腐蝕安全管理系統(tǒng)在蒸餾裝置的應(yīng)用

徐 劍，劉 雷，裴東雙，陶建濤，陳圓圓

(1.中國石油天然氣股份有限公司遼河石化分公司，遼寧 盤錦 124024;2.北京海頓新科技術(shù)股份有限公司天津分公司，天津 300074)

腐蝕是影響設(shè)備或裝置可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素，隨著中國石油煉化企業(yè)加工原油的劣質(zhì)化趨勢日益嚴重，煉油設(shè)備的腐蝕問題越來越突出[1-2]，對防腐技術(shù)和腐蝕監(jiān)測、檢測技術(shù)的需求也日趨迫切。對各種腐蝕監(jiān)測、檢測數(shù)據(jù)以及設(shè)備基礎(chǔ)資料、工況介質(zhì)信息、腐蝕失效案例等腐蝕相關(guān)信息進行系統(tǒng)管理和綜合分析是做好防腐工作的基礎(chǔ)，但由于數(shù)據(jù)量過于龐大而復雜，這也一直是防腐工作的難點。為改善目前煉化企業(yè)腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)分散管理的現(xiàn)狀，提升煉化企業(yè)腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)管理水平，煉化企業(yè)迫切需要建立腐蝕管理系統(tǒng)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中、統(tǒng)一和規(guī)范化管理。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，通過應(yīng)用信息化管理系統(tǒng)來實現(xiàn)對腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)的集中管理，更重要的是能為防腐工作者們提供一個研究、應(yīng)用的工具，這對于煉化企業(yè)防腐工作的發(fā)展具有重要的意義。

目前，國內(nèi)外開發(fā)的腐蝕相關(guān)軟件的種類很多，但側(cè)重點各不相同。國外在這方面的研究起步較早，如應(yīng)用于分餾塔頂冷凝系統(tǒng)的NH4Cl模型、應(yīng)用于預測硫-環(huán)烷酸腐蝕的SULTAN模型等專業(yè)分析軟件，以及RCS和Honeywell等公司開發(fā)的綜合性腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)管理軟件。雖然國外的腐蝕相關(guān)軟件在腐蝕防護工作中取得了一定成效，但由于在應(yīng)用基礎(chǔ)和轉(zhuǎn)化等方面存在的問題，在國內(nèi)煉化企業(yè)推廣尚存在一定難度;國內(nèi)有關(guān)單位近年來也相繼開發(fā)了一些腐蝕數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，但由于起步較晚，數(shù)據(jù)庫的采集整理還不夠完善，對數(shù)據(jù)的分析也不夠理想，在腐蝕數(shù)據(jù)管理和綜合分析等方面還存在很多需要改進之處，因此在煉化企業(yè)也還未得到廣泛的推廣應(yīng)用。

針對目前的研究現(xiàn)狀，開發(fā)了腐蝕安全管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過多種方式采集腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)，對收集到的數(shù)據(jù)進行整理并建立數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理。利用國內(nèi)外先進的技術(shù)和標準進行數(shù)據(jù)的專業(yè)化制訂綜合分析，量化了裝置的腐蝕狀態(tài)和腐蝕趨勢，為設(shè)備的檢維修計劃提供支持。

1 腐蝕安全管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

腐蝕安全管理軟件采用完全獨立于軟硬件平臺的J2EE技術(shù)，考慮到企業(yè)發(fā)展和系統(tǒng)擴展的需要，該系統(tǒng)采用多層體系結(jié)構(gòu)，可以滿足用戶個性化需求以及系統(tǒng)安全性等方面的需要。同時，系統(tǒng)可在Windows和Linux等多種操作系統(tǒng)平臺下運行，并支持流行的 Oracle，Sybase，SQL Server和DB2等多種大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

1.1 腐蝕安全管理系統(tǒng)的架構(gòu)

腐蝕安全管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、專業(yè)模塊和綜合分析模塊3部分組成，腐蝕安全管理系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 腐蝕安全管理系統(tǒng)的整體架構(gòu)示意Fig.1 Overall architecture diagram of corrosion safety management system

1.1.1 數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫中主要用于存儲工藝、設(shè)備的腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)、信息和資料以及腐蝕監(jiān)測和檢測數(shù)據(jù)，為腐蝕綜合分析提供基礎(chǔ)支持。數(shù)據(jù)庫分為設(shè)備基礎(chǔ)信息、工況介質(zhì)信息、案例庫和知識庫4部分，數(shù)據(jù)的主要來源為腐蝕在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集和存儲、現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)的手工錄入以及通過外部接口從MES等其他系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)。

1.1.2 專業(yè)模塊

在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，腐蝕安全管理系統(tǒng)針對煉化企業(yè)的防腐工作需求設(shè)計了五個專業(yè)模塊，供相關(guān)人員對實際工作中的定點測厚、工藝防腐、在線監(jiān)測、腐蝕檢查、腐蝕調(diào)查、趨勢預測等方面的數(shù)據(jù)進行管理和分析。各個模塊對數(shù)據(jù)的分析側(cè)重點不同，使得防腐工作更有針對性。由于在系統(tǒng)中還設(shè)計了趨勢預測模塊，用戶可將根據(jù)需要應(yīng)用API581等技術(shù)標準對腐蝕監(jiān)測和檢測數(shù)據(jù)進行核算，進而對腐蝕趨勢進行理論預測。

1.1.3 綜合分析模塊

在專業(yè)模塊的基礎(chǔ)上，將相互獨立的腐蝕監(jiān)測和檢測數(shù)據(jù)進行有效地整合和綜合分析。按照裝置分系統(tǒng)、系統(tǒng)分單元的原則，通過對單元內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析，依次給出單元、系統(tǒng)和裝置的腐蝕狀態(tài)和腐蝕趨勢信息，并且運用一定的分析方法量化了裝置腐蝕狀態(tài)和腐蝕趨勢，使得防腐工作針對性加強，有助于防腐工作者開展工作。

1.2 腐蝕安全管理系統(tǒng)的功能特點

腐蝕安全管理系統(tǒng)在具備常規(guī)的腐蝕監(jiān)測、檢測數(shù)據(jù)管理和瀏覽等功能的基礎(chǔ)上，還具有以下幾個獨特的功能特點:

(1)腐蝕安全管理系統(tǒng)運用先進的3D技術(shù)，裝置圖和設(shè)備圖采用三維立體圖進行展示(見圖2)，除了為用戶提供裝置現(xiàn)場環(huán)境的空間視覺真實感受，也方便防腐工作者更直觀、更直接地獲得需要的信息。

圖2 中國石油遼河石化公司裝置形貌Fig.2 Unit of liaohe petrochemical company

(2)該系統(tǒng)通過多種方式全面采集數(shù)據(jù)，整理并存儲各種腐蝕監(jiān)檢測數(shù)據(jù)及相關(guān)信息，建立了完善的數(shù)據(jù)庫，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理，避免由于人員變動等原因造成設(shè)備資料缺失等問題，使資料管理更加安全可靠，系統(tǒng)設(shè)有查詢、錄入、修改和刪除等功能，查詢調(diào)用方便，使系統(tǒng)操作更加簡便和人性化。

(3)腐蝕安全管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了模塊化，分為定點測厚、工藝防腐、在線監(jiān)測、腐蝕調(diào)查、腐蝕檢查和趨勢預測等專業(yè)模塊，系統(tǒng)中模塊設(shè)置合理、功能強大、針對性強，能對各種腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)進行專業(yè)的分析，使用戶能夠方便快速地找到自己需要的信息。綜合分析以專業(yè)模塊為基礎(chǔ)，通過一定的分析方法，對腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，從而達到量化裝置腐蝕狀態(tài)和預測裝置腐蝕趨勢的目的，并且根據(jù)裝置的需求設(shè)定報警值，對重點監(jiān)控部位進行報警，為設(shè)備維護提供技術(shù)支持。

2 腐蝕安全管理系統(tǒng)的應(yīng)用實例

腐蝕安全管理系統(tǒng)圍繞遼河石化公司的南蒸餾裝置開發(fā)，經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用和改進完善，取得了較好的應(yīng)用效果。

中國石油遼河石化公司南常減壓蒸餾裝置建于1987年，2000年10月針對加工高酸遼河稠油進行了系統(tǒng)改造，實現(xiàn)了加工高酸劣質(zhì)原油5 a長周期運行。南蒸餾裝置的設(shè)備腐蝕以高溫硫、環(huán)烷酸腐蝕和低溫部位的HCl+H2S+H2O腐蝕為主，雖然裝置整體選材等級很高，但由于近年來大量摻煉進口的劣質(zhì)原油，腐蝕情況趨于復雜，個別部位出現(xiàn)了腐蝕加劇的情況。結(jié)合中國石油遼河石化公司南蒸餾裝置的實際情況，在現(xiàn)場腐蝕監(jiān)測、檢測工作基礎(chǔ)上，開發(fā)出了腐蝕安全管理系統(tǒng)，對收集到的腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)分別應(yīng)用不同的專業(yè)模塊有針對性地進行分析，在此基礎(chǔ)上，運用一定的分析方法，對專業(yè)模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)進行綜合分析，量化了裝置腐蝕狀態(tài)和腐蝕趨勢，為南蒸餾設(shè)備維護提供技術(shù)支持。

2.1 數(shù)據(jù)庫信息采集

腐蝕安全管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫通過對南蒸餾裝置12個在線探針數(shù)據(jù)的實時采集、現(xiàn)場定點測厚等數(shù)據(jù)的手工錄入和生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)(MES和LIMIS)等各個系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口的導入等手段全面收集腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)，同時還包括南蒸餾塔、爐、管線等設(shè)備基礎(chǔ)信息，原油及各側(cè)線介質(zhì)信息等工藝信息，以及煉化企業(yè)近幾年的腐蝕案例和與腐蝕相關(guān)的資料信息。

2.2 腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)集中管理

腐蝕安全管理系統(tǒng)通過對南蒸餾裝置的腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)進行分門別類收集整理，建立了數(shù)據(jù)庫，以建立數(shù)據(jù)接口和手動錄入等方式，將南蒸餾裝置的所有腐蝕監(jiān)測、檢測數(shù)據(jù)全部納入數(shù)據(jù)庫進行集中管理。南蒸餾裝置的腐蝕監(jiān)測、檢測數(shù)據(jù)包括全裝置601個定點測厚監(jiān)測點的歷次檢測數(shù)據(jù)、通過12個腐蝕在線監(jiān)測探針獲得的工藝介質(zhì)實時腐蝕速率監(jiān)測數(shù)據(jù)等，同時還系統(tǒng)收集了現(xiàn)場腐蝕掛片試驗、腐蝕調(diào)查、停工腐蝕檢查等腐蝕監(jiān)測、檢測數(shù)據(jù)。另外，數(shù)據(jù)庫還系統(tǒng)收集了設(shè)備基礎(chǔ)資料、工況介質(zhì)信息，建立了腐蝕案例庫和知識庫。數(shù)據(jù)庫的建立實現(xiàn)了對腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)的集中管理，通過腐蝕數(shù)據(jù)的不斷積累，數(shù)據(jù)量增加，該系統(tǒng)能實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的對比瀏覽，切實發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用，為腐蝕分析提供數(shù)據(jù)支持。

2.3 數(shù)據(jù)分析

在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，結(jié)合南蒸餾裝置設(shè)備的實際腐蝕情況，應(yīng)用專業(yè)模塊對收集到的腐蝕監(jiān)測、檢測數(shù)據(jù)進行了專業(yè)分析。如定點測厚模塊，通過對南蒸餾裝置601個測點的歷次定點測厚數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，共排查出腐蝕較為嚴重的重點監(jiān)控部位22處。另外，在專業(yè)模塊基礎(chǔ)上，對腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)進行綜合分析，將南蒸餾裝置分為19個系統(tǒng)和若干單元，通過對單元內(nèi)監(jiān)測位置數(shù)據(jù)的綜合分析，依次給出單元、系統(tǒng)和裝置的腐蝕狀態(tài)和腐蝕趨勢的分析，量化了裝置的腐蝕狀態(tài)和腐蝕趨勢，發(fā)現(xiàn)腐蝕隱患、確定重點腐蝕部位，為南蒸餾裝置的設(shè)備維護工作提供了技術(shù)支持。

3 結(jié)論

腐蝕安全管理系統(tǒng)的開發(fā)緊密結(jié)合煉化企業(yè)實際生產(chǎn)需要，充分借鑒了國內(nèi)外的相關(guān)技術(shù)標準和防腐經(jīng)驗，建立了完善的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了腐蝕相關(guān)數(shù)據(jù)的集中管理，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了裝置腐蝕狀態(tài)和腐蝕趨勢的量化分析。目前腐蝕安全管理系統(tǒng)已在中國石油遼河石化公司南蒸餾裝置上成功應(yīng)用，并取得了比較理想的應(yīng)用效果，對南蒸餾裝置的設(shè)備維護工作起到了重要作用。隨著數(shù)據(jù)庫的逐步完善和系統(tǒng)功能的不斷開發(fā)，腐蝕安全管理系統(tǒng)在煉化企業(yè)的防腐工作中將發(fā)揮更大的作用。

[1]中國石油化工設(shè)備管理協(xié)會設(shè)備防腐專業(yè)組.石油化工裝置設(shè)備腐蝕與防護手冊[M]北京:中國石化出版社，2001:88-89.

[2]趙敏，康強利，周三平，等.腐蝕數(shù)據(jù)庫管理及評價系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[J].石油化工腐蝕與防護，2006，23(6):7.