通用石化裝置工程風險分析系統研發與應用

胡 謙，胡久韶，沈 燚，程 偉，余 進

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

0 引言

基于風險的檢驗（RBI）[1]是從國外引進的先進的設備管理技術，通過該技術，可以有效識別企業裝置設備風險，提高企業設備管理水平，降低石化裝置設備檢維修費用，該技術的引進對于保障中國特種設備的在線安全運行具有十分重要的意義。

該技術的應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置工程風險分析系統”（簡稱“通用RBI 軟件”）吸收、借鑒國外RBI 技術研究應用成果，并在此基礎上進行創新，結合我國RBI 評估標準[2-7]，以及合肥通用機械研究院特種設備檢驗站有限公司多年的風險評估、檢驗檢測、失效分析、安全評定以及腐蝕試驗積累的相關數據庫及經驗，研發出了適合中國國情、且具有完全自主知識產權的風險評估軟件。目前該軟件已經在國內多家大型石化企業近千套裝置的RBI 項目中得到應用。本文介紹通用RBI 軟件的研發背景、功能模塊和特點，展望通用RBI 軟件的未來發展趨勢。

1 軟件研發背景

2003 年3 月，合肥通用機械研究院、BV 公司、茂名石化組成項目組，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行RBI 評估和應用，這是我國石化企業首次對完整的石化裝置開展定量RBI 評估和應用工作，拉開了RBI 技術在我國石化企業廣泛應用的序幕。

由合肥通用機械研究院研發并擁有自主知識產權的石化裝置風險評估軟件——“通用RBI 軟件”于2008 年研發成功并投入使用，該軟件2009 年通過了國家質檢總局組織的技術評審，完成了軟件著作權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新產品?！巴ㄓ肦BI 軟件”不僅讓我國擺脫了對國外風險評估軟件的依賴，還為RBI 技術在我國的廣泛應用提供了技術支撐。

2 軟件功能模塊

2.1 計算功能模塊

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

（2）損傷機理破壞率評估計算。失效模式損傷機理識別以后，需要對各損傷機理的破裂率進行評估計算，軟件能根據用戶提供的相關數據，如熱處理情況、流速、硬度、硫含量等數據，對有關減薄的損傷機理計算其腐蝕速率，對應力腐蝕開裂、高溫氫腐蝕、脆化等相關損傷機理，計算其腐蝕敏感性（高、中、低、無）。

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

（4）失效后果計算。失效后果采用面積后果進行表征，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備潛在的失效后果進行分級，面積后果等級劃分見表2。

（5）風險計算。風險的計算主要根據失效可能性計算結果與失效后果計算結果確定最終的風險等級（圖1）。

（6）檢驗策略制定。軟件可根據設備的失效模式或損傷機理、設備的風險狀況、以及設備的歷史檢驗記錄有針對性的制定建議策略。軟件把檢驗策略的類型分為四種：一般、理論、保守、首檢。

比如，針對有應力腐蝕開裂傾向的設備，可采取MT（磁粉檢測）、PT（滲透）、UT（超聲檢測）等檢驗手段，根據應力腐蝕開裂的敏感性以及風險大?。〒p傷因子決定失效可能性大小）確定其探傷比例，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）基礎信息管理?；A信息管理包括設備、管道數據的添加錄入、修改、刪除、查詢、排序、統計、臺賬的導入與導出，數據包括設計制造數據、工藝操作數據、檢驗歷史數據以及其風險、失效模式、檢驗策略等。

圖1 風險矩陣圖

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行分析，對工藝流程進行劃分，分成若干工藝流和腐蝕流并進行編號，確定各個物流或腐蝕流的相關組分及含量，物流管理即對物流進行添加、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，軟件已內置石油化工行業常見的金屬材料牌號。

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

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

（6）用戶管理。工廠可根據其組織機構狀況設置用戶組，并設置其權限，對不同的用戶組或用戶設置不同權限，對不同的管理實體（如工廠、裝置、工段、設備等）設置查看、創建、修改、刪除等權限。

（7）專家數據庫后臺管理。軟件設計之初，已經將專家數據庫集中放置在后臺數據庫中，用戶可以利用SQLserver 軟件對專家數據庫進行管理。

（8）檢驗策略管理。設備風險計算時，軟件已經根據設備損傷機理情況、風險狀況以及歷史檢驗情況有針對性的制定了檢驗策略，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。軟件有較強的圖形處理功能，可對CAD 文件進行導入，并進行在線編輯，而且可以將圖形元素與設備管道數據關聯，方便用戶查看。用戶可將工藝流程圖、管道儀表流程圖、設備簡圖、設備展開圖導入到軟件中，方便共享、查看和編輯。

（10）文件管理。用戶可將與設備管道有關的其他文件導入到軟件數據庫中，方便共享、查找和集中管理，也可將本裝置曾經發生的腐蝕案例錄至軟件中，方便數據共享和查找。

2.3 數據處理功能模塊

（1）數據導入/導出。一般來說，設備管理人員都有電子版的設備臺賬，軟件可以將這些數據導入數據庫，方便設備管理人員的數據錄入工作。

（2）評估報告導出。軟件可根據計算出來的失效模式、風險狀況、檢驗策略等自動生成評估報告。

（3）統計功能。軟件可對裝置設備管道整體的風險狀況、潛在的損傷機理情況以及檢驗手段等內容進行統計，也可以根據導出的數據內容自行統計。

（4）查詢與篩選功能。軟件可根據數據庫中已有的各個字段進行查詢篩選，直到篩選出想要的數據集合，然后對篩選出來的數據集合進行統計、數據導出等數據操作。

3 軟件的特點

3.1 國外軟件的不足

①較為昂貴；②均沒有實現漢化，界面不友好，使用不方便；③缺陷和問題得不到及時解決和更新，售后服務不方便；④不支持國內標準，不共享核心數據庫。

3.2 通用RBI 軟件優勢

（1）同時支持國外、國內兩種標準的算法。同時支持API 581 和GB/T 26610 兩種算法，用戶可根據實際情況選擇合適的計算標準。

（2）企業設備/管道臺賬導入功能?？梢詫⒃O備/管道臺賬導入軟件，大大降低了錄入數據的工作量。

（3）報告導出功能?？梢詫С鰁xcel 和word 報告，方便用戶編輯。

（4）實測腐蝕速率與理論腐蝕速率對比?？蓪崪y腐蝕速率與理論腐蝕速率進行對比，方便分析，查找風險。

（5）自動生成檢驗策略?？筛鶕O備風險情況自動生產檢驗策略，用戶可根據實際情況選擇檢驗策略類型：理論、一般、保守、首檢。

（6）增加腐蝕模塊。軟件增加了API 581 標準中沒有的醋酸腐蝕和氯化銨垢下腐蝕等機理腐蝕速率的計算功能，其中醋酸腐蝕可替代有機酸腐蝕的計算。

（7）統計功能。軟件可對風險狀況、腐蝕機理、設備類型、檢驗策略等自動統計，且可以導出報表。

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

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

（10）可錄入裝置有關的腐蝕失效案例?？蓪㈨椖咳藛T收集的腐蝕失效案例錄入保持。

（11）增加了檢驗報告的管理?？梢詫z驗報告進行數據錄入管理，數據更為全面。

4 總結與展望

（1）對于軟件的計算功能，API 581 的指導思想也明確，要求更多的專家干預，在失效模式識別方面，如果軟件不能識別，可以根據專家經驗對失效模式進行添加刪除，對損傷機理的評估計算方面，如果專家認為計算出來的腐蝕速率或敏感性不準確，也可以通過專家經驗進行調整。另外，對于最終的風險等級計算結果，專家也同樣可以進行干預。

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

（3）由于目前RBI 評估軟件存在評估結果趨于保守、無法反應風險的變化趨勢、關鍵參數超標影響不清等問題，未來BRI 軟件的發展趨勢亟需將RBI 軟件同石化企業的LIMS、DCS、EM 管理、在線監測、腐蝕管理等系統關聯，從中獲取工藝參數，以便及時、準確地生成動態RBI 分析數據，呈現歷史風險波動趨勢并提出風險預警，為石化裝置的設備風險管理提供更有效的保障。