[發明專利]一種常減壓設備中操作完整性平臺建立的方法

無效

• 申請號: 201310186576.7
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103246273A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 趙建平;肖凌桀
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華

1.一種常減壓設備中操作完整性平臺建立的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)計算機系統收集設備的設計數據、材料的性能數據、操作數據和實時監測的工藝數據；其中設計數據包括設備的筒體內徑D，筒體壁厚t_o；設備的材料性能數據包括材料的屈服強度σ_s，材料的抗拉強度σ_b；操作數據包括設備的操作溫度T，操作壓力P；實時監測的工藝數據包括總酸值TAN和硫含量S；

(2)建立約束方程，確定總酸值TAN和硫含量S的三層操作邊界；總酸值TAN指常減壓設備工作時中和1g工作物料所需氫氧化鉀的毫克值，硫含量S為常減壓設備工作時物料中硫元素按重量百分比的硫含量；

(3)實時監控步驟（1）中的總酸值TAN和硫含量S，一旦總酸值TAN和硫含量S超過步驟（2）中的三層操作邊界，即計算機系統進行設備報警。

2.根據權利要求1所述一種常減壓設備中操作完整性平臺建立的方法，其特征在于，步驟（2）中根據失效可能性F確定操作邊界：

根據失效可能性F范圍值的劃分，將操作邊界對應分為三層曲線：

第一層：目標值曲線，總酸值TAN和硫含量S在目標值曲線的范圍內，即設備的失效可能性等級不超過2級，失效可能性F范圍為0.000011～0.0001；

第二層：標準水平值曲線，總酸值TAN和硫含量S在目標值曲線和標準水平值曲線范圍內，即設備的失效可能性等級不超過3級，失效可能性F范圍為0.000101～0.001；

第三層：臨界值曲線，總酸值TAN和硫含量S在標準水平值曲線和臨界值曲線范圍內，即設備的失效可能性等級不超過4級，失效可能性F范圍0.001001～0.01；

其中失效可能性F采用如下公式計算：

F=F_G×F_E×F_M，

其中，F_G為同類設備平均失效概率，F_E為設備修正系數，F_M管理修正系數。

3.根據權利要求2所述一種常減壓設備中操作完整性平臺建立的方法，其特征在于，步驟（2）中根據以下步驟計算總酸值TAN和硫含量S的操作邊界，建立約束方程：

(a)建立極限狀態函數

其中，P表示設備操作壓力，D表示設備筒體內徑，t_o表示設備的筒體壁厚，表示設備的流變應力，V_總表示設備的腐蝕速率，a表示設備使用年度時間；

(b)計算設備的極限狀態函數均值μ_y；

(c)計算設備的極限狀態函數標準差σ_y；

(d)根據結構可靠度的一次二階矩法，確定設備的可靠度β，可靠度β采用如下公式計算：

β=μyσy;]]>

(e)采用如下公式計算設備的失效概率P_f：

Pf=12π∫-∞-βe(-t22)dt;]]>

(f)計算在該失效模式下的設備總的失效概率P(A)；

(g)根據以下公式計算設備修正系數F_E：

F_E=P(A)/F_c，

F_c表示累計通用失效可能性；

(h)確定設備總的腐蝕速率V_總：

V_總=V_環烷酸+V_硫+V_{環烷酸-硫}，

其中，V_環烷酸表示設備在單純環烷酸環境下的腐蝕速率，V_硫表示設備在單純硫環境下的腐蝕速率，V_{環烷酸-硫}為設備在環烷酸在硫抑制作用下的腐蝕速率；

設備在單純環烷酸環境下的腐蝕速率V_環烷酸的計算公式如下：

其中，k表示環烷酸腐蝕速率常數，B表示積分常數；

設備在單純硫境下的腐蝕速率V_硫計算公式如下：

V_硫=(-0.063×S²+0.562×S+0.687)×v₁，

其中，S表示硫含量，v₁表示設備在硫含量為0.6%環境下的硫腐蝕速率；

V_{環烷酸-硫}采用以下公式計算：

V_{環烷酸-硫}=V_環烷酸×U_硫，

其中，U_硫表示硫化物抑制腐蝕參數，

當設備工作環境溫度小于300℃時，U_硫=0.106-0.081×S，

當設備工作環境溫度介于300℃～400℃時，U_硫=-0.054+0.052×S，

(i)對于三層邊界值，建立約束方程

其中F'表示該邊界值下失效可能性F范圍最大值公式中總酸值TAN和硫含量S的三層操作邊界對應公式如下：

第一層：目標值曲線：F(S,TAN)=0.0001，

第二層：標準水平值曲線：F(S,TAN)=0.001，

第三層：臨界值曲線：F(S,TAN)=0.01。