CN107728599B - 一种确定炼化装置阀门状态的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定炼化装置阀门状态的方法和装置，该方法包括：将预设设定值输入到预设大数据模型中，以模拟预设阀门的工作状态，其中，预设大数据模型为根据预设阀门的历史流量大数据构建的模拟预设阀门工作状态的模型；获取预设大数据模型中预设阀门在预定时间的模拟测量值，并根据模拟测量值确定炼化装置中预设阀门的状态。本发明在模拟预设阀门的工作状态时，可以获取该预设阀门在预定时间的模拟测量值，通过该模拟测量值，就可以确定实际生产的炼化装置中该预设阀门的当前状态或未来状态，能够对阀门状态进行预测，提早知晓阀门可能存在的任何情况，解决了现有技术问题。

Description

一种确定炼化装置阀门状态的方法和装置

技术领域

本发明涉及数据分析领域，特别是涉及一种确定炼化装置阀门状态的方法和装置。

背景技术

在石油的炼化装置中，故障多发点会出现在阀门上，然而，阀门在实际故障发生前，大多数情况下会有一个演变过程，在这一演变过程中，阀门并未运行在最佳状态，一些运行的特征会表明阀门可能存在一些潜在的问题，并能体现问题的严重程度。

然而，现有技术中并没有任何监测阀门的机制，阀门通常都是在出现故障的情况下才被发现，无法预测阀门可能出现的问题，一旦阀门发生故障，就会影响工业生产。

发明内容

本发明提供一种确定炼化装置阀门状态的方法和装置，用以解决现有技术的如下问题：石油的炼化装置中没有任何监测阀门的机制，阀门通常都是在出现故障的情况下才被发现，无法预测阀门可能出现的问题，一旦阀门发生故障，就会影响工业生产。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种种确定炼化装置阀门状态的方法，包括：将预设设定值输入到预设大数据模型中，以模拟预设阀门的工作状态，其中，所述预设大数据模型为根据所述预设阀门的历史流量大数据构建的模拟所述预设阀门工作状态的模型；获取所述预设大数据模型中所述预设阀门在预定时间的模拟测量值，并根据所述模拟测量值确定炼化装置中所述预设阀门的状态，其中，所述模拟测量值包括以下之一：温度值、压力值、流量值、液位值。

可选的，获取所述预设大数据模型中所述预设阀门在预定时间的测量值，并根据所述测量值确定炼化装置中所述预设阀门的状态，包括：获取所述炼化装置中所述预设阀门按照所述预设设定值工作时所述预定时间的测量值；将所述模拟测量值和所述测量值进行比较，根据比较结果确定所述炼化装置中所述预设阀门的故障状态。

可选的，获取所述炼化装置中所述预设阀门按照所述预设设定值工作时所述预定时间的测量值之后，还包括：分别以时间和测量值为横坐标和纵坐标，构建所述大数据模型中所述预设阀门的流量变化与所述炼化装置中所述预设阀门流量变化的对比图，以将所述对比图呈现在屏幕上。

可选的，根据所述模拟测量值确定炼化装置中所述预设阀门的状态之后，还包括：在所述炼化装置中所述预设阀门的故障状态为存在故障、且所述故障等级达到预设故障等级的情况下，将所述预设阀门对应的仪表号呈现在屏幕上。

可选的，将预设设定值输入到预设大数据模型中，以模拟预设阀门的工作状态之前，还包括：按照预设账户等级检测当前登录账户是否具有输入所述预设设定值的权限；在所述当前登录账户具有输入所述预设设定值的权限的情况下，接收所述预设设定值。

另一方面，本发明还提供一种确定炼化装置阀门状态的装置，包括：输入模块，用于将预设设定值输入到预设大数据模型中，以模拟预设阀门的工作状态，其中，所述预设大数据模型为根据所述预设阀门的历史流量大数据构建的模拟所述预设阀门工作状态的模型；确定模块，用于获取所述预设大数据模型中所述预设阀门在预定时间的模拟测量值，并根据所述模拟测量值确定炼化装置中所述预设阀门的状态，其中，所述模拟测量值包括以下之一：温度值、压力值、流量值、液位值。

可选的，所述确定模块包括：获取单元，用于获取所述炼化装置中所述预设阀门按照所述预设设定值工作时所述预定时间的测量值；确定单元，用于将所述模拟测量值和所述测量值进行比较，根据比较结果确定所述炼化装置中所述预设阀门的故障状态。

可选的，所述确定模块还包括：构建单元，用于分别以时间和测量值为横坐标和纵坐标，构建所述大数据模型中所述预设阀门的流量变化与所述炼化装置中所述预设阀门流量变化的对比图，以将所述对比图呈现在屏幕上。

可选的，还包括：呈现模块，用于在所述炼化装置中所述预设阀门的故障状态为存在故障、且所述故障等级达到预设故障等级的情况下，将所述预设阀门对应的仪表号呈现在屏幕上。

可选的，还包括：检测模块，用于按照预设账户等级检测当前登录账户是否具有输入所述预设设定值的权限；接收模块，用于在所述当前登录账户具有输入所述预设设定值的权限的情况下，接收所述预设设定值。

本发明在模拟预设阀门的工作状态时，可以获取该预设阀门在预定时间的模拟测量值，通过该模拟测量值，就可以确定实际生产的炼化装置中该预设阀门的当前状态或未来状态，能够对阀门状态进行预测，提早知晓阀门可能存在的任何情况，解决了现有技术的如下问题：石油的炼化装置中没有任何监测阀门的机制，阀门通常都是在出现故障的情况下才被发现，无法预测阀门可能出现的问题，一旦阀门发生故障，就会影响工业生产。

附图说明

图1是本发明第一实施例中确定炼化装置阀门状态的方法的流程图；

图2是本发明第一实施例中实际测量值与模拟测量值的对比图；

图3是本发明第二实施例中确定炼化装置阀门状态的装置的结构示意图；

图4是本发明第二实施例中控制回路的数据模型简图。

具体实施方式

为了解决现有技术的如下问题：石油的炼化装置中没有任何监测阀门的机制，阀门通常都是在出现故障的情况下才被发现，无法预测阀门可能出现的问题，一旦阀门发生故障，就会影响工业生产；本发明提供了一种确定炼化装置阀门状态的方法和装置，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本发明第一实施例提供了一种确定炼化装置阀门状态的方法，该方法的流程如图1所示，包括步骤S102至S104：

S102，将预设设定值输入到预设大数据模型中，以模拟预设阀门的工作状态，其中，预设大数据模型为根据预设阀门的历史流量大数据构建的模拟预设阀门工作状态的模型。

大数据分析是今年来兴起的一项新的数据分析技术，他是通过新的数据分析手段，对海量数据进行多种数据模型的分析，从中得到数据间的普遍性规律的一种技术。大数据分析目前在电商、网媒、金融等行业都有了一定规模的应用。在炼化行业，大数据分析技术的应用目前还没有较为成功的案例。基本所有的生产装置的仪表点位，都有相关的DCS(分布式控制系统，Distributed Control System)点位与之对应，并通过实时数据库系统，将数据转存到历史库中。实时数据库的应用，使DCS数据的积累和收集成为可能，为预设大数据模型的构建建立了基础。

在现有大数据技术较为成熟的情况下，只需要根据大数据建立每个阀门对应的预设大数据模型即可，在构建了预设大数据模型后，就可以将预设设定值输入到预设大数据模型中了，来模拟预设阀门的工作状态。

S104，获取预设大数据模型中预设阀门在预定时间的模拟测量值，并根据模拟测量值确定炼化装置中预设阀门的状态，其中，模拟测量值包括以下之一：温度值、压力值、流量值、液位值。

在模拟预设阀门的工作状态时，可以获取该预设阀门在预定时间的模拟测量值，通过该模拟测量值，就可以确定实际生产的炼化装置中该预设阀门的当前状态或未来状态，能够对阀门状态进行预测，提早知晓阀门可能存在的任何情况，解决了现有技术的如下问题：石油的炼化装置中没有任何监测阀门的机制，阀门通常都是在出现故障的情况下才被发现，无法预测阀门可能出现的问题，一旦阀门发生故障，就会影响工业生产。

在获取预设大数据模型中预设阀门在预定时间的测量值、并根据测量值确定炼化装置中预设阀门的状态的过程中，具体包括：获取炼化装置中预设阀门按照预设设定值工作时预定时间的测量值(上述模拟测量值是哪一种，此处的测量值就是对应的类型)；将模拟测量值和测量值进行比较，根据比较结果确定炼化装置中预设阀门的故障状态。该过程是通过实际测量值和模拟测量值来比较，进而确定已经出现的某一时刻该预设阀门是否存在故障，检测过程更加准确。

实现的过程中，在获取炼化装置中预设阀门按照预设设定值工作时预定时间的测量值之后，还可以分别以时间和测量值为横坐标和纵坐标，构建大数据模型中预设阀门的流量变化与炼化装置中预设阀门流量变化的对比图，以将对比图呈现在屏幕上。该过程将实际测量值与模拟测量值的对比图可以如图2所示，当然，图2仅为一种示例，并不对具体对比图的形式构成限定。通过该对比图，管理人员就可以更加清晰、直观的进行对比，进而确定预设阀门可能存在的问题。

为了能够辅助管理人员对可能存在故障的预设阀门进行管理，在根据模拟测量值确定炼化装置中预设阀门的状态之后，如果炼化装置中预设阀门的故障状态为存在故障，并且故障等级比较紧急，已经达到预设故障等级时，就可以直接将预设阀门对应的仪表号呈现在屏幕上，以方便管理者快速找到预设阀门。当然，在预设阀门没有故障时，也可以将获取各个实际测量值对应的仪表号显示在屏幕上。

为了进一步提升系统性能，本实施例还针对管理员的不同级别设置了不同的权限，具有高权限的人不仅可以查看预设阀门的状态，还可以进行输入值的改变。因此，在将预设设定值输入到预设大数据模型中，以模拟预设阀门的工作状态之前，还可以按照预设账户等级检测当前登录账户是否具有输入预设设定值的权限，并在当前登录账户具有输入预设设定值的权限的情况下，才接收预设设定值。针对管理员的能力不同，为其配置不同的权限，根据不同的权限为管理员分配不同的能力，该过程较为人性化，更加便于管理。

本发明第二实施例提供了一种确定炼化装置阀门状态的装置，该装置与炼化装置相关联，该装置的具体结构示意如图3所示，包括：

输入模块10，用于将预设设定值输入到预设大数据模型中，以模拟预设阀门的工作状态，其中，预设大数据模型为根据预设阀门的历史流量大数据构建的模拟预设阀门工作状态的模型；确定模块20，与输入模块10耦合，用于获取预设大数据模型中预设阀门在预定时间的模拟测量值，并根据模拟测量值确定炼化装置中预设阀门的状态，其中，模拟测量值包括以下之一：温度值、压力值、流量值、液位值。

大数据分析是今年来兴起的一项新的数据分析技术，他是通过新的数据分析手段，对海量数据进行多种数据模型的分析，从中得到数据间的普遍性规律的一种技术。大数据分析目前在电商、网媒、金融等行业都有了一定规模的应用。在炼化行业，大数据分析技术的应用目前还没有较为成功的案例。同时，目前也没有基于DCS数据分析的在线实时阀门故障检测与预报系统。因此，通过大数据分析技术，分析与炼化装置中最核心的阀门性能数据，是本实施例的主要目的，下面会对其进行详细说明。

基本所有的生产装置的仪表点位，都有相关的DCS点位与之对应，并通过实时数据库系统，将数据转存到历史库中。实时数据库的应用，使DCS数据的积累和收集成为可能。大数据分析技术目前已经较为成熟，主流的分析工具如Hadoop、HPCC、Storm等都已经有成熟的技术构架以及分析方案。同时，分布式的计算技术使本来必须由价格昂贵的超级计算机才能完成的计算工作由普通计算机替代成为可能。另外，针对数据的分析模型也已经非常成熟。

由于阀门在实际故障发生前，大多数情况下会有一个演变过程，在这一演变过程中，阀门并未运行在最佳状态，一些运行的特征会表明阀门可能存在一些潜在的问题，并能体现问题的严重程度。基于上述思考，本实施例通过大数据构建了预设阀门的大数据模型。

本实施例的装置在模拟预设阀门的工作状态时，可以获取该预设阀门在预定时间的模拟测量值，通过该模拟测量值，就可以确定实际生产的炼化装置中该预设阀门的当前状态或未来状态，能够对阀门状态进行预测，提早知晓阀门可能存在的任何情况，解决了现有技术的如下问题：石油的炼化装置中没有任何监测阀门的机制，阀门通常都是在出现故障的情况下才被发现，无法预测阀门可能出现的问题，一旦阀门发生故障，就会影响工业生产。

实现时，上述确定模块可以包括：获取单元，用于获取炼化装置中预设阀门按照预设设定值工作时预定时间的测量值；确定单元，用于将模拟测量值和测量值进行比较，根据比较结果确定炼化装置中预设阀门的故障状态。上述两个单元将实际测量值和模拟测量值来比较，进而确定已经出现的某一时刻该预设阀门是否存在故障，检测过程更加准确。

上述确定模块还可以包括：构建单元，用于分别以时间和测量值为横坐标和纵坐标，构建大数据模型中预设阀门的流量变化与炼化装置中预设阀门流量变化的对比图，以将对比图呈现在屏幕上。通过该对比图，管理人员就可以更加清晰、直观的进行对比，进而确定预设阀门可能存在的问题。

为了能够辅助管理人员对可能存在故障的预设阀门进行管理，上述装置还可以包括：呈现模块，用于在炼化装置中预设阀门的故障状态为存在故障、且故障等级达到预设故障等级的情况下，将预设阀门对应的仪表号呈现在屏幕上。通过呈现模块，可以让管理者更直观的观察到预设阀门的情况，以方便管理者快速找到预设阀门。

为了进一步提升系统性能，本实施例还针对管理员的不同级别设置了不同的权限，具有高权限的人不仅可以查看预设阀门的状态，还可以进行输入值的改变。因此，上述装置还可以包括：检测模块，用于按照预设账户等级检测当前登录账户是否具有输入预设设定值的权限；接收模块，用于在当前登录账户具有输入预设设定值的权限的情况下，接收预设设定值。本实施例针对管理员的能力不同，为其配置不同的权限，根据不同的权限为管理员分配不同的能力，该过程较为人性化，更加便于管理。

本实施例可以将上述确定炼化装置阀门状态的装置以用户可见的操作系统形式呈现，将该操作系统设置在计算机设备中，本系统主要需要包含以下功能：

故障分级：根据故障的严重程度，将故障级别分为正常运行，需要维护，需要紧急维护，已经故障四大类。

故障列表：对同一装置下的多个仪表或不同装置中的同类仪表进行故障排名分析，按照故障评分可由用户自定义进行顺序和倒叙排列。

故障查看：支持对列表中的仪表进行运行状态的明细情况查看。

故障处理：实现仪表故障的维修信息回讯，为进一步优化模型做准备。

快速定位：实现对特定表号，类型，装置，工厂仪表的快速定位和状态查看。

故障分类：支持对阀门的故障可能问题进行自动分类，包括粘滞，卡塞，卡死，内漏，外漏，行程等。

故障可能性评估：自动计算故障分类的可能性占比。

运行状态整体问题说明：说明取数时间，分析粒子数量，分析方案，故障得分，故障明细得分。

运行状态对比分析：按照日线图，月线图，年线图对模型分析结果和系统实际运行结果进行图形比对，说明变化趋势。

运行状态操作状态监控：将阀门操作状态(自动，手动)与对比分析结合，说明阀门运行状态与操作状态的关系。

问题报告：用户可按需定义问题报告的内容，包括仪表范围，故障类别，故障排名等；系统支持问题报告的定期自动存储，报告邮箱推送，在线打印功能。

大数据模型初始化：系统可支持从实时数据库到系统数据库的数据自动抽取，清洗和加载过程；管理员或业务人员可根据实际情况对有数据支撑的仪表进行分析模型的初始化，可支持运行时间段，分析粒子数，分析点位的自定义配置。

系统支持多种分析模型：系统需提供分析数据样本批量选取功能。

权限管理：系统浏览权限和管理权限需要分开，浏览权限包括系统数据浏览，仪表数据分析，仪表分析报告浏览；管理员权限包括仪表模型初始化，浏览权限配置，用户增删改查，角色配置等。浏览权限应根据工厂目录分开，并基于管理需求由系统管理员自定义调整。

系统应支持功能模块的权限配置：系统权限分配模式应支持用户组和角色，角色组模式，不同用户可分配相同角色，同一用户也可分配多角色，角色组。

本发明实施例提供的上述操作系统的关键点是利用自控PID原理，建立合理模型，控制回路的数据模型简图如图4所示。

流量控制阀门是炼化装置中数据相对比较丰富的阀门，本实施例可以获取该阀门sp(预设设定值)、op(阀门开度值)、pv(仪表值)。在炼化企业的DCS系统中，均有实时的数据采集。同时，DCS系统的数据根据需要也集成到了企业建设的基于Oracle等关系数据的数据采集系统中永久保存，相对拥有的完整的数据。对于本实施例用于控制阀数据分析与智能诊断的操作系统，可以通过两种方式获取数据，一是在建立了数据采集系统的情况下，可以方便的利用常用的数据库读取或Web Service的方式获取数据，二是通过OPC协议直接读取DCS系统的数据。

根据流量控制阀门在工艺中的位置进行数据采集，对于数据采集主要关注的是采样频率，采样频率在系统中是可以设置的，根据需要可以配置1s～120s不等，太久的采样频率无法实时提现控制阀的运行状态。

在故障模型中，可以模拟故障的极限状态值，例如，粘滞模型中，当粘滞度趋近于无限，则可以反向运算得到模型中的相关参数，并假定其为最大故障值。同时，根据实际数据训练得到的参数与极限故障参数的比例得到故障概率的百分比值，建立起可比的控制阀故障概率，从而对控制阀进行状态排序。

通过对阀门相关数据的分析和智能诊断，实时分析阀门运行状态，提前预测发现潜在问题，判别问题严重程度，从而安排预防性维护，对生产运行有重要的指导意义：克服预防性维护的盲目性，具有很强的针对性。根据状态的不同采取不同的处理方法，降低运行检修费用；及时干预处置隐患，减少停运(总维护)时间，提高设备可靠性和可用系数，延长设备使用寿命，更好地贯彻“安全第一.预防为主”的方针；减少维护工作量，降低劳动强度，有利于减员增效，提高经济效益。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (8)

1.一种确定炼化装置阀门状态的方法，其特征在于，包括：

将预设设定值输入到预设大数据模型中，以模拟预设阀门的工作状态，其中，所述预设大数据模型为根据所述预设阀门的历史流量大数据构建的模拟所述预设阀门工作状态的模型；

获取所述预设大数据模型中所述预设阀门在预定时间的模拟测量值，并根据所述模拟测量值确定炼化装置中所述预设阀门的状态，其中，所述模拟测量值包括以下之一：温度值、压力值、流量值、液位值；

获取所述预设大数据模型中所述预设阀门在预定时间的测量值，并根据所述测量值确定炼化装置中所述预设阀门的状态，包括：

获取所述炼化装置中所述预设阀门按照所述预设设定值工作时所述预定时间的测量值；

将所述模拟测量值和所述测量值进行比较，根据比较结果确定所述炼化装置中所述预设阀门的故障状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述炼化装置中所述预设阀门按照所述预设设定值工作时所述预定时间的测量值之后，还包括：

分别以时间和测量值为横坐标和纵坐标，构建所述大数据模型中所述预设阀门的流量变化与所述炼化装置中所述预设阀门流量变化的对比图，以将所述对比图呈现在屏幕上。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述模拟测量值确定炼化装置中所述预设阀门的状态之后，还包括：

在所述炼化装置中所述预设阀门的故障状态为存在故障、且所述故障等级达到预设故障等级的情况下，将所述预设阀门对应的仪表号呈现在屏幕上。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将预设设定值输入到预设大数据模型中，以模拟预设阀门的工作状态之前，还包括：

按照预设账户等级检测当前登录账户是否具有输入所述预设设定值的权限；

在所述当前登录账户具有输入所述预设设定值的权限的情况下，接收所述预设设定值。

5.一种确定炼化装置阀门状态的装置，其特征在于，包括：

输入模块，用于将预设设定值输入到预设大数据模型中，以模拟预设阀门的工作状态，其中，所述预设大数据模型为根据所述预设阀门的历史流量大数据构建的模拟所述预设阀门工作状态的模型；

确定模块，用于获取所述预设大数据模型中所述预设阀门在预定时间的模拟测量值，并根据所述模拟测量值确定炼化装置中所述预设阀门的状态，其中，所述模拟测量值包括以下之一：温度值、压力值、流量值、液位值；

所述确定模块包括：

获取单元，用于获取所述炼化装置中所述预设阀门按照所述预设设定值工作时所述预定时间的测量值；

确定单元，用于将所述模拟测量值和所述测量值进行比较，根据比较结果确定所述炼化装置中所述预设阀门的故障状态。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述确定模块还包括：

构建单元，用于分别以时间和测量值为横坐标和纵坐标，构建所述大数据模型中所述预设阀门的流量变化与所述炼化装置中所述预设阀门流量变化的对比图，以将所述对比图呈现在屏幕上。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

呈现模块，用于在所述炼化装置中所述预设阀门的故障状态为存在故障、且所述故障等级达到预设故障等级的情况下，将所述预设阀门对应的仪表号呈现在屏幕上。

8.如权利要求5至7中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

检测模块，用于按照预设账户等级检测当前登录账户是否具有输入所述预设设定值的权限；

接收模块，用于在所述当前登录账户具有输入所述预设设定值的权限的情况下，接收所述预设设定值。

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