值，就認(rèn)為發(fā)生了異常變化。采用滑動窗口獲取測點，滑動窗口是一個滑動的時間窗口，窗口寬度與標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序列的時間長度一致，即取時間段T。
[0011](3)腐蝕速率異常變化判定
[0012]在設(shè)定的時間段內(nèi)，發(fā)生異常的腐蝕速率時間序列曲線數(shù)量超過預(yù)設(shè)的閾值，進(jìn)行腐蝕速率異常變化提醒。采用此方法的目的是降低個別噪聲數(shù)據(jù)引起的誤報。
[0013]本發(fā)明的有益效果是將一段時間內(nèi)的腐蝕速率曲線分析代替瞬時腐蝕速率分析，從而弱化瞬間腐蝕速率波動帶來的不利影響，克服了瞬時腐蝕速率分析實用性差的弱點；采用動態(tài)時間彎曲距離計算兩個腐蝕速率時間序列的相異度，提高了序列檢測的準(zhǔn)確性；通過一段時間內(nèi)發(fā)生異常的時間序列曲線數(shù)量超過給定的閾值，進(jìn)行腐蝕速率異常變化判定，提高了腐蝕速率變化檢測的有效性。
【具體實施方式】
[0014]本實施例以某企業(yè)二高壓乙烯管道彎頭處測點E110116JCL003 (ID號)為例說明本發(fā)明專利的具體實施過程。
[0015]本例中，序列曲線的時間長度取I天，時間段T取2小時，即每2時取一個腐蝕速率的測量值，因此，每條時間序列曲線由12個測量值構(gòu)成。實時監(jiān)測的腐蝕速率的時間序列的時間長度同樣取I天，時間段T取2個小時。
[0016]通過安裝在測點E110116JCL003處的腐蝕探針實時獲取腐蝕速率。在正常工藝條件下，多次取得時間長度為I天的腐蝕速率曲線，存入數(shù)據(jù)庫作為測點E110116JCL003的標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序列曲線，并建立起關(guān)于測點ID號E110116JCL003的索引。
[0017]以寬度為I天的時間滑動窗口獲得測點E110116JCL003當(dāng)前腐蝕速率時間序列曲線 Q=I0.2，0.25，0.15，0.27，0.22，0.24，0.3，0.25，0.22，0.23，0.3，0.2}，與數(shù)據(jù)庫中測點E110116JCL003的各個標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序列曲線進(jìn)行逐一比對，采用動態(tài)時間彎曲距離作為度量方法，計算兩個時間序列的相異度。其中一條標(biāo)準(zhǔn)序列曲線為C={0.23，0.2，0.27，0.23，0.26，0.22，0.26，0.25，0.21，0.20，0.25，0.3}，Q 和 C 的相異度計算過程如下:
[0018]①d(i, j) = | q「Cj | ,其中Qi表示Q中的第i個測量值(如q2=0.25), Cj表示C中的第j個測量值(如C3=0.27)；
[0019](2) r (i, j) =d (i, j) +min (r (i, j-1), r (1-1, j), r (1-1, j-1)),其 φ r (0, 0)=0,r (1，0)= r (0，I) = i 和 j 的值從 I 開始。
[0020]③Q和C的相異度用彎曲時間距離表示dDTW(Q，C)=r (12，12)。
[0021]如表I所示，根據(jù)上述公式以及Q和C的具體數(shù)值，計算過程如表I所列。上述計算可通過計算機(jī)程序快速實現(xiàn)，目前已有彎曲時間距離的標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)上述比對程序。
[0022]本例計算得到Q和C的相異度dDTW(Q，C)=0.34 (參見表1)，ε為用戶根據(jù)實際給出的最大允許變化量，這里取
[0023]ε =(0.23+0.2+0.27+0.23+0.26+0.22+0.26+0.25+0.21+0.20+0.25+0.3)*10%=0.288
[0024]因此，相異度dDTW (QjC) > ε，Q和C是不相似的。
[0025]通過比較發(fā)現(xiàn)，Q與數(shù)據(jù)庫中測點E110116JCL003任意一條標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序
列都不相似，因此，認(rèn)為當(dāng)前腐蝕速率時間序列Q是異常的。
[0026]在連續(xù)30次計算中，選取30個當(dāng)前監(jiān)測腐蝕速率時間序列曲線，當(dāng)前腐蝕速率時
間序列發(fā)生異常的占比超過50%，因此，判定腐蝕速率發(fā)生了變化，進(jìn)行報警提示。
[0027]上述計算還可以釆用計算機(jī)軟件進(jìn)行，釆用滑動窗口取數(shù)據(jù)，為了便于計算比對，
滑動時間窗口的寬度也是I天，也含12個測量值。
[0028]
【權(quán)利要求】
1.石化裝備腐蝕速率異常變化的分析方法，將需要檢測的石化設(shè)備的測點建立ID索引號，定時對測點進(jìn)行腐蝕速率檢測，其特征在于: 步驟一:建立標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序列曲線數(shù)據(jù)庫:在工藝條件下，以時間段T為間隔，建立腐蝕速率的時間序列曲線；多次采樣腐蝕速率的時間序列曲線，形成單個測點的腐蝕速率時間序列曲線數(shù)據(jù)庫； 步驟二:異常腐蝕速率時間序列的檢測:檢測測點的腐蝕速率，形成以時間段T為間隔的時間序列曲線； 步驟三:腐蝕速率時間序列曲線的比對:步驟二檢測的異常腐蝕速率時間序列與標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序列曲線數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序列曲線—進(jìn)行比對； 步驟四:腐蝕速率異常變化的判定:步驟三中的腐蝕速率時間序列曲線數(shù)量超過預(yù)設(shè)的闕值，進(jìn)行腐蝕速率異常變化的提醒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石化裝備腐蝕速率異常變化的分析方法，其特征在于:所述異常腐蝕速率時間序列曲線與標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序列曲線之間的比對采用動態(tài)時間彎曲距離計算方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石化裝備腐蝕速率異常變化的分析方法，其特征在于:需要檢測的設(shè)備的每個測點建立ID索引，各個測點ID建立數(shù)據(jù)庫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石化裝備腐蝕速率異常變化的分析方法，其特征在于:選取多組腐蝕速率時間序列曲線與標(biāo)準(zhǔn)腐蝕速率時間序列曲線進(jìn)行比對，腐蝕速率異常變化率超過1/2，進(jìn)行報警。
【文檔編號】G06F19/00GK103500273SQ201310440043
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】劉學(xué)軍, 蔣軍成, 王輝, 李翔 申請人:南京工業(yè)大學(xué)