石化裝備腐蝕速率異常變化的分析方法
【專利摘要】本發明針對現有技術中采用瞬時腐蝕速率，不能夠真實的反映石化設備的腐蝕的狀況，提出了用腐蝕速率時間序列曲線代替傳統的瞬時腐蝕速率進行分析。本發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準的腐蝕速率時間序列曲線比對，及時發現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。
【專利說明】石化裝備腐蝕速率異常變化的分析方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于石化設備安全評估【技術領域】，具體涉及通過石化設備的腐蝕速率異常變化分析，評估石化設備的風險。
【背景技術】
[0002]據統計，腐蝕每年造成的經濟損失大約占到全國GDP的8%，石化行業是腐蝕問題比較突出的行業之一。尤其是近年來，我國大量進口中東原油，原油品質日益劣化，呈高酸、高硫、高含水量變化趨勢，使石化設備的腐蝕問題日趨嚴重，不僅腐蝕失效引起的非計劃性停產，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，因此對于石化設備的腐蝕防護就顯得尤為重要。
[0003]目前，工業上常常采用“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備和管線的腐蝕情況，為了使“一脫三注”達到最佳效果，就必須及時了解設備的實時腐蝕情況。同時，腐蝕分析也是設備剩余壽命預測、設備風險評估的基礎。目前，各大石化企業都陸續開展了腐蝕監測工作，并在重點設備上采用腐蝕探針等方法監測實時腐蝕速率。但是，由于受工藝波動、數據采集環境等影響，實時腐蝕速率經常發生較大的波動(而事實上，短時間內的腐蝕速率是相對穩定的)，因此，限制了其應用的實用性，這也是目前實時腐蝕速率監測系統應用中的一個瓶頸問題。因此，本發明提出將一段時間內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現腐蝕速率的異常改變，為及時采取防腐蝕措施提供指導，具有重要的實用價值。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有技術中采用瞬時腐蝕速率，不能夠真實的反映石化設備的腐蝕的狀況，提出了用腐蝕速率時間序列曲線代替傳統的瞬時腐蝕速率進行分析。本發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準的腐蝕速率時間序列曲線比對，及時發現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。
[0005]本發明的技術思路為:建立正常工藝條件下的標準腐蝕速率時間序列曲線數據庫，并建立以測點ID號為索引的快速序列檢索機制；獲取當前腐蝕速率時間序列曲線，與各標準時間序列曲線進行對比分析，判斷當前時間序列曲線是否異常；在設定時間周期內，發生異常的時間序列曲線數量超過預設的一個閾值，進行腐蝕速率異常變化提示。
[0006]本發明的具體的技術方案描述如下:
[0007]( I)建立標準腐蝕速率時間序列曲線數據庫
[0008]對石化設備需要檢測各個重點測點(腐蝕速率測量點)進行實時腐蝕監測，取正常工藝條件下的一段時間內，以時間段T為時間間隔的腐蝕速率時間序列曲線，作為標準腐蝕速率時間序列曲線，存入數據庫。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據庫，即同一測點會有很多標準腐蝕速率時間序列曲線。為加快時間序列的檢測，建立關于測點ID號的索引。數據庫以每個測點為單位，進行數據存儲。
[0009](2)異常腐蝕速率時間序列檢測
[0010]為提高檢測精度，采用動態時間彎曲方法進行時間序列的比較。將當前時間序列曲線，與數據庫中該測點的標準腐蝕速率時間序列曲線進行一一比對，當動態時間彎曲距離超過預設的閾值，就認為發生了異常變化。采用滑動窗口獲取測點，滑動窗口是一個滑動的時間窗口，窗口寬度與標準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]在設定的時間段內，發生異常的腐蝕速率時間序列曲線數量超過預設的閾值，進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據引起的誤報。
[0013]本發明的有益效果是將一段時間內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確性；通過一段時間內發生異常的時間序列曲線數量超過給定的閾值，進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]本實施例以某企業二高壓乙烯管道彎頭處測點E110116JCL003 (ID號)為例說明本發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個測量值構成。實時監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，存入數據庫作為測點E110116JCL003的標準腐蝕速率時間序列曲線，并建立起關于測點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}，與數據庫中測點E110116JCL003的各個標準腐蝕速率時間序列曲線進行逐一比對，采用動態時間彎曲距離作為度量方法，計算兩個時間序列的相異度。其中一條標準序列曲線為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，根據上述公式以及Q和C的具體數值，計算過程如表I所列。上述計算可通過計算機程序快速實現，目前已有彎曲時間距離的標準實現上述比對程序。
[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]通過比較發現，Q與數據庫中測點E110116JCL003任意一條標準腐蝕速率時間序
列都不相似，因此，認為當前腐蝕速率時間序列Q是異常的。
[0026]在連續30次計算中，選取30個當前監測腐蝕速率時間序列曲線，當前腐蝕速率時
間序列發生異常的占比超過50%，因此，判定腐蝕速率發生了變化，進行報警提示。
[0027]上述計算還可以釆用計算機軟件進行，釆用滑動窗口取數據，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備的測點建立ID索引號，定時對測點進行腐蝕速率檢測，其特征在于: 步驟一:建立標準腐蝕速率時間序列曲線數據庫: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據庫； 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準腐蝕速率時間序列曲線數據庫中的標準腐蝕速率時間序列曲線—進行比對； 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量超過預設的闕值，進行腐蝕速率異常變化的提醒。
2.根據權利要求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準腐蝕速率時間序列曲線之間的比對采用動態時間彎曲距離計算方法。
3.根據權利要求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:需要檢測的設備的每個測點建立ID索引，各個測點ID建立數據庫。
4.根據權利要求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準腐蝕速率時間序列曲線進行比對，腐蝕速率異常變化率超過1/2，進行報警。
【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 優先權日:2013年9月25日
【發明者】劉學軍, 蔣軍成, 王輝, 李翔 申請人:南京工業大學