[发明专利]基于序列趋势分析的石化腐蚀相似案例判别方法

说明书

技术领域

本发明属于石化设备安全评估技术领域，具体涉及石化设备腐蚀案例分析及腐蚀速率趋势分析。

背景技术

腐蚀广泛存在于石油、化工、冶金、轻工等工业部门。有资料显示，因腐蚀造成的损失约占国民生产总值的1%~4%，腐蚀给人类造成的危害和损失甚至超过风灾、火灾、水灾和地震等自然灾害的总和。特别是石油炼制和化学工业，其装置不仅要承受温度和压力的作用，还要在腐蚀介质条件下运行，所以腐蚀状况尤为严重，由腐蚀造成的损失也非常大。据统计，石化设备的失效中，大约40%的失效是由腐蚀原因引起的。因腐蚀而造成的设备跑冒滴漏，不仅影响了生产装置的生产周期，增加了生产成本，而且，还会因有毒物质的泄漏而污染环境，危害人类健康。

建立石化设备、管道腐蚀失效案例库可以为企业间搭建信息共享机制，防止同类腐蚀失效在不同企业间重复发生，最大限度地减少腐蚀造成的损失，同时也为设备典型损伤分级方法的研究提供了案例支撑，而且案例库的长期运行还可以为我国石化设备从设计到制造再到使用等相关环节提出相应的优化、改进建议，从根本上提高石化设备的安全性水平。目前，中石化、中石油、中海油等各大石化企业都已开始建立腐蚀失效案例库。

如何从腐蚀失效案例库发掘到具有相似腐蚀规律的案例是一个难题。这是因为影响腐蚀因素众多：有操作工艺条件，如操作温度、PH值及它们的波动范围；有介质特性，如硫值、盐含量和酸值；有设备、管道结构因素，如弯头、变径；以及是否有冲蚀现象等。如果采用的分析因素较少，得到的案例的腐蚀规律相差较大，借鉴意义不大；如果采用的分析因素较多，会遗漏掉一些有意义的相似案例，很多情况下，可能找不到相似案例。由于腐蚀机理复杂，影响因素众多，往往又因环境条件不同而各有差异，因此，如何有效地发掘具有相似腐蚀规律的案例是一个难题，但又是一个非常有意义的问题，具有重要实用价值。因此，本发明提出了一种基于序列趋势分析的腐蚀相似案例判别方法，可以有效地发现具有相似腐蚀规律的腐蚀案例。

发明内容

为解决因腐蚀机理复杂、影响因素众多而造成的挖掘相似腐蚀案例困难，提出了一种基于序列趋势分析的腐蚀相似案例判别方法，利用趋势特征能更好地对腐蚀速率时间序列的形态有一个准确的描述，更有利于反映腐蚀规律的相似性，能较准确地进行腐蚀案例相似性度量，在此基础上，再利用传统的少量重要腐蚀影响因素做进一步筛选，可以有效地发现具有相似腐蚀规律的腐蚀案例。本发明提出方法的过程如下：1）建立各腐蚀案例的腐蚀速率时间序列曲线；2）采用序列趋势分析方法得到各案例腐蚀速率趋势特征值；3）根据腐蚀速率趋势特征值对相似腐蚀规律案例进行初选；4）根据少量重要腐蚀速率影响因素进一步筛选相似腐蚀规律案例。

（1）建立各腐蚀案例的腐蚀速率时间序列曲线

目前，各石化企业都已经采取了包括在线监测、定点测厚等腐蚀监测技术，积累了大量腐蚀历史数据，为建立腐蚀案例的腐蚀速率时间序列曲线提供了现实基础。利用案例库中每个案例的历史腐蚀数据，为其建立腐蚀速率时间序列曲线。

（2）采用序列趋势分析方法得到各案例的腐蚀速率趋势特征值

首先利用时间序列曲线上极值点作为时间序列分段的自然分割点，通过比较当前点与其两侧相邻点的大小变化判断该点是否为自然分割点，提取该分割转折点（重要点）位置，同时将相邻重要点间各点的趋势值的平均值作为重要点分段的趋势值。然后，在各重要点分段内以步长为l(l小于整条序列所有重要点分段的最小长度)进行更小尺度的分段，接着以最小化两个目标函数                                                和为目的（表示整个时间序列的趋势值和各分段趋势值之间的误差，则表示分段趋势与整体趋势的不一致程度），通过判断小尺度与重要点分段的比率进行相邻小尺度分段的融合，并记录最终融合的总分段数r,以达到重要点和分段线性相结合的自底向上的线性逼近，从而使提取的趋势特征有较高的准确度。

（3）根据腐蚀速率趋势特征值对相似腐蚀规律案例进行初选

将检索案例同案例库中各个案例的腐蚀速率趋势特征值进行对比，找出不匹配趋势特征段数m，若m/r低于给定的阈值，则判定该两个腐蚀案例是相似的。其中，r为两个腐蚀案例腐蚀速率序列分段数的最小值。

（4）根据腐蚀速率影响因素进一步筛选相似腐蚀规律案例