[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

说明书

一种石化装置换热网络中换热设备的三维效能评级方法，基于生产的稳定性、生产能耗和可靠性三个维度，建立量化的换热设备效能评价方法，采用效能评价因子，对设备进行分级，根据分级排序结果来使用和管理设备、制定不同的检维修策略；生产的稳定性用于衡量某台换热设备对生产工艺和产品质量的影响大小；生产能耗用于衡量某台换热设备对换热网络的公用工程消耗量的影响，反映了换热设备对生产的能耗和操作经济性的影响；可靠性用于衡量设备故障对装置整体可靠性的影响，反映了换热设备对生产的安全性的影响。本发明可帮助生产企业合理分配检维修资源，对关键设备进行重点关注，为设备的分层管理提供依据和方法，优化检维修管理。

技术领域

本发明涉及石化过程工业的换热网络，特别涉及一种石化装置换热网络中换热设备的三维效能评级方法。

技术背景

换热网络是过程工业的子系统之一，用于系统内部热量的回收利用。在石油化工等流程工业中，换热网络有着广泛应用。换热网络的性能好坏、运行情况、能量回收和利用水平的高低对石化装置的整体性能有着非常重要的影响，是企业生产管理的重要对象。在换热网络中，各台换热设备对工艺生产、产品质量、设备安全和换热网络整体性能的影响程度不尽相同，各设备的决策变量及运行参数的变动对装置整体的影响也不相同。因此，在企业的时间、人力和资金等资源有限的情况下，对换热网络中的各台换热设备，按其对系统整体的影响程度及重要性进行综合评级和排序，从而有针对性地对不同的设备实施差异化管理、分层、分级进行管理，并制定相应的管理和监控手段，这对换热网络实现高效、稳定、安全可靠的运行十分必要。

发明内容

针对换热网络中换热设备的管理问题，本发明提供了一种基于对换热网络系统整体的生产质量稳定性、能耗和可靠性三个维度的、量化的设备效能评级方法，对设备的重要性和综合影响进行科学评价和排序，确定影响系统稳定性、经济性和可靠性表现的关键设备，作为企业设备管理、维修管理系统的重点关注对象，实现设备的分层管理，使企业科学、高效、经济地分配有限的人力、资金、时间等企业资源。本发明可帮助生产企业根据换热网络系统中的换热设备对系统不同方面的综合影响和设备的重要性，开展设备的检修、维修、管理工作，合理分配检维修资源，对关键设备进行重点关注，为设备的分层管理提供依据和方法，优化检维修管理。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下的技术方案：

一种石化装置换热网络中换热设备的三维效能评级方法，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)确定关键温度点，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，并用该值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，具体过程为：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：