基于序列趨勢(shì)分析的石化腐蝕相似案例判別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石化設(shè)備安全評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及石化設(shè)備腐蝕案例分析及腐蝕 速率趨勢(shì)分析。
【背景技術(shù)】
[0002] 腐蝕廣泛存在于石油、化工、冶金、輕工等工業(yè)部門。有資料顯示，因腐蝕造成的損 失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的1%~4%，腐蝕給人類造成的危害和損失甚至超過風(fēng)災(zāi)、火災(zāi)、水災(zāi)和 地震等自然災(zāi)害的總和。特別是石油煉制和化學(xué)工業(yè)，其裝置不僅要承受溫度和壓力的作 用，還要在腐蝕介質(zhì)條件下運(yùn)行，所以腐蝕狀況尤為嚴(yán)重，由腐蝕造成的損失也非常大。據(jù) 統(tǒng)計(jì)，石化設(shè)備的失效中，大約40%的失效是由腐蝕原因引起的。因腐蝕而造成的設(shè)備跑冒 滴漏，不僅影響了生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)周期，增加了生產(chǎn)成本，而且，還會(huì)因有毒物質(zhì)的泄漏而 污染環(huán)境，危害人類健康。
[0003] 建立石化設(shè)備、管道腐蝕失效案例庫(kù)可以為企業(yè)間搭建信息共享機(jī)制，防止同類 腐蝕失效在不同企業(yè)間重復(fù)發(fā)生，最大限度地減少腐蝕造成的損失，同時(shí)也為設(shè)備典型損 傷分級(jí)方法的研究提供了案例支撐，而且案例庫(kù)的長(zhǎng)期運(yùn)行還可以為我國(guó)石化設(shè)備從設(shè)計(jì) 到制造再到使用等相關(guān)環(huán)節(jié)提出相應(yīng)的優(yōu)化、改進(jìn)建議，從根本上提高石化設(shè)備的安全性 水平。目前，中石化、中石油、中海油等各大石化企業(yè)都已開始建立腐蝕失效案例庫(kù)。
[0004] 如何從腐蝕失效案例庫(kù)發(fā)掘到具有相似腐蝕規(guī)律的案例是一個(gè)難題。這是因?yàn)橛?響腐蝕因素眾多：有操作工藝條件，如操作溫度、PH值及它們的波動(dòng)范圍；有介質(zhì)特性，如 硫值、鹽含量和酸值；有設(shè)備、管道結(jié)構(gòu)因素，如彎頭、變徑；以及是否有沖蝕現(xiàn)象等。如果 采用的分析因素較少，得到的案例的腐蝕規(guī)律相差較大，借鑒意義不大；如果采用的分析因 素較多，會(huì)遺漏掉一些有意義的相似案例，很多情況下，可能找不到相似案例。由于腐蝕機(jī) 理復(fù)雜，影響因素眾多，往往又因環(huán)境條件不同而各有差異，因此，如何有效地發(fā)掘具有相 似腐蝕規(guī)律的案例是一個(gè)難題，但又是一個(gè)非常有意義的問題，具有重要實(shí)用價(jià)值。因此， 本發(fā)明提出了一種基于序列趨勢(shì)分析的腐蝕相似案例判別方法，可以有效地發(fā)現(xiàn)具有相似 腐蝕規(guī)律的腐蝕案例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決因腐蝕機(jī)理復(fù)雜、影響因素眾多而造成的挖掘相似腐蝕案例困難，提出了 一種基于序列趨勢(shì)分析的腐蝕相似案例判別方法，利用趨勢(shì)特征能更好地對(duì)腐蝕速率時(shí)間 序列的形態(tài)有一個(gè)準(zhǔn)確的描述，更有利于反映腐蝕規(guī)律的相似性，能較準(zhǔn)確地進(jìn)行腐蝕案 例相似性度量，在此基礎(chǔ)上，再利用傳統(tǒng)的少量重要腐蝕影響因素做進(jìn)一步篩選，可以有效 地發(fā)現(xiàn)具有相似腐蝕規(guī)律的腐蝕案例。本發(fā)明提出方法的過程如下：1)建立各腐蝕案例的 腐蝕速率時(shí)間序列曲線；2)采用序列趨勢(shì)分析方法得到各案例腐蝕速率趨勢(shì)特征值；3)根 據(jù)腐蝕速率趨勢(shì)特征值對(duì)相似腐蝕規(guī)律案例進(jìn)行初選；4)根據(jù)少量重要腐蝕速率影響因素 進(jìn)一步篩選相似腐蝕規(guī)律案例。
[0006] ( 1)建立各腐蝕案例的腐蝕速率時(shí)間序列曲線 目前，各石化企業(yè)都已經(jīng)采取了包括在線監(jiān)測(cè)、定點(diǎn)測(cè)厚等腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)，積累了大量 腐蝕歷史數(shù)據(jù)，為建立腐蝕案例的腐蝕速率時(shí)間序列曲線提供了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。利用案例庫(kù)中 每個(gè)案例的歷史腐蝕數(shù)據(jù)，為其建立腐蝕速率時(shí)間序列曲線。
[0007] (2)采用序列趨勢(shì)分析方法得到各案例的腐蝕速率趨勢(shì)特征值 首先利用時(shí)間序列曲線上極值點(diǎn)作為時(shí)間序列分段的自然分割點(diǎn)，通過比較當(dāng)前點(diǎn)與 其兩側(cè)相鄰點(diǎn)的大小變化判斷該點(diǎn)是否為自然分割點(diǎn)，提取該分割轉(zhuǎn)折點(diǎn)（重要點(diǎn)）位置， 同時(shí)將相鄰重要點(diǎn)間各點(diǎn)的趨勢(shì)值的平均值作為重要點(diǎn)分段的趨勢(shì)值。然后，在各重要點(diǎn) 分段內(nèi)以步長(zhǎng)為7 (/小于整條序列所有重要點(diǎn)分段的最小長(zhǎng)度）進(jìn)行更小尺度的分段，接 著以最小化兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)El和E2為目的(表示整個(gè)時(shí)間序列的趨勢(shì)值和各分段趨勢(shì)值之 間的誤差，E2則表示分段趨勢(shì)與整體趨勢(shì)的不一致程度)，通過判斷小尺度&與重要點(diǎn)分 段的以比率進(jìn)行相鄰小尺度分段的融合，并記錄最終融合的總分段數(shù)r，以達(dá)到重要點(diǎn)和 分段線性相結(jié)合的自底向上的線性逼近，從而使提取的趨勢(shì)特征有較高的準(zhǔn)確度。
[0008] (3)根據(jù)腐蝕速率趨勢(shì)特征值對(duì)相似腐蝕規(guī)律案例進(jìn)行初選 將檢索案例同案例庫(kù)中各個(gè)案例的腐蝕速率趨勢(shì)特征值進(jìn)行對(duì)比，找出不匹配趨勢(shì)特 征段數(shù)?，若低于給定的閾值，則判定該兩個(gè)腐蝕案例是相似的。其中，r為兩個(gè)腐蝕案 例腐蝕速率序列分段數(shù)的最小值。
[0009] (4)根據(jù)腐蝕速率影響因素進(jìn)一步篩選相似腐蝕規(guī)律案例 根據(jù)原料硫值、鹽含量、酸值、操作溫度和材質(zhì)等重要腐蝕速率影響因素進(jìn)一步篩選， 得到相似腐蝕規(guī)律案例。本發(fā)明的有益效果是：克服了當(dāng)前相似腐蝕規(guī)律案例挖掘困難的 問題，通過腐蝕速率序列趨勢(shì)對(duì)比，對(duì)具有相似腐蝕規(guī)律的案例進(jìn)行初選，然后根據(jù)少量重 要腐蝕速率影響因素進(jìn)一步篩選，有效地發(fā)現(xiàn)具有相似腐蝕規(guī)律的腐蝕案例。具有相似腐 蝕變化趨勢(shì)的案例分析，對(duì)于典型損傷分級(jí)方法的研究，以及為石化設(shè)備從設(shè)計(jì)到制造再 到使用等相關(guān)環(huán)節(jié)提出相應(yīng)的優(yōu)化、改進(jìn)建議都具有重要的意義。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 以某企業(yè)二高壓乙烯管道腐蝕案例E3011為例說明本專利的實(shí)施過程。本例中， 序列曲線的時(shí)間長(zhǎng)度T取2年，每1個(gè)月取一個(gè)測(cè)量值，因此，每條曲線由24個(gè)測(cè)量值構(gòu)成。
[0011] (1)根據(jù)乙烯管道腐蝕案例E3011歷史腐蝕速率數(shù)據(jù)，得到腐蝕速率時(shí)間序列曲
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于序列趨勢(shì)分析的石化腐蝕相似案例判別方法，其特征在于：建立各腐蝕案例的 腐蝕速率時(shí)間序列，采用序列趨勢(shì)分析方法得到各案例腐蝕速率趨勢(shì)特征值，根據(jù)腐蝕速 率趨勢(shì)特征值對(duì)相似腐蝕規(guī)律案例進(jìn)行初選，進(jìn)一步根據(jù)少量重要腐蝕速率影響因素進(jìn)行 篩選得到相似腐蝕規(guī)律案例。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于序列趨勢(shì)分析的石化腐蝕相似案例判別方法，其特征在 于：采用序列趨勢(shì)分析方法得到各案例的腐蝕速率趨勢(shì)特征值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于序列趨勢(shì)分析的石化腐蝕相似案例判別方法，其特征在 于；利用時(shí)間序列上極值點(diǎn)作為時(shí)間序列分段的自然分割點(diǎn)（重要點(diǎn))，將相鄰重要點(diǎn)間各 點(diǎn)的趨勢(shì)值的平均值作為重要點(diǎn)分段的趨勢(shì)值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于序列趨勢(shì)分析的石化腐蝕相似案例判別方法，其特征在 于；在各重要點(diǎn)分段內(nèi)進(jìn)行更小尺度的分段，W最小化兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行相鄰分段融合，采 取重要點(diǎn)和分段線性相結(jié)合的線性逼近來提取案例腐蝕速率趨勢(shì)特征值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于序列趨勢(shì)分析的石化腐蝕相似案例判別方法，其特征在 于：根據(jù)腐蝕速率趨勢(shì)特征值對(duì)相似腐蝕規(guī)律案例進(jìn)行初選。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于序列趨勢(shì)分析的石化腐蝕相似案例判別方法，其特征在 于：將兩個(gè)案例的腐蝕速率趨勢(shì)特征值進(jìn)行對(duì)比，找出不匹配趨勢(shì)特征段數(shù)?，若化冷低于 給定的闊值，則判定該兩個(gè)腐蝕案例是相似的，其中，r為兩個(gè)腐蝕案例腐蝕速率序列分段 數(shù)的最小值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于序列趨勢(shì)分析的石化腐蝕相似案例判別方法，建立各腐蝕案例的腐蝕速率時(shí)間序列曲線；采用序列趨勢(shì)分析方法得到各案例腐蝕速率趨勢(shì)特征值；根據(jù)腐蝕速率趨勢(shì)特征值對(duì)相似腐蝕規(guī)律案例進(jìn)行初選；進(jìn)一步根據(jù)少量重要腐蝕速率影響因素進(jìn)行篩選得到具有相似腐蝕規(guī)律的案例。本發(fā)明解決了因腐蝕機(jī)理復(fù)雜、影響因素眾多而造成的挖掘相似腐蝕案例困難問題，本發(fā)明利用趨勢(shì)特征能更好地對(duì)腐蝕速率時(shí)間序列的形態(tài)有一個(gè)準(zhǔn)確的描述，更有利于反映腐蝕規(guī)律的相似性，能較準(zhǔn)確地進(jìn)行腐蝕案例相似性度量，在此基礎(chǔ)上，再利用傳統(tǒng)的少量重要腐蝕影響因素做進(jìn)一步篩選，可以有效地發(fā)現(xiàn)具有相似腐蝕規(guī)律的腐蝕案例。
【IPC分類】G06F17-30
【公開號(hào)】CN104679762
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310620411
【發(fā)明人】劉學(xué)軍, 劉瑞琴, 李斌, 張軍強(qiáng), 徐新艷, 陸淑娟
【申請(qǐng)人】劉學(xué)軍
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年11月29日