炼油设备腐蚀与防护管理规范化专家系统

D0I:10.13374/i.issn1001053x.2001.02.026 第23卷第2期 北京科技大学学报 Vol.23 No.2 2001年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2001 炼油设备腐蚀与防护管理规范化专家系统 付冬梅) 李晓刚)董超芳)李明) 1)北京科技大学信息工程学院，北京1000832)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要本系统采用先进的神经网络理论和设备适应性评估技术实现对设备腐蚀状况的评 判，对评估不合格的腐蚀缺陷，并提供降低运行条件的具体建议.另外，系统给出了炼油设备腐 蚀类型的基本特性概述、腐蚀机理说明、各腐蚀类型易发生的部位说明以及影响这些腐蚀类型 的腐蚀速率的主要影响因素， 关键词专家系统；神经网络；腐蚀：数据库；炼油 分类号TG182 4 1软件总体设计结构 络元；(3)带发纹、鼓包和局部缺陷的F℉S评估推 理机；（④）带点蚀缺陷的FFS评估推理机.编制建 本系统依据现有的设备腐蚀档案、设备结 立在以上推理机上的专家系统，整个系统设置 构和参数以及设备生产状态参数数据库，即用 在Window'95下.除推理机外，知识库还包含与 Visual Foxpro3..0开发的“炼油厂设备腐蚀与防 以上分析相关的腐蚀术语、机理、影响因素分析 护管理的规范化单机版数据库”四建立该专家系 和防护措施等内容，为炼油厂现场工程师提供 统.系统主要由动态数据库、推理机（包括神经 与此相关的基本腐蚀知识. 元)和知识库3部分组成.动态数据库部分利用 1.2BP神经网络构造与训练过程 接口技术，从规范化管理数据库中动态提取与 本软件在高温硫腐蚀和环烷酸腐蚀预测中 腐蚀分析相关的字段，并将这些字段存放在本 使用了BP神经网络. 系统下的数据库中，该数据库动态从基础数据 (I)高温硫腐蚀.高温硫腐蚀主要与介质 库中提取数据并将分析结果也存入其中，这些 中的硫含量、介质温度、材质以及介质流速等有 数据又将为下一次分析所用. 关（其中介质流速与高温硫腐蚀的关系相对较 1.1推理机的建立 弱).而所关心的是介质的年腐蚀速率.经过反 推理机部分收集炼油厂有关腐蚀的理论研 复多次的实验与分析，最终我们设计的神经网 究成果和工程使用经验，将炼油厂的设备腐蚀 络是1个3层神经网络，其中有3个输人节点， 分为氯离子腐蚀、环烷酸腐蚀、S腐蚀和氢损伤 1个输出节点，5个隐层节点；初始权值设定为 以及其他腐蚀等基本腐蚀类型，以及建立在这 一组0.5的随机数值；训练数据是从已有的实 些类型上的复合腐蚀类型，对每一类型建立腐 验数据中采集到的300余组数据；算法采用改 蚀数据和条件之间的因果对应关系冈.由于氢损 进的BP反向误差传播算法；网络的训练是用 伤和复合类腐蚀数据积累少且系统复杂，在研 MATLAB语言编程实现的.将训练好BP神经 制该系统时，重点考虑盐腐蚀、环烷酸腐蚀和S 网络VB语言编程实现，并嵌入到VB应用程序 腐蚀.在现有的有关盐腐蚀、环烷酸腐蚀和$腐 中，从而实现BP神经网络的在线应用. 蚀的理论研究成果和工程使用经验的基础上， (②)环烷酸腐蚀.环烷酸腐蚀较高温硫腐蚀 编制建立这3类腐蚀因果关系上的推理机. 要复杂，环烷酸的年腐蚀速率主要与介质工作 椎理机由以下部分构成：(1)环烷酸腐蚀的 温度、腐蚀介质、酸值大小、介质流速等参数有 神经网络元；(2)高温硫和硫化氢腐蚀的神经网 关.经过反复多次的实验与分析，最终我们所设 收稿日期2000-08-28付冬梅女，37岁，副数授，硕士 计的神经网络是1个3层神经网络，其中有4个 *国家"973"计划资助项目(No.19990650) 输入节点，1个输出节点，5个隐层节点；初始权 *中国石化集团"九五"重点项目QNo.￡-9705) 值设定为一组05的随机数值；训练数据是从

第 23 卷 第 2 期 2 00 1 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r n a l o f U n iv e r s iyt o f s e le . e e a n d eT c h n ol gy B iej ign Vb l . 筋 N 心 . 2 AP .r 20 0 1 炼油设备腐蚀与防护管理规范化专家系统 付冬梅 ” 李晓刚 ” 1)北京科技大学信息工程学 院 , 北京 10 0 83 董超芳 2 , 李 明 2 , 2) 北京科技大学材料科学与工程学院 , 北京 10 00 8 3 摘 要 本系统采用先进的 神经网络理论和设备适 应性评估技 术实现对设备腐蚀状况 的评 判 , 对评估不合格的腐蚀缺陷 , 并提供降低运行条件的具体建议 . 另外 , 系统给 出了炼油设备腐 蚀类型的基本特性概述 、 腐蚀机理说明 、 各腐蚀 类型 易发 生的部位说明以及影响这些腐蚀类型 的腐蚀速率的主 要影 响因素 . 关健词 专家系统 ; 神经 网络 ; 腐蚀 ; 数据库 ; 炼油 分类 号 T G 182 1 软件总体设计结构 本系统依据现有 的设备腐蚀档案 、 设备结 构和参数 以及设备 生产状态参数数据库 , 即用 劝 su al F o x rP 0 3 .0 开发 的 “ 炼 油厂设备腐蚀与 防 护管理的规范化单机版数据库 ” `月建立该专家 系 统 . 系统 主要 由动态数据库 、 推理 机 ( 包括神经 元 )和知识库 3 部分组成 . 动态数据库部分利 用 接 口技术 , 从规范化管 理数据库 中动态提取 与 腐蚀分 析相关的字段 , 并 将这些字段存放在 本 系统下的数据库 中 , 该 数据库动态从基础数 据 库 中提取数据并将分析结果 也存人其中 , 这 些 数 据又将为下一次分 析所用 . L l 推理机的建立 推理机部分收集炼油厂有关腐蚀 的理论研 究成果和工程使用 经验 , 将炼油 厂的设备腐蚀 分为氯离子腐蚀 、 环烷酸腐蚀 、 S 腐蚀和 氢损伤 以及其他腐蚀等基 本腐蚀类型 , 以及建立在这 些类型上 的复合腐蚀类型 , 对 每一类型建立腐 蚀数据和条件之 间的因果对应关系 价〕 . 由于氢损 伤和复合类腐蚀 数据积累少且 系统 复杂 , 在研 制该 系统 时 , 重点考虑盐腐蚀 、 环烷酸腐蚀和 S 腐蚀 . 在现有 的有关盐腐蚀 、 环烷酸腐蚀 和 S腐 蚀 的理 论研究成果 和工程使用 经验 的基础 上 , 编制建 立这 3 类腐蚀 因果关系上 的推理机 . 推理机 由以 下部分构成 : ( l) 环烷 酸腐蚀的 神经网络元 ; (2) 高温硫 和硫化氢腐蚀 的神经 网 收稿 日期 2 0 0刁 8一8 付冬梅 女 , 37 岁 , 副教授 , 硕 士 * 国家 ” 9 73 ” 计划资助项 目( No . 19 9 06 5 0) * 中国石 化集团 ” 九五 ” 重点项 目 伽。 . 〔 - 9 7 0 5) 络元 ;(3 )带 发纹 、 鼓 包和局部缺 陷的 F F S 评估推 理机 ; (4 )带点蚀缺陷 的 FF S 评估 推理机 . 编制建 立 在以 上推理机 上的专家系统 , 整个 系统设置 在 W i n d o w , 95 下 . 除推理机 外 , 知识库还包含 与 以上分析相关的腐蚀术语 、 机理 、 影响 因素分析 和 防护措施等 内容 , 为炼 油厂现场工程 师提供 与此相关的基本腐蚀 知识 . 1 .2 B P 神经网络构造与训练过程 本软件在高温硫腐蚀和环烷酸腐蚀预测 中 使用 了 B P 神经 网络 . (1 ) 高温硫 腐蚀3’[,] . 高温硫腐蚀 主要与介质 中的硫含量 、 介质温度 、 材质以及介质 流速等有 关 (其中介质流速 与高温硫腐蚀 的关系相对较 弱 ) . 而所关心 的是介 质的年腐蚀 速率 . 经过反 复 多次的实验与分析 , 最终我们 设计的神 经网 络是 1 个 3 层神 经网络 , 其 中有 3 个输 人节点 , 1 个输 出节点 , 5 个 隐层节点 ; 初始权值设定 为 一组 .0 5 的随机数值 ; 训 练数据是从已有 的实 验数据 中采集 到的 3 0 余组数 据 ; 算法采 用改 进的 B P 反向误差传播算 法 ; 网络 的训练是用 M AI L A B 语 言编程实现 的 . 将 训练好 B P 神经 网络 V B 语 言编程实 现 , 并嵌 人到 V B 应用程序 中 , 从而实现 B P 神经 网络的在线应 用 . (2 )环烷酸腐蚀 . 环烷 酸腐蚀较高温硫腐蚀 要复杂 . 环烷酸 的年 腐蚀速率 主要 与介质工作 温度 、 腐蚀 介质 、 酸值大小 、 介质 流速等参数有 关 . 经过反复多次 的实验 与分析 , 最终我们所设 计 的神经 网络是 l 个 3 层神经 网络 , 其 中有 4 个 输人节点 , 1 个输 出节 点 , 5 个 隐层 节点 ;初 始权 值设定 为一组 .0 5 的 随机数值 ; 训练数据 是从 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 02. 026

·190. 北京科技大学学报 2001年第2期 已有的实验数据中采集到的200余组数据；算 获得设备和检测数据 法采用改进的BP反向误差传播算法；网络的训 确定点蚀破坏的程度和类型 练是用MATLAB语言编程实现的.将训练好BP 神经网络VB语言编程实现，并嵌人到VB应用 是否再进否 实施标准1评估方案 是 程序中从而实现BP神经网络的在线应用. 行评估·一 按照标准1的筛选标准设备是否可以接受 (3)高温HS腐蚀.高温HS腐蚀较环烷酸 是 否 确定残余寿命 腐蚀要复杂.高温HS的年腐蚀速率主要与介 按照标 推1对 食 实施标准2否 否 质工作温度、腐蚀介质、HS含量、介质性质、介 诚额压 按照标准 评估方案 战余寿命 2设备是是 何否接受 质流速（其中介质流速与高温硫腐蚀的关系相 仂和温 度进行 否可接受 是 是 对较弱)等参数有关.经过多次的实验，最终我 让设备继 们所设计的神经网络是一个组合式的3层神经 再评估 修理或更换设备 否 续服役 网络，共由8个简单的BP神经网络组成；每个 是否再进 是： 否 BP神经网络可实现某一种腐蚀介质的年腐蚀 行评估 实施标准3评估方案 胺照标 ·上是 速率预测结果，各神经网络均由3个输人节点， 准2对 按照标准3评估方案 是 设备是香可以接受 1个输出节点，5个隐层节点构成.仿真实验表 减额压 力和温 否 否 明这样做可更好地利用现有的实验数据且程序 是否进行再评估 度进行 是 实现简单可靠.各神经网络初始权值设定为一 再评估 按照标准3对减额压 组0.5的随机数值；每个神经网络的训练数据 力和温度进行再评估 是从已有的实验数据中采集到的近300组数据； 图1带点蚀设备评估过程流程图 算法采用改进的BP反向误差传播算法；各网络 Fig.1 FFS evaluation procedure for equipment with pitting 的训练是用MATLAB语言编程实现的. 于这些元件在原始的设计规范和标准中仅给出 13带点蚀、发纹、鼓包和局部减薄缺陷的FFS 了有限的设计原则，详尽的应力分析技术通常 评定系统设计啊 用在评估标准3中.其他缺陷的评估过程与以 采用3级评估制度，具体可以参看文献 上类似，具体内容参见文献[3~9] [69].例如点蚀的3级评估，在本软件中，蚀孔 1.4总体结构 被定义为金属损失的局部区域，这类区域的特 软件在总体上分为联接获取基础数据库、 征是孔径与金属盘片的厚度相类似.当孔径变 基础数据库管理、设备腐蚀分析与评估、原油腐 得非常大时，金属损失区域变成了一个局部诚 蚀介质趋势分析、重点设备部位选材推荐数据 薄区，这时可以采用局限于局部减薄区域中的 库5大部分组成，其总体结构如图2所示.其中 点蚀方法来评估.此评估系统可以用来评估4 由于设备腐蚀分析与评估、原油腐蚀介质趋势 种类型的点蚀：广泛散布的点蚀、位于广泛散布 设备腐蚀与防护专家系统软件 着小孔的区域中的局部减薄区、局部区域的点 蚀，以及局限于局部减薄区域中的点蚀.带点 联接获 基础数 设备腐 腐蚀 重点设备部 蚀设备的评估过程流程图如图1所示. 取基础 据库管 蚀分析 介质 位选材推荐 图中评估标准1适用于那些可辩识的规范 数据库 与评估 趋势 数据库 和标准所涉及的构件，这种标准有一个设计方 分析 程，这个方程明确的把压力（或容器设备的液体 常减 延迟 填充高度)与所要求的壁厚联系起来，唯一考虑 获取 获取 原油特 油品特 咖氢 原油 油品 性数据 性数据 压装 装置 焦化 的载荷是内压，并且用3个点蚀特征参数的平 特性 特性 库管理 库管理 置重 重点 装置 均值来描述这种破坏.而评估标准2则是通过 数据 数据 点部 部位 重点 使用6个点蚀特征参数来描述破坏，从而为这 位选 选材 部位 材表 表 些点蚀类型提供了更精细的估算.在评估标准 排 表 1中描述的4类点蚀破坏同样也可以用评估标 询 序 存 准2来评估.标准3的评估原则欲评价更复杂 图2专家系统总体设计结构 的点蚀区、加载条件和带有许多元件的构件.关 Fig.2 Total structure of the expert system

北 京 科 技 大 学 学 报 2 001 年 第 2 期 已有 的实验数 据 中采集 到的 2 0 余组数据 ; 算 法采用改进的 B P 反 向误差传播算法 ;网络的训 练是用 M盯 LA B 语言编程实现的 . 将训练好 B P 神经 网络 v B 语言编程实 现 , 并嵌人到 V B 应 用 程序 中从而 实现 B P 神经网络的在线应用 . (3 ) 高温 瓦 S 腐蚀 . 高温 玩 S 腐蚀较环烷 酸 腐蚀要复杂 . 高温 玩S 的年腐蚀速率主要 与介 质工作温度 、 腐蚀介 质 、 玩S 含量 、 介质性质 、 介 质流速 ( 其中介质流速 与高温硫腐蚀 的关 系相 对较弱 )等参数有关 . 经过 多次的实验 , 最终我 们所设计的神经 网络是一个组合式 的 3 层 神经 网络 , 共 由 8 个简单 的 B P 神经 网络组 成 ; 每个 B P 神经 网络 可实现某一种腐蚀 介质 的年腐蚀 速率预测结果 , 各神经网络 均由 3 个输人节点 , 1个输出节点 , 5 个隐层节点构成 . 仿真实验表 明这样做可更好地利用现有的实验数据且程序 实现简单可靠 . 各神经 网络初 始权值设定为一 组 .0 5 的随机数值 ; 每个 神经 网络 的训练数据 是从已有的实验数据 中采集到 的近 3 0 组数据 ; 算法采用改进的 B P 反向误差传 播算法 ; 各 网络 的训练是用 M AJ L A B 语言编程 实现 的 . 1 . 3 带点蚀 、 发纹 、 鼓包和局部减薄缺陷的 F F S 评定系统设计 leq 采用 3 级评 估制 度 , 具体 可 以参 看 文献 【6 ~ 9』 . 例 如点蚀的 3 级评估 , 在本 软件 中 , 蚀孔 被定义为金属损失 的局部 区域 , 这类 区域 的特 征是孔径 与金属 盘片的厚度相类似 . 当孔径变 得非常大时 , 金属损失 区 域变 成了 一个局部减 薄区 , 这时可 以采用局 限于局 部减薄 区域 中的 点蚀方法来评估 . 此评估 系统可 以用来评估 4 种类型 的点蚀 : 广泛散布的点蚀 、 位于广泛散布 着小孔 的区域 中的局部减薄 区 、 局部 区域 的点 蚀 , 以及 局限于局部减薄区域 中的点蚀 . 带点 蚀设备 的评估过 程流程 图如 图 1 所示 . 图 中评估标准 1 适 用于那些可辩识 的规范 和标准所涉及 的构 件 , 这种标 准有一个设计方 程 , 这个方程 明确 的把压力 ( 或容器设备的液体 填充高度 )与所要求的壁厚联系起来 , 唯一考虑 的载荷是 内压 , 并且用 3 个点蚀 特征参数 的平 均值来描述这种破 坏 , 而评估 标准 2 则是通过 使用 6 个点蚀特征 参数来描述破坏 , 从而为这 些点蚀类型提供了更精细 的估算 . 在评估标准 1 中描述 的 4 类点蚀破坏 同样 也可 以用评估标 准 2 来评估 . 标准 3 的评估原则 欲评价更复杂 的点蚀 区 、 加载条件和带有许多元件的构件 . 关 获得设备和检测数据 定点蚀破坏的程度和类型 查界 】实施标准 1 评估方案 ! 一 」已一一 — 按照标准 1 的筛选标准设备是否可 以接受 是仁 ` 驻照标 韭l 对 贫额压 廿和温 老进行 手评估 定残余寿命 实施标准 2 评估方案 残余寿命 可否接受 日否评话匕再估 1 修理或 更 评 换 估 设 方 备 案 藏 评估方 以格等 是否进行再评估 照额和2 标对压温 进行 评估 按照标准 3 对减额压 力和温度进行 再评估 图 1 带 点蚀设备评 估过 程流程图 F呛 . 1 碑5 ve al ua iot . p皿ed u er fo r 叫u iP m e 时 w 妞如p i t血g 于这些元件在原始的设 计规范和标 准中仅给 出 了有限的设计原则 , 详尽 的应力 分析技术通 常 用 在评估标准 3 中 . 其他缺 陷的评 估过程与 以 上类 似 , 具 体 内容参见文献 3[ 刁1 . L 4 总体结构 软 件在总体 上分 为联 接获取基础 数据库 、 基础数据库管理 、 设备腐蚀分析与评估 、 原油腐 蚀介 质趋势分析 、 重点设备部位选 材推荐数据 库 5 大部分组成 , 其总体结构 如图 2 所示 . 其 中 由于设备腐蚀分析 与评估 、 原 油腐 蚀介质趋势 映备腐蚀与防护专家系统软件 } 联取接基础获 基础数 蚀设备分腐析 腐介蚀质 数重位点选据库设材备推部荐 数据库 据库管 与评估 趋势 理 分析 赏州力该 征 识 获 取 获取 厚呻抢 油 品特 悠晋 原特扮 油性抿 油特黔品性抿 库 )土 纵管姑理 库 l土狱管钻理 瞥彗 焦装重 化置点 圈 鲡 - 里{ 点部 部位 库 库 位洗 部 位 一 ” } 如 材 万刃 表 阿表} 近 材 表 圈 2 专 家 系统 总体设计 结构 F啥J l b at l , t r u c t u er of 饱e e x eP rt sy set m

Vol.23 No.2 付冬侮等：炼油设备腐蚀与防护管理规范化专家系统 191· 分析结构相对更为复杂，所以这两部分的子结 4个关键字段，检索并获取有用的油品特性数 构分别表示于图3和图4中 据库 22管理基础数据库 设备腐蚀分析评估 在获得了基础数据库以后，根据需要还要 对它们进行有效合理的管理，这里的内容包括 氯离子腐蚀 环烷酸腐蚀 酸 查询、排序、关键字检索等.在编程过程中为了 温硫腐蚀 点腐蚀 温藏化氢腐 硫化氢加水腐蚀 快速有效地实现这些功能，采用了SLQ语言. 2.3设备腐蚀分析与评估 如果知识库的获取和管理是实现设备腐蚀 状况专家评判的基础，那么这一部分则是该软 腐蚀概述 腐蚀机理 易蚀部位描述 件系统的核心.该部分中融合了神经网络和FFS 蚀影响因 腐蚀评估 技术，使软件具有专家评判的特性和功能. 在环烷酸腐蚀评估、高温硫腐蚀评估、高温 硫化氢腐蚀评估和（硫化氢+水）腐蚀评估中分 图3设备腐蚀分析与评估部分结构图 别采用了BP神经网、组合BP神经网实现了专 Fig.3 Part of structure of the expert system 家知识的提取、推理和在线判断).在氯离子腐 腐蚀介质趋势分析 蚀评估和硫酸露点腐蚀评估中采用FFS技术实 现了设备腐蚀的多级评估6，如果在FFS多级 原油腐蚀介质趋势分析 油品腐蚀介质趋势分析 评估中设备不合格的话，本系统还能提供一个 可供参考的，在降低了设备使用条件后可安全 盐含量 钒 使用的建议，为设备的安全合理的使用和运行 含 量 量 含量 提供帮助.另外，为了给使用者以专业化的石油 围4原油商蚀介质趋势分析 化工设备腐蚀规律的一般性指导，还给出了上 Fig.4 Corrosion characteristic analysis of crude oil 述各种腐蚀类型的基本特性概述、腐蚀机理说 明、各腐蚀类型易发生的部位说明以及影响这 2软件各部分的功能和实现过程 些腐蚀类型的腐蚀速率的主要影响因素 2.1联接获取基础数据库 2.4腐蚀介质趋势分析 由于本软件是用Visual Basic5..0编制的.而 炼油厂设备的腐蚀状况与所炼制的原油的 “炼油厂设备腐蚀与防护管理的规范化”的数据 特性如酸含量、疏含量、水含量等等有密切关 库部分是用Visual Foxpro.3.0编制的，因此为了 系，炼油厂的炼制工序和工艺往往与这些有害 在VB5环境下能够自如地运用VF3环境下的 杂质含量的大小有一定的关系，因此需要随时 数据库，首先需要将其转换成VB5能够自如管 把握所炼制的原油的特性变化情况及趋势.软 理的Access数据库，该程序很好地实现了这种 件系统中根据原油特性基础数据库，经过既定 功能.另外由于V℉3环境下的数据库非常庞大， 的检索和排序，就可以绘制出原油的某些特性 如果将其全部转换不仅需要耗费大量的时间、 随时间的变化曲线，它们包括盐、酸、硫、氮、钒、 占据大量的磁盘空间，而且在腐蚀评估与分析 钙、铅等含量的变化曲线 中并不需要全部数据库，因此在转换数据库时 同样炼油厂设备的腐蚀状况与成品油的特 通过选择，只转换需要的那部分数据库，从而获 性也有密切关系，因此也需要随时把握成品油 取最有效的数据库 的特性变化情况及趋势.系统中根据油品特性 该系统主要获取与设备腐蚀有直接关系的 基础数据库，经过既定的检索和排序，也可以绘 原油特性数据库和油品特性数据库.在获取原 制出油品的某些特性随时间的变化曲线，它们 油特性数据库时，通过选择原油名称、炼油厂名 包括酸、硫、氮、钒、钙、铅等含量的变化曲线. 称、时间3个关键字段，检索并获取有用的原油 2.5重点设备部位选材推荐数据库 特性数据库；而在获取油品特性数据库时，可通 不同材质对不同类型的腐蚀有不同的耐腐 过选择炼油厂名称、装置名称、设备名称和时间 蚀特性，设备的不同部位所受的腐蚀侵蚀程度

V bl . 23 N o 一 2 付冬侮等 : 炼油设备腐蚀与 防护管理规范化专家系统 分 析结 构相对更为 复杂 , 所 以 这两部分 的子结 构分别 表示 于 图 3 和 图 4 中 . 官厩讹嘎咖嚷隘一 . 音国朋图圈 一燮再同凰回幽 一进再国圈圆回 , 冬副剐酬翻骂 一目国圈四 土圈圈é 回哪图圈杏 尚回圈一 向骨图徽一 ! 汪庸辟触贴匕 圈 3 设 备腐蚀 分析 与评 估部分 结构 图 F馆 . 3 aP rt o f s t r u d u er of 伍e e x P e rt s y ,加 . 油品腐蚀介质趋势分析 腐蚀介质趋势分析 原油腐蚀介质趋势分析 盐 氮 钒 钙 铅 盐 酸 氮 含 含 含 含 含 含 含 含 量 量 量 量 量 量 量 量 图 4 原 油腐 蚀 介质趋势分 析 F ig , 4 C o r r o , i o n c b a ar etC 州肠t i c a n a ly , is o f e r u d e 呱 2 软件各部分的功能和实现过程 .2 1 联接获取基础数据库 由于本软件是 用珑su al B as ics . 0 编制 的 . 而 “ 炼油厂设备腐蚀 与防护管理 的规范化 ” 的数据 库 部分是用 叭s aul F o x Pr o 3 . 0 编制的 , 因此为 了 在 V B S 环境 下能够 自如地运用 VF 3 环境下 的 数据库 , 首先需要将其转 换成 v B S 能够 自如管 理 的 A c es s 数据 库 , 该程序很好地 实现 了这种 功能 . 另外 由于 VF 3 环境下 的数据库非常庞大 , 如果将其 全部转换不仅需 要耗 费大 量的时 间 、 占据大量 的磁盘空间 , 而且 在腐蚀评估与分析 中并不需要 全部数据库 , 因此在转换数据库 时 通过选择 , 只转换需要的那 部分数据库 , 从而获 取 最有 效的数据库 . 该 系统主要获取与设备腐蚀 有直接关 系的 原油特性数据库和油 品特性数 据库 . 在获 取原 油特性数据库时 , 通过选择原油名称 、 炼油厂名 称 、 时间 3 个关键字段 , 检索并 获取有用的原油 特性数据库 ; 而在获取油 品特性数据库时 , 可通 过选择炼 油厂名称 、 装置名称 、 设备名称和时间 4 个关键 字段 , 检索并获取 有用的油 品特性 数 据 库 . .2 2 管理基础数据库 在获得 了基础数据 库 以后 , 根据需要还 要 对 它们进行有效合 理的管理 , 这里 的内容包括 查 询 、 排序 、 关键字检索等 . 在编程过程 中为 了 快 速有效地实 现这 些功能 , 采用 了 S L Q 语言 . .2 3 设备腐蚀分析与评估 如果知识 库的获取和管理是实现设备腐蚀 状况专家评判 的基础 , 那么 这一部分 则是该软 件系统的核心 . 该部分 中融合 了神经网络和 F sF 技术 , 使软件具有 专家评判 的特性和功 能 . 在环烷酸腐蚀 评估 、 高温硫腐蚀评估 、 高温 硫化氢腐蚀评估 和 ( 硫化氢+ 水 )腐蚀评 估 中分 别采用 了 B P 神经 网 、 组合 B P 神 经网实现 了专 家知识 的提取 、 推理 和在线判 断1,3] . 在氯离子腐 蚀评估 和硫 酸露 点腐蚀评估 中采 用 F F S技术实 现 了设 备腐蚀 的多级评估 阳 , , 如果在 F F S 多级 评估 中设备不合格 的话 , 本 系统 还能提供一个 可供参 考的 , 在降低 了设备使用条件后可安全 使用 的建议 , 为设 备的安全合理 的使用和运行 提供 帮助 . 另外 , 为了给使用者 以专业化的石油 化工设备腐蚀规律 的一般性指导 , 还给 出了 上 述各种腐蚀类 型的基本特性概述 、 腐蚀机 理说 明 、 各腐蚀类 型易发生 的部位说 明以及影 响这 些 腐蚀类型 的腐蚀 速率 的主要影 响因素 . .2 4 腐蚀介质趋势分析 炼油厂设备的腐蚀 状况与所炼制的原油的 特性如 酸含 量 、 硫含量 、 水含量等 等有密切关 系 , 炼 油厂的炼制工序 和工艺往往 与这些有害 杂质含 量的大小有一定 的关系 , 因此需要随时 把握所炼制 的原油 的特性 变化情况及趋 势 . 软 件 系统 中根 据原油特性 基础数据库 , 经过既定 的检索 和排序 , 就 可以 绘制 出原 油的某些特性 随时间 的变化曲线 , 它们包括 盐 、 酸 、 硫 、 氮 、 钒 、 钙 、 铅 等含量的变化 曲线 . 同样炼油厂设备 的腐蚀状况 与成 品油的特 性 也有密切关系 , 因此也需要 随时把握成 品油 的特性变化情况及趋 势 . 系统 中根据油 品特性 基础数据库 , 经过既定 的检索 和排序 , 也可 以绘 制 出油品 的某些 特性随时 间的变化 曲线 , 它们 包括酸 、 硫 、 氮 、 钒 、 钙 、 铅等含 量的变化 曲线 . .2 5 重点设备部位选材推荐数据库 不同材质对 不同类 型 的腐蚀 有不同 的耐腐 蚀特性 , 设 备的不 同部位所 受的腐蚀 侵蚀程度

◆192 北京科技大学学报 2001年第2期 也各不相同，某些设备的腐蚀往往只发生在设 设备安全而要降低运行条件的具体建议， 备的特定部位，如果将这些重点部位的腐蚀问 (6)系统给出了多种腐蚀类型的基本特性概 题得到有效解决或预防，那么整个设备的腐蚀· 述、腐蚀机理说明、各腐蚀类型易发生的部位说 就得到了控制.鉴于此种考虑系统给出了炼油 明以及影响这些腐蚀类型的腐蚀速率的主要影 厂3个重要且最易发生腐蚀设备—一常减压装 响因素，并提供了3个重要且在炼油过程中最 置、加氢裂化与精制装置、延迟焦化装置的重点 易发生腐蚀的装置的重点部位选材推荐表. 部位选材推荐表 参考文献 3 结论 】宁朝辉，炼油厂设备腐蚀与防护管理的规范化单机 版数据库.石油化工腐蚀与防护，2000(2)：57 (1)软件用Visual Basic5.0设计实现，系统界 2中国石油化工设备管理协会，石油化工装置设备腐来 面采用面向对象的可视化界面，使用方便，易学 蚀与防护手册.北京：中国石化出版社，1994 易用. 3李晓刚，付冬梅.神经网络分析在环烷酸腐蚀中应用 腐蚀科学与防护技术，2001(1)：56 (2)软件实现了Visual Basic5:.0与Visual Fo- 4 Buchheim G M,Osage D A,Prager M,et al.Fitness-for- pro3.0的联接，从而可以很好的利用“炼油厂 service and Inspection for Petrochemical Industry,Nu- 设备腐蚀与防护管理的规范化单机版数据库” clear,Fossil and Petrochemical Plants.Washington D C: 中的现场数据，为实际应用提供了可能 ASME,1993 (3)软件在保证Visual Basic5.0与Visual Fo- 5李晓刚.石化设备适应性评估技术进展.石油化工腐 蚀与防护，1999(2少：1 pro3.0的有效连通的基础上，还可以对数据库 6 Buchheim G M,Osage DA.Fitness-for-service for Petro- 进行常规有效的管理. chemical Vessel,Nuclear,Fossil and Petrochemical Plants, (4)软件对设备腐蚀有直接关系的原油特性 Washington D C:ASME,1993 参数，油品特性参数做了趋势曲线分析，有利于 7 Leung C P,Hudak H.Fitness-for-service Requiments for 管理者把握和调整生产工序和生产流程. Thick Walled Petrolume Process Vessels,High Tempera- ture Model Formulation and Sensitively Study.New York: (⑤)系统采用了先进的神经网络理论和设备 MPC,1992 适应性评估技术，实现了对设备腐蚀状况的评 8 ASME Boiler&Pressure Code.New York:ASME,1992 判.对评估不合格的腐蚀缺陷，还能够提供保证9 API Standard620530579.Washington DC:APL,1996 Exploitation of Expert System of Standardization Management for Corrosion and Protection in Refinery FU Dongmei, LI Xiaogang,DONG Chaofang, LI Ming? 1)Information Engineering SchooLUST Beijing.Beijing 100083,China 2)Material Science and Engineering School,UST Beijing ABSTRACT The structure,function and characteristic of expert system of standardization management for corrosion and protection in refinery(ESSMCPR)was introduced.In ESSMCPR,aritifical neueal network (ANN)and Fitness-For-Service technology were used to evaluate the corrosion defects in refinery,and can make suggestions for lower temperature and pressure if the defects is incompetent automatically.In additoon, ESSMCPR would give out the corrosion type,mechanism,characteristics and effect factors on line in refinery. The select material commend tables to anti-corrosion for distillation,catalyse and coking equipment were also gave in ESSMCPR. KEY WORDS refinery;corrosion;database;aritifical neueal network;expert system

北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 1 年 第 2 期 也各不相 同 , 某些设备 的腐蚀 往往只 发生在设 备的特定部位 , 如果将这些重 点部位 的腐蚀 问 题得到有效解决 或预防 , 那么 整个设备 的腐蚀 就得到 了控制 . 鉴于此种考 虑系统给 出了炼 油 厂 3 个重要且最 易发生腐蚀设备— 常减 压装 置 、 加氢裂化与精制装置 、 延迟焦化装置的重点 部位选材推荐表 . 设 备安全 而要 降低运行条件 的具体建 议 . (6 )系统给 出了多种腐蚀 类型 的基本特性概 述 、 腐蚀机理说 明 、 各腐 蚀类 型 易发生 的部位说 明以 及影响这些腐蚀类 型 的腐蚀速率 的主要影 响因素 , 并提供了 3 个重要且在炼 油过程 中最 易发生腐蚀 的装置的重点部位 选材推 荐表 . 3 结论 ( l) 软件用 叭s ua l B as ic s . 0 设计实现 , 系统界 面采用面向对象 的可视化界面 , 使用方便 , 易学 易用 . ( 2 )软件实现 了 叭s ual B a s i e s . o 与 叭s ual F o - xrP o3 . o 的联接 , 从 而可 以很好 的利用 “ 炼 油厂 设备腐蚀 与防护管理 的规范化单 机版数据库 ” 中的现场数据 , 为实际应用提供 了可能 . ( 3 )软件在保证 叭s u a l B a s i e s . o 与 劝s ual F o - xP or 3 . o 的有效 连通的基础上 , 还可 以对数据库 进行 常规有效的管理 . (4 )软件对设备腐蚀有直接关 系的原油特性 参数 , 油品特性参数做了趋 势曲线分析 , 有利于 管理者把握 和调 整生产工序 和生产流程 . ( 5) 系统采用 了先进的神经 网络理论和设备 适应性评估 技术 , 实现 了对设备腐蚀状况 的评 判 . 对评估不合格 的腐蚀缺陷 , 还能够提供保证 参 考 文 献 1 宁朝辉 . 炼油 厂设备腐蚀 与 防护管理的规范化单机 版数据库 . 石油 化工腐蚀 与防 护 , 2 00 (2 :) .5 7 2 中国石 油化工设备管理协会 . 石油 化工 装置 设备腐 蚀与防护 手册 . 北 京: 中 国石化出版社 , 19 94 3 李晓刚 , 付冬梅 . 神经网络 分析在环烷酸腐蚀 中应 用 . 腐蚀科学 与防护技术 , 2 001 (J :) 56 . 4 B u e hb e如 G M , o s a 罗 D A , P r 昭e r M , et a l . F i nt e s s 一扔卜 s ver ic e an d nI s pe c t i o n fo r P e tr o c he m ic al I n d u s ytr ` N u - e l e ar, F o s s i l an d 氏 otr e h e m i e al Pl ant s . 节厄 s h in gt o n D C : A SM E , 19 93 5 李晓刚 . 石化设备适应性评估技术进展 . 石油 化工腐 蚀与防护 , 199 ( 2 ) : 1 6 B u c h e 加 G M , o s ag e D A . F i tn e s s ·伪r . s e vr i e e for P e tr o - e h e m i e a l Ve s s e l , N u e l e 鱿 F o s s i l an d P e t r co h e m i e al P lan t s , W 台s h in gt o n D C : A SM E , 199 3 7 L忍 u n g C P, uH d ak H . F in e s s 一 fo -r s e vr i c e eR qu i m e nt s for T hi e k W白l l e d 氏 Otr I切口 e Por e e s s Ve s s e l s , H i g h eT m pe a-r t叨限 M do el F o n n u l a it o n an d S ens i ti v e ly S ut .dy Ne w oY kr : M P C , 19 92 8 A SM E B o i l e别免P r e s s眠 C o d e . N e w OY kr : A S M E , 199 2 9 A P I S ant d ar d 6 20\ 5 30\ 5 7 9 . 研厄s h i n gt o n D C : A P I , 199 6 E xP l o i t a t l o n o f E xP e rt Sy s et m o f S t an d ar d l z at i o n M an a g e m e in for C o r o s i血 an d P r o t e e t i o n i n eR if n e yr 尸U D o n 乡n iel 气 LI iX a 叩 a 子玄气 D O N G ch a aof n犷), IL iM心 , l )I 刘or mr iat on nE g ine e n n g S c h o 凡U S T B e ij i D乐B e ij ign 10 0 0 8 3 , C h in a Z ) M at e ir al S e i e n c e an d E n 咖 e e irD g s e h o L U S T B iej ign A B S T R A C T Th e s tr u c 奴珍 e 沂m ot ion an d c h 田旧c t e r i s t i c o f e xP ert s y s t e m o f s加nL 山ar d i加t lon m a n a g e m ent of r e o r o s ion an d Pr o t e c t ion in r e ifn e ry (E S SM C P R ) w a s in trL o du c e d . 玩 E S SM C RP , 颐t lif e al n e ue al en wt o kr (A NN ) a n d F in e s s 一 F o r 一 S e vr i c e et c ho o l o gy w er u s e d t o e v a lua t e het e o mr s ion de fe e st in er ifn e yr ` 叨d e an m ak e s u g e s it o n s for l ow e r t e m p e r a tL珍 e an d erP s suer if ht e de fe e t s 1 5 icn o m P e t ent a u t o m at i e al l醉 hi a d dit o n , E S SM C P R w oul d g ive out het c or is on ytP e ,m e c h an i sm , c h 叮 a c t e ir ist e s 如d e fe ct fa c t o r s o n l ien in er ifn e .yr T五e g a V e s e l e ct m a t e ir al e o m e n d at b l e s t o an t i 一 e or o s ion for id ist ll a t ion , e a at l y s e an d e o ik n g e qu 1P m e n t w er al s o in E S S M C P R . K E Y WO R D S er if n eyr ; c o r o is on ; d a at b as ;e iar t i ifc ia en ue al en wt o kr ; e xP ert sy s t e m