通用石化裝置工程風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用

胡 謙，胡久韶，沈 燚，程 偉，余 進(jìn)

（合肥通用機(jī)械研究院有限公司國家壓力容器與管道安全工程技術(shù)研究中心，安徽合肥 230031）

0 引言

基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（RBI）[1]是從國外引進(jìn)的先進(jìn)的設(shè)備管理技術(shù)，通過該技術(shù)，可以有效識別企業(yè)裝置設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，提高企業(yè)設(shè)備管理水平，降低石化裝置設(shè)備檢維修費(fèi)用，該技術(shù)的引進(jìn)對于保障中國特種設(shè)備的在線安全運(yùn)行具有十分重要的意義。

該技術(shù)的應(yīng)用主要依賴國外的軟件分析平臺，如英國TISCHUK的T-OCA軟件、挪威DNV的ORBIT軟件、法國BV的RB.EYE軟件等?！巴ㄓ檬b置工程風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)”（簡稱“通用RBI軟件”）吸收、借鑒國外RBI技術(shù)研究應(yīng)用成果，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，結(jié)合我國RBI評估標(biāo)準(zhǔn)[2-7]，以及合肥通用機(jī)械研究院特種設(shè)備檢驗(yàn)站有限公司多年的風(fēng)險(xiǎn)評估、檢驗(yàn)檢測、失效分析、安全評定以及腐蝕試驗(yàn)積累的相關(guān)數(shù)據(jù)庫及經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)出了適合中國國情、且具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的風(fēng)險(xiǎn)評估軟件。目前該軟件已經(jīng)在國內(nèi)多家大型石化企業(yè)近千套裝置的RBI項(xiàng)目中得到應(yīng)用。本文介紹通用RBI軟件的研發(fā)背景、功能模塊和特點(diǎn)，展望通用RBI軟件的未來發(fā)展趨勢。

1 軟件研發(fā)背景

2003年3月，合肥通用機(jī)械研究院、BV公司、茂名石化組成項(xiàng)目組，采用BV公司的RB-eye軟件對茂名石化乙烯裂解裝置和加氫裂化裝置進(jìn)行RBI評估和應(yīng)用 ，這是我國石化企業(yè)首次對完整的石化裝置開展定量RBI評估和應(yīng)用工作，拉開了RBI技術(shù)在我國石化企業(yè)廣泛應(yīng)用的序幕。

由合肥通用機(jī)械研究院研發(fā)并擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的石化裝置風(fēng)險(xiǎn)評估軟件——“通用RBI軟件”于2008年研發(fā)成功并投入使用，該軟件2009年通過了國家質(zhì)檢總局組織的技術(shù)評審，完成了軟件著作權(quán)登記以及安徽省軟件評測中心的評測，并于2010年被評為安徽省重點(diǎn)新產(chǎn)品?！巴ㄓ肦BI軟件”不僅讓我國擺脫了對國外風(fēng)險(xiǎn)評估軟件的依賴，還為RBI技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。

2 軟件功能模塊

2.1 計(jì)算功能模塊

（1）失效模式的識別。軟件能夠根據(jù)設(shè)備材料、物流組分以及操作溫度、露點(diǎn)溫度等情況自動識別設(shè)備可能存在的腐蝕機(jī)理。

（2）損傷機(jī)理破壞率評估計(jì)算。失效模式損傷機(jī)理識別以后，需要對各損傷機(jī)理的破裂率進(jìn)行評估計(jì)算，軟件能根據(jù)用戶提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，如熱處理情況、流速、硬度、硫含量等數(shù)據(jù)，對有關(guān)減薄的損傷機(jī)理計(jì)算其腐蝕速率，對應(yīng)力腐蝕開裂、高溫氫腐蝕、脆化等相關(guān)損傷機(jī)理，計(jì)算其腐蝕敏感性（高、中、低、無）。

（3）失效可能性計(jì)算。軟件可根據(jù)設(shè)備類型（同類設(shè)備失效概率內(nèi)置為專家數(shù)據(jù)庫）、評估計(jì)算得出的損傷機(jī)理破壞率，歷史檢驗(yàn)情況以及工廠的管理情況，用公式Pf（t）=gff·D（t）·FMS計(jì)算設(shè)備的失效可能性。式中，Pf（t）表示失效可能性；gff表示設(shè)備基礎(chǔ)失效頻率（常數(shù)）；Df（t）是設(shè)備損傷修正系數(shù)；FMS是管理修正系數(shù)（同一工廠數(shù)值相同）。失效可能性等級劃分見表1。

（4）失效后果計(jì)算。失效后果采用面積后果進(jìn)行表征，且主要考慮毒性后果和可燃性后果。失效后果定量分析的目的是對設(shè)備潛在的失效后果進(jìn)行分級，面積后果等級劃分見表2。

（5）風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算主要根據(jù)失效可能性計(jì)算結(jié)果與失效后果計(jì)算結(jié)果確定最終的風(fēng)險(xiǎn)等級（圖1）。

（6）檢驗(yàn)策略制定。軟件可根據(jù)設(shè)備的失效模式或損傷機(jī)理、設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)狀況、以及設(shè)備的歷史檢驗(yàn)記錄有針對性的制定建議策略。軟件把檢驗(yàn)策略的類型分為四種：一般、理論、保守、首檢。

比如，針對有應(yīng)力腐蝕開裂傾向的設(shè)備，可采取MT（磁粉檢測）、PT（滲透）、UT（超聲檢測）等檢驗(yàn)手段，根據(jù)應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性以及風(fēng)險(xiǎn)大小（損傷因子決定失效可能性大?。┐_定其探傷比例，見表3。

表1 失效可能性等級劃分

表2 失效后果等級

2.2 管理功能模塊

（1）基礎(chǔ)信息管理?；A(chǔ)信息管理包括設(shè)備、管道數(shù)據(jù)的添加錄入、修改、刪除、查詢、排序、統(tǒng)計(jì)、臺賬的導(dǎo)入與導(dǎo)出，數(shù)據(jù)包括設(shè)計(jì)制造數(shù)據(jù)、工藝操作數(shù)據(jù)、檢驗(yàn)歷史數(shù)據(jù)以及其風(fēng)險(xiǎn)、失效模式、檢驗(yàn)策略等。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖

表3 開裂檢測有效性與探傷比例

（2）物流管理。RBI分析需要對裝置工藝流程圖進(jìn)行分析，對工藝流程進(jìn)行劃分，分成若干工藝流和腐蝕流并進(jìn)行編號，確定各個(gè)物流或腐蝕流的相關(guān)組分及含量，物流管理即對物流進(jìn)行添加、修改、刪除等操作。

（3）材料管理。材料牌號可自定義，添加、修改和刪除，軟件已內(nèi)置石油化工行業(yè)常見的金屬材料牌號。

（4）失效模式/損傷機(jī)理管理。損傷模式分為四類：腐蝕減薄、環(huán)境開裂、機(jī)械損傷、材料劣化。損傷機(jī)理可自定義、添加軟件沒有涉及到的損傷機(jī)理。

（5）物流組分管理。軟件已內(nèi)置煉油化工行業(yè)常見的物流組分，用戶可根據(jù)需要添加其他化工物質(zhì)，并加入其屬性參數(shù)信息。

（6）用戶管理。工廠可根據(jù)其組織機(jī)構(gòu)狀況設(shè)置用戶組，并設(shè)置其權(quán)限，對不同的用戶組或用戶設(shè)置不同權(quán)限，對不同的管理實(shí)體（如工廠、裝置、工段、設(shè)備等）設(shè)置查看、創(chuàng)建、修改、刪除等權(quán)限。

（7）專家數(shù)據(jù)庫后臺管理。軟件設(shè)計(jì)之初，已經(jīng)將專家數(shù)據(jù)庫集中放置在后臺數(shù)據(jù)庫中，用戶可以利用SQLserver軟件對專家數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理。

（8）檢驗(yàn)策略管理。設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算時(shí)，軟件已經(jīng)根據(jù)設(shè)備損傷機(jī)理情況、風(fēng)險(xiǎn)狀況以及歷史檢驗(yàn)情況有針對性的制定了檢驗(yàn)策略，如何用戶不滿意或有什么異議，可自行修改、刪除。

（9）圖形管理。軟件有較強(qiáng)的圖形處理功能，可對CAD文件進(jìn)行導(dǎo)入，并進(jìn)行在線編輯，而且可以將圖形元素與設(shè)備管道數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，方便用戶查看。用戶可將工藝流程圖、管道儀表流程圖、設(shè)備簡圖、設(shè)備展開圖導(dǎo)入到軟件中，方便共享、查看和編輯。

（10）文件管理。用戶可將與設(shè)備管道有關(guān)的其他文件導(dǎo)入到軟件數(shù)據(jù)庫中，方便共享、查找和集中管理，也可將本裝置曾經(jīng)發(fā)生的腐蝕案例錄至軟件中，方便數(shù)據(jù)共享和查找。

2.3 數(shù)據(jù)處理功能模塊

（1）數(shù)據(jù)導(dǎo)入/導(dǎo)出。一般來說，設(shè)備管理人員都有電子版的設(shè)備臺賬，軟件可以將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，方便設(shè)備管理人員的數(shù)據(jù)錄入工作。

（2）評估報(bào)告導(dǎo)出。軟件可根據(jù)計(jì)算出來的失效模式、風(fēng)險(xiǎn)狀況、檢驗(yàn)策略等自動生成評估報(bào)告。

（3）統(tǒng)計(jì)功能。軟件可對裝置設(shè)備管道整體的風(fēng)險(xiǎn)狀況、潛在的損傷機(jī)理情況以及檢驗(yàn)手段等內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，也可以根據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)內(nèi)容自行統(tǒng)計(jì)。

（4）查詢與篩選功能。軟件可根據(jù)數(shù)據(jù)庫中已有的各個(gè)字段進(jìn)行查詢篩選，直到篩選出想要的數(shù)據(jù)集合，然后對篩選出來的數(shù)據(jù)集合進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)導(dǎo)出等數(shù)據(jù)操作。

3 軟件的特點(diǎn)

3.1 國外軟件的不足

①較為昂貴；②均沒有實(shí)現(xiàn)漢化，界面不友好，使用不方便；③缺陷和問題得不到及時(shí)解決和更新，售后服務(wù)不方便；④不支持國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，不共享核心數(shù)據(jù)庫。

3.2 通用RBI軟件優(yōu)勢

（1）同時(shí)支持國外、國內(nèi)兩種標(biāo)準(zhǔn)的算法。同時(shí)支持API 581和GB/T 26610兩種算法，用戶可根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

（2）企業(yè)設(shè)備/管道臺賬導(dǎo)入功能?？梢詫⒃O(shè)備/管道臺賬導(dǎo)入軟件，大大降低了錄入數(shù)據(jù)的工作量。

（3）報(bào)告導(dǎo)出功能?？梢詫?dǎo)出excel和word報(bào)告，方便用戶編輯。

（4）實(shí)測腐蝕速率與理論腐蝕速率對比?？蓪?shí)測腐蝕速率與理論腐蝕速率進(jìn)行對比，方便分析，查找風(fēng)險(xiǎn)。

（5）自動生成檢驗(yàn)策略?？筛鶕?jù)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)情況自動生產(chǎn)檢驗(yàn)策略，用戶可根據(jù)實(shí)際情況選擇檢驗(yàn)策略類型：理論、一般、保守、首檢。

（6）增加腐蝕模塊。軟件增加了API 581標(biāo)準(zhǔn)中沒有的醋酸腐蝕和氯化銨垢下腐蝕等機(jī)理腐蝕速率的計(jì)算功能，其中醋酸腐蝕可替代有機(jī)酸腐蝕的計(jì)算。

（7）統(tǒng)計(jì)功能。軟件可對風(fēng)險(xiǎn)狀況、腐蝕機(jī)理、設(shè)備類型、檢驗(yàn)策略等自動統(tǒng)計(jì)，且可以導(dǎo)出報(bào)表。

（8）自定義功能。遇到?jīng)]有的物流或需要添加軟件沒有的腐蝕機(jī)理時(shí)，軟件可自定義添加物流或損傷機(jī)理。

（9）可對流程圖、設(shè)備展開圖進(jìn)行管理。軟件可以手動導(dǎo)入CAD圖形（流程圖、設(shè)備展開圖等），且可以編輯，方便用戶管理。

（10）可錄入裝置有關(guān)的腐蝕失效案例?？蓪㈨?xiàng)目人員收集的腐蝕失效案例錄入保持。

（11）增加了檢驗(yàn)報(bào)告的管理。可以對檢驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入管理，數(shù)據(jù)更為全面。

4 總結(jié)與展望

（1）對于軟件的計(jì)算功能，API 581的指導(dǎo)思想也明確，要求更多的專家干預(yù)，在失效模式識別方面，如果軟件不能識別，可以根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)對失效模式進(jìn)行添加刪除，對損傷機(jī)理的評估計(jì)算方面，如果專家認(rèn)為計(jì)算出來的腐蝕速率或敏感性不準(zhǔn)確，也可以通過專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。另外，對于最終的風(fēng)險(xiǎn)等級計(jì)算結(jié)果，專家也同樣可以進(jìn)行干預(yù)。

（2）伴隨著越來越多的企業(yè)進(jìn)行RBI評估，RBI評估軟件也需要不斷的朝著方便快捷、科學(xué)高效的方向完善，為RBI的應(yīng)用提供更好的技術(shù)支撐。

（3）由于目前RBI評估軟件存在評估結(jié)果趨于保守、無法反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的變化趨勢、關(guān)鍵參數(shù)超標(biāo)影響不清等問題，未來BRI軟件的發(fā)展趨勢亟需將RBI軟件同石化企業(yè)的LIMS、DCS、EM管理、在線監(jiān)測、腐蝕管理等系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，從中獲取工藝參數(shù)，以便及時(shí)、準(zhǔn)確地生成動態(tài)RBI分析數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)歷史風(fēng)險(xiǎn)波動趨勢并提出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，為石化裝置的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理提供更有效的保障。