在役安全閥檢驗周期確定方法

魏永偉

?

在役安全閥檢驗周期確定方法

魏永偉

（中國石化長城能源(寧夏)化工有限公司， 寧夏 靈武 751400）

安全閥是石油化工行業(yè)工藝流程設(shè)備中重要的安全裝置，對整個工藝流程的安全和良好的運行起著非常重要的作用。因此，對于安全閥設(shè)備運行情況的檢驗工作顯得尤為重要。通過半定量和定量分析的兩種方法，對安全閥的檢驗周期進(jìn)行了分析評價，用以得出最佳的檢驗周期，以此來降低安全閥失效風(fēng)險。研究結(jié)果表明，利用模糊綜合評價的半定量計算方法和檢驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的定量計算方法得到的結(jié)果較為可靠，具有實際的工程技術(shù)指導(dǎo)意義。

安全閥； 檢驗周期； 風(fēng)險評價

石油和化工生產(chǎn)現(xiàn)場各類管道是具有高壓和燃爆、有毒、腐蝕性等流體輸送的設(shè)備，一旦發(fā)生泄漏，將有可能造成火災(zāi)、爆炸和中毒等故事，導(dǎo)致人員傷亡和環(huán)境污染，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會負(fù)面影響[1]。部分壓力容器和承壓管道在使用過程，當(dāng)突發(fā)超壓時，如未及時采取相關(guān)措施，將造成承壓設(shè)備的損壞，從而發(fā)生事故[2]。因此，為了防止超壓而造成嚴(yán)重的事故，一個很重要的安全輔助設(shè)備是必不可少的，安全閥的安全泄壓裝置，是一種較為常用的安全輔助設(shè)備，在承壓設(shè)備及管道的運行過程起著非常重要的作用。

安全閥的定期維護(hù)檢測工作是保證安全閥良好運行的必要工作之一，根據(jù)各個行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)不同，一般也要求至少每年對安全閥進(jìn)行效驗1-2次，以降低安全閥失效帶來的風(fēng)險[3]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，許多石油化工行業(yè)設(shè)備工藝流程的生產(chǎn)裝置的運行周期逐漸延長，生產(chǎn)運行的穩(wěn)定性逐漸提升，生產(chǎn)設(shè)備工藝的整體維護(hù)檢測與安全閥的效驗周期產(chǎn)生了沖突。

為了進(jìn)一步分析合理的石化設(shè)備裝置安全閥的效驗周期，前人在定性、半定量和定量方法方面已經(jīng)做了相關(guān)的分析研究，定性分析主要是基于安全閥腐蝕等方面造成的失效通過采用評分的方式進(jìn)行評價，半定量分析主要是針對安全閥工作環(huán)境、操作條件、工作歷程和管理方式方面進(jìn)行評價，定量分析主要采用數(shù)學(xué)模擬計算的方法進(jìn)行分析評價[4-6]。

1 半定量評價方法

1.1 模糊綜合評價

該方法采用三個步驟的分析模式：

（1） 影響因素與其影響因子權(quán)重值的確定；

（2） 因素因素評價集的確定；

（3） 評價集與權(quán)重值的組合計算。

通過對影響安全閥運行的各因素進(jìn)行相關(guān)影響因子的排序，安全權(quán)重值的大小進(jìn)行分析評價，能有效的克服人為的理解偏差對某個認(rèn)識的隨意性。

1.2 評價因素與評價集的設(shè)立

安全閥作為超壓后泄壓的裝置，在實際運行過程一般都處于閉合狀態(tài)，影響周期性檢測的因素主要為：安全閥本身性能、工作環(huán)境、運行歷史、失效風(fēng)險。

評價集主要為了描述各影響因素的影響程度，可根據(jù)不同的影響層面來進(jìn)行區(qū)分，本文采用5級區(qū)分，1-5級分別對應(yīng)有利、較有利、一般、較不利和不利[7]。

1.3 確定權(quán)重值

由于篩選的每個影響因素對安全閥的檢測周期確定影響都是不一樣的，因為需要統(tǒng)一各因素進(jìn)行衡量，需要設(shè)定一個能相互對比的對比值即權(quán)重值。因此，各影響因素的影響程度就可以利用權(quán)重值來表達(dá)，見表1。

1.4 分析評價與檢驗周期確定

對四個安全閥影響因素進(jìn)行模糊綜合評價，得到模糊綜合評價結(jié)果為（0.52，0.23，0.09，0.05），根據(jù)該評價結(jié)果，可判定為有利，即安全閥失效風(fēng)險較小，可以3～4年為檢驗周期，見表2。

表1 評判數(shù)據(jù)表

表2 安全閥評價結(jié)果與檢驗周期

2 定量評價方法

2.1 失效概率計算

不同安全閥生產(chǎn)廠家制造工藝技術(shù)水平不同，但在出廠前都會進(jìn)行質(zhì)量抽驗，以確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，因此在選擇影響因素分析時，也可淡化產(chǎn)品本身質(zhì)量的影響，在定量分析過程，此影響因素就不再納入分析的原因之內(nèi)。實例分析以彈簧式安全閥為例來說明定量分析的過程和方法，對某企業(yè)石化設(shè)備裝置上的安全閥維修記錄進(jìn)行歸納整理，得到某安全閥運行情況的記錄，并統(tǒng)計出在歷年來檢驗過程發(fā)現(xiàn)的安全閥失效的情況，見表3、表4。

表3 安全閥工作情況

表4 安全閥失效情況

2.2 失效概率分析

利用雙參數(shù)威布爾分布數(shù)學(xué)模型加以驗證獲取數(shù)據(jù)是否滿足假設(shè)條件，通常采用皮爾遜卡方檢驗方程，見式1。

即方程又可等效為式2。

其中，N為數(shù)據(jù)的分組數(shù)，ni表示為第i組內(nèi)發(fā)生的次數(shù)，ni0表示落入該區(qū)將理論的期望次數(shù)。

因此，可以得到皮爾遜卡方統(tǒng)計參數(shù)表達(dá)式子，見式3。

對公式兩邊進(jìn)行求導(dǎo)，可得：

得到統(tǒng)計量最的參數(shù)a和b，并帶入計算將會得到c的最小值。

2.3 檢驗周期確定

安全閥門一般情況下至少應(yīng)當(dāng)達(dá)到SIL1級別，利用上述數(shù)值計算得到平均失效概率應(yīng)小于0.1，所對應(yīng)的檢驗周期才能滿足基本條件。

根據(jù)計算得到，此時間為49 352 h，即約5.6年為檢驗周期，見圖1。

圖1 安全閥失效概率曲線

2.4 結(jié)果可靠性分析

根據(jù)目前石油化工行業(yè)安全閥的工作條件，一般介質(zhì)溫度在200 ℃以內(nèi)，開啟壓力為4 MPa以內(nèi)，彈簧式安全閥至少能穩(wěn)定運行工作4～5年。

半定量分析的基于模糊綜合評價方法在檢驗周期內(nèi)已經(jīng)考慮到了主要的影響因素，并按照影響因素的相關(guān)性進(jìn)行排序，確定影響因素的權(quán)重系數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行分析評價，由于已經(jīng)分析了諸多因素的影響，且分析的人為主觀性較低，評價結(jié)果與實際情況較為接近[8]。

而定量分析方法是基于威布爾分布的以數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析為樣本的實際失效分析概率計算，進(jìn)而評價安全閥的檢驗周期，計算依據(jù)是利用實際的統(tǒng)計結(jié)果，因此計算結(jié)果具有代表性，但該方法的缺點是必須要有一定數(shù)量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)[9]。

3 結(jié)束語

針對石油化工行業(yè)設(shè)備安全閥檢驗周期的相關(guān)問題進(jìn)行了探討，分別基于半定量化的計算方法即模糊綜合評價方法，以及定量化的檢驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法進(jìn)行了分析和研究，為石化設(shè)備及裝置安全閥的檢驗周期確定提供參考。

［1］蘇清苗,何世權(quán),權(quán)輝,等.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)安全閥的失效評價[J].新技術(shù)新工藝,2012,(9):97-101.

［2］何世權(quán),孟靜華,李斌,等.安全閥失效模糊綜合評價方法的研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2009,19(1):145-149.

［3］李建宏,趙久國,陳海,等.安全閥延期校驗中風(fēng)險評價技術(shù)的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備技術(shù),2014,35(6):41-44,49.

［4］常思蕾.安全閥延期校驗中風(fēng)險評價技術(shù)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2015,(16):107-107.

［5］章彬斌,業(yè)成,周杏鵬,等.基于安全閥開啟特性的智能化校驗方法[J].石油化工設(shè)備,2016,45(3):6-10.

［6］羅俊勇,楊君,何照,等.安全閥在線校驗儀的一種溯源方法[J].計量與測試技術(shù),2015,(9):34-36.

［7］宋衛(wèi)臣.安全閥類型和規(guī)格的選用[J].化工設(shè)備與管道, 2017, 54 (1):82-86.

［8］丁衛(wèi)撐,陳浩峰,鄧友,等.彈簧式安全閥在線校驗閥瓣微啟識別技術(shù)[J]. 測控技術(shù), 2016, 35 (4): 132-135.

［9］郭崇志,孫耀平,宋書偉等.安全閥穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)數(shù)值模擬技術(shù)對比研究[J]. 壓力容器, 2015 (2): 27-34.

Determination Method of Inspection Cycle of In-service Safety Valve

（Sinopec Great Wall Energy and Chemical (Ningxia) Co., Ltd., Ningxia Lingwu 751400, China）

Safety valve is an important safety device in the process equipments of petrochemical industry. It plays a very important role in safe and good operation of the whole process. Therefore, the inspection of the safety valve equipment operation is particularly important. In this paper,based on two methods of semi quantitative analysis and quantitative analysis, the inspection cycle of safety valve was analyzed and evaluated to obtain the best test cycle, so as to reduce the failure risk of safety valve. The results showed that the semi quantitative calculation method based on the fuzzy comprehensive evaluation and quantitative calculation method based on the statistical analysis of test data were reliable.

safety valve; inspection cycle; risk evaluation

2017-11-22

魏永偉（1987-），男，陜西西安人，研究方向：從事安全閥效驗和維修技術(shù)工作。

TQ 05

A

1004-0935（2017）12-1217-03