[发明专利]石化装置换热网络中换热设备的三维效能评级方法

权利要求书

1.一种石化装置换热网络中换热设备的效能评价因子确定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)计算换热网络中每一台换热设备的相对稳定性指标x₁，换热设备的相对稳定性指标x₁用于衡量该换热设备对生产工艺和产品质量的影响大小，计算过程如下：

1.1)定义位于换热网络下游的反应装置或者分离装置的关键物流；

1.2)确定关键温度，关键物流离开换热网络的温度，即为影响生产工艺和产品质量的关键温度；

1.3)确定在离开换热网络之前，即达到关键温度之前，关键物流所经过的换热设备；

1.4)对1.3)确定的换热设备，计算其中每一台设备的性能变化，所引起的关键物流的关键温度的变化量，并用该关键物流的关键温度的变化量作为这台换热设备的绝对稳定性指标x₁′，即第i台换热设备的绝对稳定性为换热设备的性能用其传热系数、传热面积、温差修正因子的乘积来表示；与关键物流无关的换热设备，即1.3)确定的换热设备以外的其他换热设备，这些设备的性能变化不会引起关键物流上关键温度的改变，其绝对稳定性为0；

1.5)将1.4)确定的绝对稳定性指标x₁′转化为相对稳定性指标x₁，过程为：将绝对稳定性指标数据x₁′作归一化处理，即将这些数据映射在[0,1]上，由如下公式求得：

其中，x_1,i、x_1,i′分别为第i台换热设备的相对稳定性和绝对稳定性指标，(x₁′)_max、(x₁′)_min分别为所有设备绝对稳定性指标x₁′的最大、最小值；

2)计算换热网络中每一台换热设备对生产能耗的相对影响x₂，即生产能耗相对影响x_2,i用于衡量第i台换热设备对换热网络整体的公用工程消耗量的影响，反映了第i台换热设备对换热网络的能耗和操作经济性的影响大小，计算过程如下：

2.1)设定换热网络中换热设备性能的最大衰减幅度；

2.2)对每台换热设备，计算当其性能产生了2.1)所设定的最大衰减幅度时，换热网络整体所消耗的公用工程量的增加量，将公用工程消耗量的增加值作为换热设备对生产能耗的绝对影响x₂′；

2.3)将2.2)确定的换热设备对生产能耗的绝对影响x₂′转化为相对影响指标x₂，具体过程为：将绝对生产能耗影响指标数据x₂′作归一化处理，即将这些数据映射在[0,1]上，由如下公式求得：

其中，x_2,i、x_2,i′分别为第i台换热设备对换热网络整体生产能耗的相对影响和绝对影响，(x₂′)_max、(x₂′)_min分别为所有设备绝对能耗影响指标x₂′的最大、最小值；

3)计算换热网络中每一台换热设备的可靠性影响x₃，可靠性影响x₃用于衡量单台设备发生故障对换热网络装置整体可靠性的影响，反映了换热设备对生产安全性的影响，过程如下：

3.1)设定换热网络的总体可靠性系数为1，换热网络中有N股过程工艺流体，每股工艺流体的可靠性系数为1/N；

3.2)对每股过程工艺流体，从工艺流体进入换热网络到离开换热网络，所流经的换热设备，按其上下游关系、串并联逻辑关系，确定设备之间的逻辑拓扑关系；

3.3)对每股过程工艺流体上的所有换热设备，根据每台设备的故障率和设备之间的逻辑拓扑关系，计算该工艺流体上所有设备的总故障率，即工艺流体故障率，计算规则为：逻辑“与”关系的设备组合的总故障率为各设备的故障率之和，逻辑“或”关系的设备组合的总故障率为各设备的故障率之积；

3.4)对每一台换热设备，计算该换热设备对换热网络整体可靠性的绝对影响x₃′，计算公式为：

其中，x_3,i′为第i台换热设备对换热网络整体可靠性的绝对影响；λ_i为第i台换热设备的故障率；在第i台换热设备中第h股热过程工艺流体与第c股冷过程工艺流体进行换热；λ_h为3.3)得到的第h股热过程工艺流体上所有设备的总故障率；λ_c为3.3)得到的第c股冷过程工艺流体上所有设备的总故障率；如果第i台换热设备是过程工艺流体与公用工程流体之间的换热，则公式(3)中仅保留与过程工艺流体相关的项；

3.5)将3.4)确定的换热设备对换热网络整体可靠性的绝对影响x₃′转化为相对影响指标x₃，具体过程为：将绝对可靠性影响指标数据x₃′作归一化处理，即将这些数据映射在[0,1]上，由如下公式求得；

其中，x_3,i、x_3,i′分别为第i台换热设备对换热网络整体可靠性的相对影响和绝对影响，(x₃′)_max、(x₃′)_min分别为所有设备绝对可靠性影响指标x₃′的最大、最小值；

4)对1)-3)获得的三个维度的指标进行赋权操作，设定权重因子分别为ω₁、ω₂、ω₃，且ω₁+ω₂+ω₃＝1，三个评价维度的权重因子的大小可根据生产实际需要进行选取和调整；

5)计算基于三个维度的设备效能评价因子f′，由如下公式求得：

f′＝ω₁x₁+ω₂x₂+ω₃x₃     (5)。

2.如权利要求1所述的石化装置换热网络中换热设备的效能评价因子确定方法，其特征在于，所述步骤2.1)中，设定最大衰减幅度为30％，换热设备的性能用其传热系数、传热面积、温差修正因子的乘积来表示。