石化装备腐蚀速率异常变化的分析方法
【专利摘要】本发明针对现有技术中采用瞬时腐蚀速率，不能够真实的反映石化设备的腐蚀的状况，提出了用腐蚀速率时间序列曲线代替传统的瞬时腐蚀速率进行分析。本发明的石化装备腐蚀速率异常变化分析方法通过实时腐蚀速率时间序列曲线与标准的腐蚀速率时间序列曲线比对，及时发现腐蚀速率时间序列曲线的异常变化，从而确定腐蚀速率的异常改变，为及时采取防腐蚀措施提供指导。
【专利说明】石化装备腐蚀速率异常变化的分析方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石化设备安全评估【技术领域】，具体涉及通过石化设备的腐蚀速率异常变化分析，评估石化设备的风险。
【背景技术】
[0002]据统计，腐蚀每年造成的经济损失大约占到全国GDP的8%，石化行业是腐蚀问题比较突出的行业之一。尤其是近年来，我国大量进口中东原油，原油品质日益劣化，呈高酸、高硫、高含水量变化趋势，使石化设备的腐蚀问题日趋严重，不仅腐蚀失效引起的非计划性停产，会造成几十万甚至上百万的损失，而且还可能造成安全事故，无法保证装置的长周期运行，因此对于石化设备的腐蚀防护就显得尤为重要。
[0003]目前，工业上常常采用“一脱三注”(原油脱盐和注碱、注氨、注缓蚀剂)的防腐蚀措施用以缓解和控制石化设备和管线的腐蚀情况，为了使“一脱三注”达到最佳效果，就必须及时了解设备的实时腐蚀情况。同时，腐蚀分析也是设备剩余寿命预测、设备风险评估的基础。目前，各大石化企业都陆续开展了腐蚀监测工作，并在重点设备上采用腐蚀探针等方法监测实时腐蚀速率。但是，由于受工艺波动、数据采集环境等影响，实时腐蚀速率经常发生较大的波动(而事实上，短时间内的腐蚀速率是相对稳定的)，因此，限制了其应用的实用性，这也是目前实时腐蚀速率监测系统应用中的一个瓶颈问题。因此，本发明提出将一段时间内的腐蚀速率曲线分析代替瞬时腐蚀速率分析，从而弱化瞬间腐蚀速率波动带来的不利影响，并通过腐蚀速率曲线变化分析及时发现腐蚀速率的异常改变，为及时采取防腐蚀措施提供指导，具有重要的实用价值。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术中采用瞬时腐蚀速率，不能够真实的反映石化设备的腐蚀的状况，提出了用腐蚀速率时间序列曲线代替传统的瞬时腐蚀速率进行分析。本发明的石化装备腐蚀速率异常变化分析方法通过实时腐蚀速率时间序列曲线与标准的腐蚀速率时间序列曲线比对，及时发现腐蚀速率时间序列曲线的异常变化，从而确定腐蚀速率的异常改变，为及时采取防腐蚀措施提供指导。
[0005]本发明的技术思路为:建立正常工艺条件下的标准腐蚀速率时间序列曲线数据库，并建立以测点ID号为索引的快速序列检索机制；获取当前腐蚀速率时间序列曲线，与各标准时间序列曲线进行对比分析，判断当前时间序列曲线是否异常；在设定时间周期内，发生异常的时间序列曲线数量超过预设的一个阈值，进行腐蚀速率异常变化提示。
[0006]本发明的具体的技术方案描述如下:
[0007]( I)建立标准腐蚀速率时间序列曲线数据库
[0008]对石化设备需要检测各个重点测点(腐蚀速率测量点)进行实时腐蚀监测，取正常工艺条件下的一段时间内，以时间段T为时间间隔的腐蚀速率时间序列曲线，作为标准腐蚀速率时间序列曲线，存入数据库。由于正常工艺条件下的时间序列曲线具有多样化的特点，因此，需要在不同时刻多次取得时间序列曲线存入数据库，即同一测点会有很多标准腐蚀速率时间序列曲线。为加快时间序列的检测，建立关于测点ID号的索引。数据库以每个测点为单位，进行数据存储。
[0009](2)异常腐蚀速率时间序列检测
[0010]为提高检测精度，采用动态时间弯曲方法进行时间序列的比较。将当前时间序列曲线，与数据库中该测点的标准腐蚀速率时间序列曲线进行一一比对，当动态时间弯曲距离超过预设的阈值，就认为发生了异常变化。采用滑动窗口获取测点，滑动窗口是一个滑动的时间窗口，窗口宽度与标准腐蚀速率时间序列的时间长度一致，即取时间段T。
[0011](3)腐蚀速率异常变化判定
[0012]在设定的时间段内，发生异常的腐蚀速率时间序列曲线数量超过预设的阈值，进行腐蚀速率异常变化提醒。采用此方法的目的是降低个别噪声数据引起的误报。
[0013]本发明的有益效果是将一段时间内的腐蚀速率曲线分析代替瞬时腐蚀速率分析，从而弱化瞬间腐蚀速率波动带来的不利影响，克服了瞬时腐蚀速率分析实用性差的弱点；采用动态时间弯曲距离计算两个腐蚀速率时间序列的相异度，提高了序列检测的准确性；通过一段时间内发生异常的时间序列曲线数量超过给定的阈值，进行腐蚀速率异常变化判定，提高了腐蚀速率变化检测的有效性。
【具体实施方式】
[0014]本实施例以某企业二高压乙烯管道弯头处测点E110116JCL003 (ID号)为例说明本发明专利的具体实施过程。
[0015]本例中，序列曲线的时间长度取I天，时间段T取2小时，即每2时取一个腐蚀速率的测量值，因此，每条时间序列曲线由12个测量值构成。实时监测的腐蚀速率的时间序列的时间长度同样取I天，时间段T取2个小时。
[0016]通过安装在测点E110116JCL003处的腐蚀探针实时获取腐蚀速率。在正常工艺条件下，多次取得时间长度为I天的腐蚀速率曲线，存入数据库作为测点E110116JCL003的标准腐蚀速率时间序列曲线，并建立起关于测点ID号E110116JCL003的索引。
[0017]以宽度为I天的时间滑动窗口获得测点E110116JCL003当前腐蚀速率时间序列曲线 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}，与数据库中测点E110116JCL003的各个标准腐蚀速率时间序列曲线进行逐一比对，采用动态时间弯曲距离作为度量方法，计算两个时间序列的相异度。其中一条标准序列曲线为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 的相异度计算过程如下:
[0018]①d(i, j) = | q「Cj | ,其中Qi表示Q中的第i个测量值(如q2=0.25), Cj表示C中的第j个测量值(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 的值从 I 开始。
[0020]③Q和C的相异度用弯曲时间距离表示dDTW(Q，C)=r (12，12)。
[0021]如表I所示，根据上述公式以及Q和C的具体数值，计算过程如表I所列。上述计算可通过计算机程序快速实现，目前已有弯曲时间距离的标准实现上述比对程序。
[0022]本例计算得到Q和C的相异度dDTW(Q，C)=0.34 (参见表1)，ε为用户根据实际给出的最大允许变化量，这里取
[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，相异度dDTW (QjC) > ε，Q和C是不相似的。
[0025]通过比较发现，Q与数据库中测点E110116JCL003任意一条标准腐蚀速率时间序
列都不相似，因此，认为当前腐蚀速率时间序列Q是异常的。
[0026]在连续30次计算中，选取30个当前监测腐蚀速率时间序列曲线，当前腐蚀速率时
间序列发生异常的占比超过50%，因此，判定腐蚀速率发生了变化，进行报警提示。
[0027]上述计算还可以釆用计算机软件进行，釆用滑动窗口取数据，为了便于计算比对，
滑动时间窗口的宽度也是I天，也含12个测量值。
[0028]
【权利要求】
1.石化装备腐蚀速率异常变化的分析方法，将需要检测的石化设备的测点建立ID索引号，定时对测点进行腐蚀速率检测，其特征在于: 步骤一:建立标准腐蚀速率时间序列曲线数据库:在工艺条件下，以时间段T为间隔，建立腐蚀速率的时间序列曲线；多次采样腐蚀速率的时间序列曲线，形成单个测点的腐蚀速率时间序列曲线数据库； 步骤二:异常腐蚀速率时间序列的检测:检测测点的腐蚀速率，形成以时间段T为间隔的时间序列曲线； 步骤三:腐蚀速率时间序列曲线的比对:步骤二检测的异常腐蚀速率时间序列与标准腐蚀速率时间序列曲线数据库中的标准腐蚀速率时间序列曲线—进行比对； 步骤四:腐蚀速率异常变化的判定:步骤三中的腐蚀速率时间序列曲线数量超过预设的闕值，进行腐蚀速率异常变化的提醒。
2.根据权利要求1所述的石化装备腐蚀速率异常变化的分析方法，其特征在于:所述异常腐蚀速率时间序列曲线与标准腐蚀速率时间序列曲线之间的比对采用动态时间弯曲距离计算方法。
3.根据权利要求1所述的石化装备腐蚀速率异常变化的分析方法，其特征在于:需要检测的设备的每个测点建立ID索引，各个测点ID建立数据库。
4.根据权利要求1所述的石化装备腐蚀速率异常变化的分析方法，其特征在于:选取多组腐蚀速率时间序列曲线与标准腐蚀速率时间序列曲线进行比对，腐蚀速率异常变化率超过1/2，进行报警。
【文档编号】G06F19/00GK103500273SQ201310440043
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】刘学军, 蒋军成, 王辉, 李翔 申请人:南京工业大学