基于风险 智能管理--挪威船级社ORBIT系统软件帮助科威特石油公司优化设备资

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》(化工) 发布时间:2010-07-05


图1  DNV风险基准维修策略。

本文简要介绍了挪威船级社(DNV)为石油炼化行业量身定制的一款定量风险评估软件ORBIT Onshore及配套检测系统ORBIT +IDS的工作原理,着重阐述了其在基于风险的检测(RBI)与优化资产完整性管理(Asset Integrity Management)领域所发挥的功效。

i:DNV量化基于风险检验分析系统;ii:DNV检验信息完整性管理系统;iii:DNV量化事故后果分析系统。

数十年来,基于风险的检测(RBI)与维护方法作为优化资产完整性管理和生产安全的有效工具越来越受到企业的重视。先进的量化检测方法能更好地预测设备风险的情况和检测影响,从而使工厂的检测项目更便捷、准确和优化。随着软件整合方案的不断发展,这些基于风险的检测方法都在实践中逐渐成熟起来,例如工厂数据库的信息交换、管理检测与维护项目的实施和维护资产与检测的历史数据等。

位列世界七大石油巨头之一的科威特石油公司(Kuwait Oil Company)意识到这一资产完整性管理理念的重要性,着手开展了相关工程规划。DNV作为项目的实施方,在科威特石油公司安装运用了RBI系统(ORBIT Onshorei)和检测系统(ORBIT + IDSii)。项目取得了很好的应用效果。

资产完整性管理

有效的资产完整性管理是以维护和检验计划(条件式)的风险管理策略为基础的。这些策略方法与企业和工厂的可用性和安全性相联系。基于风险的方法,例如基于风险的检验(RBI),安全完整性等级(SIL)和以可靠性为中心的维护(RCM)可以用来对系统等级以及设备的危险程度进行评级,并通过指导企业的维护和检验策略来管控风险。策略的执行是通过详细计划,组织和排程的制定完成的。图1所显示的就是DNV所实施的一套基于风险的维护工作策略。

其中,风险分析阶段被分成了两个部分——筛选分析和详细分析。筛选分析可以将低风险的系统筛选出来,将注意力关注到高风险的系统。完成好筛选分析后,这些高风险的设备要经过RBI,RCM和SIL进行更为详细的分析,这样企业高风险设备的检验和维护策略融入到企业的计算机维护管理系统中,并使得其可以得到更好的发展并得到实施。

RBI主要负责对静设备失效模式工艺流程和相关系统做分析;SIL主要用来对起保护的仪控装置进行评估,例如火灾气体探测装置,爆炸装置等;RCM主要涵盖除RBI, SIL以外的其他设备和失效模式,包含工艺过程,仪电装置,安全装置等。

此外对低风险的设备并非不关心,而是用一些合适的方法和策略去管理。而一些需要后果减缓研究的设备在整个工艺过程中同样可以被辨识。本文将关注重点集中于基于风险的检测和检验流程上,内容包含检验计划、计划执行、历史记录恢复及资料存储等。


图2 检验管理软件ORBIT+ IDS。

基于风险的检测

1994年美国石油协会(API)决定开发基于风险的检测方法。DNV被API协会指定成为该项目开发的发起人。随后,由于API方法论主要与炼化装置的需求相互连接,DNV决定开发定量风险评估软件,由此产生了新的软件系统——ORBIT Onshore。这套系统含有较强的结构性和友好的用户使用界面。此外还提供了一种基于PHASTiii后果分析模块的快速后果分析工具。ORBIT Onshore可以模拟任何流体的物理性质并提供1500种化学介质和1700种(ASME)材料数据库。

RBI中风险的定义结合了可能性和后果失效模式,可以用以下的数学公式表示:

Risk s = F s* C s

s=失效场景

Fs=该失效场景的失效频率

Cs=该失效场景的失效后果 (面积m2或花费)

通过不同的损伤机理来计算失效频率发生的时间,所包含的损伤机理包含外部腐蚀、均匀减薄或点蚀、应力腐蚀开裂、高温氢损伤、脆性断裂、疲劳损伤和衬里失效等等。

ORBIT Onshore的后果分析主要是基于事件树。主要的后果包含:热辐射和爆炸对人和设备的影响;毒气泄漏对人的影响;财务损失;非点火泄漏的设备维修。

ORBIT Onshore通过设置最高可接受风险目标来确认未来检测时间。通过建议的检验时间,可以按时完成检验计划,此外还提供了检验的有效性手段。

在科威特石油公司安装的ORBIT Onshore软件系统,其工作范围包含21个收集站和3个增压站。在收集站部分,原油从油井集合管道传入油气分离装置。燃气被传输到增压站,而原油经过3套分离装置变成固化油;在增压站部分,原气从收集装置传输到增压站,经过增压、脱水,最后经过管道传输出去。整个过程包含:加压列;气体和脱水,主要用于防止管道腐蚀;气体流,潮湿的气体经过脱水装置脱水变成干燥的气体。

检验管理

ORBIT Onshore软件系统为检验指导方针提供合理的方法(包含检验时间和有效性),另一方面检验过程中需要一种工具保存大量的检测数据并方便检验检验计划和详细实施,例如资源配备,检验周期排程,历史资料存储和后续工作等。

ORBIT +IDS就是这样的工具。图2显示了ORBIT +IDS 的主要功能,它还能管理设备文档设备跟踪信息。

DNV在科威特石油公司实施的RBI和检验项目内容包括:RBI 培训;提供检测系统的配置;将RBI和历史检验数据录入到ORBIT+IDS系统中;对选用的设备进行无损检验的方法运用到基础的RBI上,如MUT,GWUT和AUT;用API579适用性评价的方法进行评估。

科威特石油公司一共约有5000个设备和50 000个管道,为了完整性管理这些设备,科威特石油公司花了近8年的时间对这些数据进行管理和为检验计划做准备。实施和监控这么大的数据是件非常具有挑战性的任务。ORBIT+IDS被证明能很好地将RBI 的检验指导运用于检测人员的检验工作中。RBI的主要理念就是辨识设备的最佳检验时间和考虑设备的检验历史。除了RBI分析外,其他步骤例如检验计划或者工作指导,检验草图和存储大量检验数据都由ORBIT+IDS完成。

损伤机理

作为整个项目的一部分,一些可被发现或潜在的损伤机理都被辨识并进行评估,包括:CO2 腐蚀;H2S 裂化;微生物腐蚀;内部侵蚀;CUI;外部腐蚀;疲劳断裂;脆性断裂;氢氧化合物;均匀腐蚀和局部腐蚀。

H2S 应力腐蚀开裂和微生物腐蚀是可以被发现的。其中的一些装置是上世纪70年代建立的,属于不能抵抗HIC的材料。DNV挖掘了所有潜在的损伤机理并运用到RBI软件中。通过在RBI中模拟这些模块,设备的损伤机理,制造材料,运行条件,损伤的程度都可以被确认,并运用到一定期限的检验中。如果错误被发现,检验建议可以确保将这些错误进行纠错。

另一方面,如果怀疑的损伤机理没有被发现,ORBIT Onshore重新分析这些发现并且延长检验周期或视这些损伤机理为不可能。在这样的情况下,系统可以清除由于人为因素而引起的错误。

应用效果

DNV的Orbit Onshore 软件为科威特石油公司所有记录中的设备提供了检测检验指导。通俗来说,这个智慧型软件能向相关管理者指出了哪台机器需要检修,哪些损坏机制需要检测防止,什么时候检测工作应该由哪个层面的技师来完成。

过去,纸质的检测数据的分析汇总、保存和调用都非常费时费力。为解决这个问题,DNV ORBIT+IDS软件能存储每次的检测图纸、计划记录和数据,查询和生成相应的管理报告。现在的RBI项目与这样一套基于数据库的检测软件整合在一起,科学地制定检测方案、管理动态的设备数据,既降低风险也节约了资产完整性管理过程中的人力和物力。

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