通用石化装置工程风险分析系统研发与应用

胡 谦，胡久韶，沈 燚，程 伟，余 进

（合肥通用机械研究院有限公司国家压力容器与管道安全工程技术研究中心，安徽合肥 230031）

0 引言

基于风险的检验（RBI）[1]是从国外引进的先进的设备管理技术，通过该技术，可以有效识别企业装置设备风险，提高企业设备管理水平，降低石化装置设备检维修费用，该技术的引进对于保障中国特种设备的在线安全运行具有十分重要的意义。

该技术的应用主要依赖国外的软件分析平台，如英国TISCHUK 的T-OCA 软件、挪威DNV 的ORBIT 软件、法国BV 的RB.EYE 软件等。“通用石化装置工程风险分析系统”（简称“通用RBI 软件”）吸收、借鉴国外RBI 技术研究应用成果，并在此基础上进行创新，结合我国RBI 评估标准[2-7]，以及合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司多年的风险评估、检验检测、失效分析、安全评定以及腐蚀试验积累的相关数据库及经验，研发出了适合中国国情、且具有完全自主知识产权的风险评估软件。目前该软件已经在国内多家大型石化企业近千套装置的RBI 项目中得到应用。本文介绍通用RBI 软件的研发背景、功能模块和特点，展望通用RBI 软件的未来发展趋势。

1 软件研发背景

2003 年3 月，合肥通用机械研究院、BV 公司、茂名石化组成项目组，采用BV 公司的RB-eye 软件对茂名石化乙烯裂解装置和加氢裂化装置进行RBI 评估和应用，这是我国石化企业首次对完整的石化装置开展定量RBI 评估和应用工作，拉开了RBI 技术在我国石化企业广泛应用的序幕。

由合肥通用机械研究院研发并拥有自主知识产权的石化装置风险评估软件——“通用RBI 软件”于2008 年研发成功并投入使用，该软件2009 年通过了国家质检总局组织的技术评审，完成了软件著作权登记以及安徽省软件评测中心的评测，并于2010 年被评为安徽省重点新产品。“通用RBI 软件”不仅让我国摆脱了对国外风险评估软件的依赖，还为RBI 技术在我国的广泛应用提供了技术支撑。

2 软件功能模块

2.1 计算功能模块

（1）失效模式的识别。软件能够根据设备材料、物流组分以及操作温度、露点温度等情况自动识别设备可能存在的腐蚀机理。

（2）损伤机理破坏率评估计算。失效模式损伤机理识别以后，需要对各损伤机理的破裂率进行评估计算，软件能根据用户提供的相关数据，如热处理情况、流速、硬度、硫含量等数据，对有关减薄的损伤机理计算其腐蚀速率，对应力腐蚀开裂、高温氢腐蚀、脆化等相关损伤机理，计算其腐蚀敏感性（高、中、低、无）。

（3）失效可能性计算。软件可根据设备类型（同类设备失效概率内置为专家数据库）、评估计算得出的损伤机理破坏率，历史检验情况以及工厂的管理情况，用公式Pf（t）=gff·D（t）·FMS计算设备的失效可能性。式中，Pf（t）表示失效可能性；gff 表示设备基础失效频率（常数）；Df（t）是设备损伤修正系数；FMS是管理修正系数（同一工厂数值相同）。失效可能性等级划分见表1。

（4）失效后果计算。失效后果采用面积后果进行表征，且主要考虑毒性后果和可燃性后果。失效后果定量分析的目的是对设备潜在的失效后果进行分级，面积后果等级划分见表2。

（5）风险计算。风险的计算主要根据失效可能性计算结果与失效后果计算结果确定最终的风险等级（图1）。

（6）检验策略制定。软件可根据设备的失效模式或损伤机理、设备的风险状况、以及设备的历史检验记录有针对性的制定建议策略。软件把检验策略的类型分为四种：一般、理论、保守、首检。

比如，针对有应力腐蚀开裂倾向的设备，可采取MT（磁粉检测）、PT（渗透）、UT（超声检测）等检验手段，根据应力腐蚀开裂的敏感性以及风险大小（损伤因子决定失效可能性大小）确定其探伤比例，见表3。

表1 失效可能性等级划分

表2 失效后果等级

2.2 管理功能模块

（1）基础信息管理。基础信息管理包括设备、管道数据的添加录入、修改、删除、查询、排序、统计、台账的导入与导出，数据包括设计制造数据、工艺操作数据、检验历史数据以及其风险、失效模式、检验策略等。

图1 风险矩阵图

表3 开裂检测有效性与探伤比例

（2）物流管理。RBI 分析需要对装置工艺流程图进行分析，对工艺流程进行划分，分成若干工艺流和腐蚀流并进行编号，确定各个物流或腐蚀流的相关组分及含量，物流管理即对物流进行添加、修改、删除等操作。

（3）材料管理。材料牌号可自定义，添加、修改和删除，软件已内置石油化工行业常见的金属材料牌号。

（4）失效模式/损伤机理管理。损伤模式分为四类：腐蚀减薄、环境开裂、机械损伤、材料劣化。损伤机理可自定义、添加软件没有涉及到的损伤机理。

（5）物流组分管理。软件已内置炼油化工行业常见的物流组分，用户可根据需要添加其他化工物质，并加入其属性参数信息。

（6）用户管理。工厂可根据其组织机构状况设置用户组，并设置其权限，对不同的用户组或用户设置不同权限，对不同的管理实体（如工厂、装置、工段、设备等）设置查看、创建、修改、删除等权限。

（7）专家数据库后台管理。软件设计之初，已经将专家数据库集中放置在后台数据库中，用户可以利用SQLserver 软件对专家数据库进行管理。

（8）检验策略管理。设备风险计算时，软件已经根据设备损伤机理情况、风险状况以及历史检验情况有针对性的制定了检验策略，如何用户不满意或有什么异议，可自行修改、删除。

（9）图形管理。软件有较强的图形处理功能，可对CAD 文件进行导入，并进行在线编辑，而且可以将图形元素与设备管道数据关联，方便用户查看。用户可将工艺流程图、管道仪表流程图、设备简图、设备展开图导入到软件中，方便共享、查看和编辑。

（10）文件管理。用户可将与设备管道有关的其他文件导入到软件数据库中，方便共享、查找和集中管理，也可将本装置曾经发生的腐蚀案例录至软件中，方便数据共享和查找。

2.3 数据处理功能模块

（1）数据导入/导出。一般来说，设备管理人员都有电子版的设备台账，软件可以将这些数据导入数据库，方便设备管理人员的数据录入工作。

（2）评估报告导出。软件可根据计算出来的失效模式、风险状况、检验策略等自动生成评估报告。

（3）统计功能。软件可对装置设备管道整体的风险状况、潜在的损伤机理情况以及检验手段等内容进行统计，也可以根据导出的数据内容自行统计。

（4）查询与筛选功能。软件可根据数据库中已有的各个字段进行查询筛选，直到筛选出想要的数据集合，然后对筛选出来的数据集合进行统计、数据导出等数据操作。

3 软件的特点

3.1 国外软件的不足

①较为昂贵；②均没有实现汉化，界面不友好，使用不方便；③缺陷和问题得不到及时解决和更新，售后服务不方便；④不支持国内标准，不共享核心数据库。

3.2 通用RBI 软件优势

（1）同时支持国外、国内两种标准的算法。同时支持API 581 和GB/T 26610 两种算法，用户可根据实际情况选择合适的计算标准。

（2）企业设备/管道台账导入功能。可以将设备/管道台账导入软件，大大降低了录入数据的工作量。

（3）报告导出功能。可以导出excel 和word 报告，方便用户编辑。

（4）实测腐蚀速率与理论腐蚀速率对比。可将实测腐蚀速率与理论腐蚀速率进行对比，方便分析，查找风险。

（5）自动生成检验策略。可根据设备风险情况自动生产检验策略，用户可根据实际情况选择检验策略类型：理论、一般、保守、首检。

（6）增加腐蚀模块。软件增加了API 581 标准中没有的醋酸腐蚀和氯化铵垢下腐蚀等机理腐蚀速率的计算功能，其中醋酸腐蚀可替代有机酸腐蚀的计算。

（7）统计功能。软件可对风险状况、腐蚀机理、设备类型、检验策略等自动统计，且可以导出报表。

（8）自定义功能。遇到没有的物流或需要添加软件没有的腐蚀机理时，软件可自定义添加物流或损伤机理。

（9）可对流程图、设备展开图进行管理。软件可以手动导入CAD 图形（流程图、设备展开图等），且可以编辑，方便用户管理。

（10）可录入装置有关的腐蚀失效案例。可将项目人员收集的腐蚀失效案例录入保持。

（11）增加了检验报告的管理。可以对检验报告进行数据录入管理，数据更为全面。

4 总结与展望

（1）对于软件的计算功能，API 581 的指导思想也明确，要求更多的专家干预，在失效模式识别方面，如果软件不能识别，可以根据专家经验对失效模式进行添加删除，对损伤机理的评估计算方面，如果专家认为计算出来的腐蚀速率或敏感性不准确，也可以通过专家经验进行调整。另外，对于最终的风险等级计算结果，专家也同样可以进行干预。

（2）伴随着越来越多的企业进行RBI 评估，RBI 评估软件也需要不断的朝着方便快捷、科学高效的方向完善，为RBI 的应用提供更好的技术支撑。

（3）由于目前RBI 评估软件存在评估结果趋于保守、无法反应风险的变化趋势、关键参数超标影响不清等问题，未来BRI 软件的发展趋势亟需将RBI 软件同石化企业的LIMS、DCS、EM 管理、在线监测、腐蚀管理等系统关联，从中获取工艺参数，以便及时、准确地生成动态RBI 分析数据，呈现历史风险波动趋势并提出风险预警，为石化装置的设备风险管理提供更有效的保障。