煤制油生产线受电压暂降影响的评估方法、介质及系统与流程

本发明涉及煤制油生产技术领域，尤其涉及一种煤制油生产线受电压暂降影响的评估方法、介质及系统。

背景技术：

现如今电压暂降成为困扰各个企业正常生产的一大问题，而在煤制油生产流程中，大量的敏感设备的投入，这些敏感设备为优质生产埋下了隐患，当发生电压暂降时敏感设备将会受影响从而停机导致生产中断或者导致事故，对这些事故造成的损失进行评估是目前较为重要的一环。现有技术对煤制油生产流程中的电压暂降对生产的影响缺少简单有效的评估方法。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种煤制油生产线受电压暂降影响的评估方法、介质及系统，以解决现有技术缺少简单有效的评估煤制油生产线受电压暂降的影响的问题。

第一方面，提供一种煤制油生产线受电压暂降影响的评估方法，包括：预设煤制油生产线的暂降电压-综合过程免疫时间的对应关系；预估下一时间段的电压暂降次数以及每次对应的电压暂降参数，其中，所述电压暂降参数包括：暂降电压和暂降电压的持续时间；在预估的所述电压暂降参数下，对所述煤制油生产线进行电压暂降试验，获取对应的所述煤制油生产线的实际的综合过程免疫时间；根据所述预设的对应关系，以及所述实际的综合过程免疫时间，确定所述煤制油生产线的生产过程的中断次数；计算所述煤制油生产线的生产过程单次中断导致的经济损失值以及所述中断次数的乘积，得到所述煤制油生产线受电压暂降影响的经济总损失值。

第二方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的煤制油生产线受电压暂降影响的评估方法。

第三方面，提供一种煤制油生产线受电压暂降影响的评估系统，包括：第二方面实施例所述的计算机可读存储介质。

这样，本发明实施例中，通过对煤制油生产线的工艺流程进行细分，列举出关键敏感设备，采用故障树的方法用以表征各个设备之间的逻辑联系，利用综合过程免疫时间表征整个生产过程对电压暂降的综合免疫能力，具有准确性，在工程实际运用中具有一定的可行性，减少工作量，对经济评估具有参考意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的煤制油生产线的生产流程图；

图2是本发明实施例的煤制油生产线的主要阶段示意图；

图3是本发明实施例的煤制油生产线的空分阶段的主要装置示意图；

图4是本发明实施例的煤制油生产线受电压暂降影响的评估方法的流程图；

图5是本发明实施例的过程免疫时间示意图；

图6是本发明实施例的煤制油生产线的中断故障树示意图；

图7是本发明实施例的与门和或门的逻辑关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种煤制油生产线受电压暂降影响的评估方法。在煤的液化中，包括了煤的气化的内容，而煤的液化途径主要包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。煤液化运用最多的就是煤制油行业，其中间接液化的最多。由于直接液化反应条件相对苛刻，煤种适用范围窄，不仅氢耗量大，而且相关工艺不成熟，工作较为不稳定。因此，本发明实施例只针对间接液化的方法。

煤制油生产线的生产流程如图1所示，其主要过程为：先将氧气与煤经过处理后产生的水煤浆在气化炉中进行不完全反应，生成一氧化碳和氢气。由于煤是混合物，其中的其他元素会产生二氧化硫等杂质气体，故需要再经过净化处理，得到纯度较高的一氧化碳和氢气的合成气，之后在温度为270℃～350℃左右，压力为2.5mpa的费托(f-t)合成炉中，在催化剂的加速下合成出相关油品或化工产品。其中，用于合成柴油燃料的典型f-t催化反应依次包括：煤的气化及煤气净化、变换和脱碳；f-t合成反应；油品加工等三个步骤。在通过气化炉之后，出来的是粗合成气，主要含有一氧化碳、二氧化碳、氢气、二氧化硫、三氧化硫、硫化氢、羰基硫等，以及一些粉尘。为了将一氧化碳和氢气分离出来，需要再将粗合成气打入净化装置中，将杂质气体和酸性气体脱除之后才能得到合格的净合成气。净化变化主要是将杂质气体中的含硫气体去除，经过硫回收的阶段之后将硫元素制成硫磺可以作为产品卖出去，而净化后的气体之后在相应的温度压力条件下，在催化剂的影响下将一氧化碳和氢气转化为相应的有机化合物。在这个流程中电压暂降是使流程中断的一个较大的威胁。

煤制油的工艺流程复杂，但是可以大致分为几个阶段进行：氧气制备阶段，煤浆制备阶段，净化变化，费托合成，加氢提质，而厂务系统又包括通风系统，水冷系统，原料煤输送过程，混合搅拌过程，如图2所示。

其中，氧气制备阶段较为独立，如图3所示，其在空分装置中进行，空分装置简单来说就是通过空压机将空气压缩，然后再筛除掉水分、二氧化碳、碳氢化合物等杂质后，再根据气体的沸点不同的原理将空气分离，就可以在空分塔顶部得到纯度较高的氮气，而在塔底部就得到了纯度较高的氧气。这就实现了氮氧分离，在整个环节中通过空分氧泵装置来进行氧气传输。

在煤制油的过程中，较多使用到的是一些电动机类和变频器类的设备，当发生电压暂降时会导致电动机速度降低或转矩变化甚至在严重的时候会使电动机停机，导致生产过程中断。对于大部分用电器而言，都有一盒正常工作电压范围，变频器也不例外，例如对于一台380v的低压变频器，其所可以允许的最低工作电压不能低于270v，当由于电网受到某种影响而导致电压凹陷时，变频器中的直流母线电压由于也相应跌落，这时变频器的前电压保护功能就会立即启动，在失压或者停电之后保证变频器继续工作一小段时间td，如果失压或停电时间to＜td，在这段时间内，变频器将会平稳过渡运行不会停机。但是若失压或停电时间to＞td，超过了这个限制值，变频器的自我保护将停止运行。不同生产家会有不同的限制值，但是一般情况下td都在15～25ms，只要电压暂降较为强烈时，to都在几秒钟以上，变频器自我保护将停止运行，使电动机停止运行。

以上这些设备在煤制油工艺流程中遭受电压暂降时将会直接导致过程中断或者使产品质量下降，例如当高压煤浆泵发生电压暂降时会使氧煤比上升，使得产品质量下降。而空分系统在煤制油中是一个重要环节，它承担着氧气制备，当空气压缩机(空压机)出现电压暂降时，会间接导致煤料燃烧不完全，直接导致co和h2的产出。以下列出部分敏感设备，以及其在该工艺流程中的作用。

(1)气化炉：将煤作为燃料，送入气化炉中进行一氧化碳和氢气的制造。气化炉的温度一般是在1500℃。高压的气化炉把煤气化，整个煤制油的最重点的核心也是第一步的气化。煤炭实际上是个混合物，包含碳氢氧氮硫，把煤磨成粉之后与氧气发生不完全反应生成一氧化碳和氢气。当电压暂降发生时，由于煤浆和氧气配比不同使其产品不良。

(2)高压煤浆泵：实现煤浆吸入和打出。实质是作为电动机，而控制其的变频器更易受电压暂降干扰。

(3)空分装置：首先把空气放在极低温环境下冷却为液态，又由于不同的气体的沸点不同，利用这个物理特性可以逐步分离出氧气、氮气、氩气等气体。其装置中的空压机(空气压缩机，实质是电动机)会受电压暂降影响。

(4)空分氧泵：在空分装置中起着输送氧气的作用的一个装置，其中含有变频器，而当电压暂降较为强烈，超过变频器自我保护时间时会导致氧泵直接跳停，使得气体流量小导致压缩机出口超压。

(5)碎煤机：粉碎大颗粒煤块，实质是电动机会受电压暂降影响。

(6)加氢反应器：作用是使渣油加氢转化为轻质油，从而生产出汽油、柴油等的重要一环，是生产线的“心脏”。其中的防爆电机在遭受电压暂降时会停机从而导致新氢供应中断，从而导致生产过程中断。

(7)变频驱动的电机：类似于风机、水泵、皮带、搅拌器等电机类的负荷占化工厂负荷的80％以上，一旦变频器遭遇电压暂降而故障，在这时用于输出信号的控制电路将会停止输出，驱动电路接收不到信号将会停止工作，这时电动机将失去动力，造成通风系统中断，水冷系统中断，原料煤输送过程中断，混合搅拌过程中断等后果，严重时将触发整个工艺连锁，引发整条产线的大停机。

基于上述对煤制油生产线的介绍，如图4所示，本发明实施例的评估方法包括如下的步骤：

步骤s1：预设煤制油生产线的暂降电压-综合过程免疫时间的对应关系。

对于已经运行的生产线，可通过已有的电能质量监测数据及其对生产过程的影响信息确定对应关系。

对于新投运的生产过程，则需要基于相似的生产过程进行仿真、计算和经验来确定对应关系。

例如，获取之前若干时间段(每一时间段可以是每一年)的暂降电压及在暂降电压下实测的综合过程免疫时间，从而得到暂降电压-综合过程免疫时间的对应关系。具体的，可以通过x轴为暂降电压，y轴为综合过程免疫时间将对应关系以曲线的形式表示，更加直观。

步骤s2：预估下一时间段的电压暂降次数以及每次对应的电压暂降参数。

其中，电压暂降参数包括：暂降电压和暂降电压的持续时间。下一时间段的长度可根据实际情况确定，一般的，下一时间段确定为下一年。一般的，下一时间段的电压暂降次数以及每次对应的电压暂降参数采用下一时间段的上一时间段的实际的电压暂降次数以及每次对应的电压暂降参数。例如，下一年的电压暂降次数以及每次对应的电压暂降参数采用本年度的电压暂降次数以及每次对应的电压暂降参数。

步骤s3：在预估的电压暂降参数下，对煤制油生产线进行电压暂降试验，获取对应的煤制油生产线的实际的综合过程免疫时间。

具体的，该步骤包括如下的过程：

(1)根据煤制油生产线建立煤制油生产线的生产过程的中断故障树。

采用生产过程的中断故障树来分析煤制油生产线中的各个关键设备之间的逻辑关系以及当设备故障时对生产流程产生的影响。故障树是以各种“门”的形式来表征各个生产过程之间的关系，其中较为常用的即“与门”与“或门”，“与门”代表的意思即当一过程以下的所有过程都发生故障或中断时，才会导致更高级的过程发生故障或终端断，而“或门”代表当一过程以下的所有过程只要有一个过程故障即会导致上一级的过程中断。

具体的，使用故障树分析法，首先将煤制油生产线的整个生产过程分解为若干生产过程，对每个生产过程收集其所有相关设备并形成设备清单。该清单应该尽可能详细，包含所有可能影响到各个生产过程的全部设备，包括各种控制器和测量设备等。然后将生产过程分为若干个功能单元或等级。功能等级划分的多少取决于生产过程的复杂度。最上层可以是整个生产过程；向下可以依据功能划分为不同的系统；最底层的等级是各个设备及其需要考虑的过程参数。基于前述的煤制油生产线的描述，建立的中断故障树如图6所示，中断故障树的过程按照从下到上的顺序划分第一级、第二级、第三级和第四级；其中，第一级的过程包括：空气压缩过程和氮氧分离过程，第二级的过程包括：空分过程和煤浆制备过程；第三级的过程包括：气化过程和煤浆制备过程；第四级的过程包括：费托合成过程和加氢提质过程。

通过建立故障树，可以更好的表征各个工艺流程、设备之间的逻辑关系，并且为之后的计算综合pit打下基础。

(2)在预估的电压暂降参数下，对煤制油生产线进行电压暂降试验，获取对应的煤制油生产线的各过程的过程免疫时间。

由于不可能兼顾到所有受到电压暂降影响的设备，各过程的过程免疫时间主要由该过程的关键设备体现，这样可提高实用性。具体的，过程免疫时间(processimmunitytime，pit)的定义为：过程经受电压暂降后，过程参数(过程参数是指生产过程中为使生产正常运转需要控制的一些参数，如气压、水压、温度、转速等)超过允许限制值的时间。从过程参数的角度看，pit建立了生产过程中某个设备与过程参数之间的联系，这个设备包含了设备本身机器保护控制设备。

为了方便测试，pit定义了发生短时中断(代表了最严重的情况)某个设备对于过程参数的免疫时间。过程中断事故分为两个发展阶段，如图5所示。t0是电压暂降起始时刻；t1是设备故障时刻(暂降持续时间大于设备耐受时间)，在这段时间内，如果电压暂降被消除，则设备不会受到影响，继续正常工作；t2是过程中断时刻。设备所分为的两个阶段中的第一阶段为：设备耐受时间，该阶段内设备未故障，参数维持正常。这是由于设备中具有一些维持手段，例如维持电容的存在使得设备的过程参数不会立即下降；第二阶段为：参数变化时间，由于设备无法穿越暂降而故障，参数在外界环境影响下品质逐渐下降，直至超过允许限值，在这段时间内如果电压暂降被消除，设备依旧会受到影响但是不至于停机，需要经过一段时间才能恢复到原来正常工作状态。因此，pit时间即pit＝t2-t0。

某个设备可能与多种过程参数相关，某个参数又可能取决于多种设备。通过现场试验，获取各个设备的pit，确定各个设备对应的过程参数的正常运行值、上限值和下限值。获得了正常运行值、上限值和下限值后，在条件不允许的情况下，对于相同的设备也可以不进行试验，可通过这些参数确定pit，一般参考下限值获得。

(3)根据中断故障树和各过程的过程免疫时间，确定实际的综合过程免疫时间。

具体的，该步骤包括如下的过程：

a、确定中断故障树的同级过程之间的逻辑关系。

如前所述，逻辑关系包括“与门”和“非门”两种，如图7所示。本发明实施例的中断故障树的同级过程之间的逻辑关系均为或门关系。

b、根据逻辑关系，确定实际的综合过程免疫时间。

一个生产过程的综合pit值的大小最终是由构成其的各个关键设备以及生产流程决定的，最基本的两类分为：

第一类：当由“与门”构成的生产过程，其综合pit为：综合pit＝max{pit1,pit2……pitn}。

第二类：当由“或门”构成的生产过程，其综合pit为：综合pit＝min{pit1,pit2……pitn}。

由于本发明实施例的逻辑关系均为或门关系，则实际的综合过程免疫时间为中断故障树的所有过程的过程免疫时间中的最小过程免疫时间。

步骤s4：根据预设的对应关系，以及实际的综合过程免疫时间，确定煤制油生产线的生产过程的中断次数。

具体的，该步骤包括如下的过程包括：

(1)遍历预设关系，获取实际的综合过程免疫时间对应的暂降电压对应的预设关系中的综合过程免疫时间。

(2)若实际的综合过程免疫时间大于预设关系中的综合过程免疫时间，则记为中断。

通过实测得到各个暂降程度下敏感设备的pit，接着可以进一步得到不同暂降程度的综合pit值，最终即可获得实际的综合pit。具体可将对应关系画成曲线，只要实际的综合pit在暂降电压对应的综合pit的曲线以下，就不会导致过程中断，在曲线的上方则将会使得过程发生中断。

(3)统计中断的次数的和，得到煤制油生产线的生产过程的中断次数。

步骤s5：计算煤制油生产线的生产过程单次中断导致的经济损失值以及中断次数的乘积，得到煤制油生产线受电压暂降影响的经济总损失值。

煤制油生产线的电压暂降所造成的损失可以分为两大类：直接经济损失以及间接经济损失。

其中，直接经济损失(记为c1)是由于生产活动中的电压暂降造成的人员、设备和财产损失,以及产生的次品废物的费用，其中包括下列具体损失：废品损失、停工损失、重启动成本、设备成本四个类型。所以电压暂降所造成的直接经济损失就是以上四种损失加起来的结果，可根据具体生产线情况得到，具体到本发明实施例中可使用上一时间段(例如，上一年)的单次损失数据。

其中，间接经济损失(记为c2)是由于受到电压暂降的影响，导致行业生产出现次品或者废品，从而导致利润比原定少，间接经济损失主要包括两个部分：减产利润损失和次品造成的损失，可根据具体生产线情况得到，具体到本发明实施例中可使用上一时间段(例如，上一年)的单次损失数据。

电压暂降导致的经济损失值即以上二者相加，则单次电压暂降所导致的经济损失值可表示为：c＝c1+c2。

下一时间段内煤制油生产线受电压暂降影响的经济总损失值为：

c总＝nc。

n为下一时间段内(例如一年)的中断次数。

本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施例所述的煤制油生产线受电压暂降影响的评估方法。

本发明实施例还公开了一种煤制油生产线受电压暂降影响的评估系统，包括：如上述实施例所述的计算机可读存储介质。

综上，本发明实施例，通过对煤制油生产线的工艺流程进行细分，列举出关键敏感设备，采用故障树的方法用以表征各个设备之间的逻辑联系，利用综合过程免疫时间表征整个生产过程对电压暂降的综合免疫能力，具有准确性，在工程实际运用中具有一定的可行性，减少工作量，对经济评估具有参考意义。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。