一种管子磨损减薄后寿命的预测方法和系统与流程

1.本发明涉及管道寿命预测技术领域，特别是涉及一种管子磨损减薄后寿命的预测方法和系统。


背景技术：

2.火力发电厂锅炉本体关键设备在长期恶劣环境下运行，且具有失效机理复杂，监测手段不足等现实基础，一般意义上的状态检修并不完全适用，对于锅炉大部分高温设备，故障的发生与设备的运行环境和时间有相应的关系，通过确定环境条件变化状况和寿命周期，实现优化的定期检修模式，是锅炉设备状态检修的基本要求和主要方式。
3.智能锅炉管控系统就是通过一系列的监测手段，可快速确定设备的运行状态，并及时干预。状态监测可及时发现设备的异动信号，并通过函数拟合及线性回归模型及时发现设备的健康趋势，可预测当前时间节点后的任意时间段内设备状态趋势，将设备隐患消除在萌芽状态。如果设备已经到达缺陷及故障阶段。系统可以利用风险评估的流程，对即将有可能发生的缺陷的风险进行评估，提前将设备按风险等级排列，使检修目的更有针对性、检修计划更加全面、检修时机更加合理。对已经处于失效阶段的设备，可以利用寿命评估的手段，及时了解设备的剩余寿命，总结失效特点及事故预兆点，累计失效经验数据，形成大数据分析基础。
4.管道寿命是影响锅炉设备使用寿命的重要因素，但是现有的管道检测寿命的判断还是通过人工定时检测的方法进行，这就会导致存在寿命检测效率低、检测结果不准确等缺点。


技术实现要素：

5.为解决现有技术存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种管子磨损减薄后寿命的预测方法和系统。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种管子磨损减薄后寿命的预测方法，包括：
8.根据每一管道壁厚的历史测量记录和每一管道壁厚的当前测量值确定特定时间段内的每一管道减薄率；
9.基于每一管道减薄率得到管道最大减薄率；
10.根据所述管道最大减薄率、管道壁厚的当前测量值、管道内部压力值和管道原始参数确定管道剩余使用寿命；所述管道原始参数包括：管道原始外径、管道原始壁厚和管道材料基本许用应力。
11.优选地，根据每一管道壁厚的历史测量记录和每一管道壁厚的当前测量值，采用公式确定特定时间段内的每一管道减薄率；
12.其中，ci为管道i的减薄率，w
1i
为管道i的历史测量记录，w
2i
为管道i的当前测量值，
h为特定时间段。
13.优选地，根据所述管道最大减薄率、管道壁厚的当前测量值、管道内部压力值和管道原始参数，采用公式确定管道剩余使用寿命；
14.其中，t
rl
为管道剩余使用寿命，w2为管道壁厚的当前测量值，p为管道内部压力值，d为管道原始外径，w为管道原始壁厚，[σ]j为管道材料基本许用应力，c
max
为管道最大减薄率。
[0015]
一种管子磨损减薄后寿命的预测系统，包括：处理器和存储器；
[0016]
所述处理器与所述存储器进行数据交互；
[0017]
所述存储器中存储有计算机软件程序和检测数据；
[0018]
所述计算机软件程序用于实施如权利要求1-3任意一项所述的管子磨损减薄后寿命的预测方法；所述检测数据包括：管道壁厚的历史测量记录和管道原始参数；
[0019]
所述处理器用于执行所述计算机软件程序。
[0020]
优选地，所述处理器包括：
[0021]
减薄率确定模块，用于根据每一管道壁厚的历史测量记录和每一管道壁厚的当前测量值确定特定时间段内的每一管道减薄率；
[0022]
最大减薄率确定模块，用于基于每一管道减薄率得到管道最大减薄率；
[0023]
剩余使用寿命确定模块，用于根据所述管道最大减薄率、管道壁厚的当前测量值、管道内部压力值和管道原始参数确定管道剩余使用寿命；所述管道原始参数包括：管道原始外径、管道原始壁厚和管道材料基本许用应力。
[0024]
优选地，所述处理器还包括：
[0025]
显示界面，用于显示管道壁厚的趋势图和管道剩余使用寿命的走势图。
[0026]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0027]
本发明提供的管子磨损减薄后寿命的预测方法和系统，通过采用管道壁厚的历史测量记录和管道壁厚的当前测量值得到管道最大减薄率后，可以根据管道最大减薄率、管道壁厚的当前测量值、管道内部压力值和管道原始参数对管道剩余使用寿命进行精确预测，进而提高管道监测效率。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]
图1为本发明提供的管子磨损减薄后寿命的预测方法的流程图
[0030]
图2为本发明实施例提供的寿命预测结果的界面显示效果图。
具体实施方式
[0031]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]
受热面超温或管壁温度过高是蒸汽侧氧化皮快速生长并诱发早期剥落的最根本原因，且温度变化过快是导致氧化皮大面积脱落的最重要因素之一，设备超温的幅度、超温时间、超温次数等直接关系到设备运行的安全性，增加事故隐患。超温会导致一系列材料组织与性能的变化，如组织损伤、强度及韧性下降等，增加设备寿命的损耗速度，超温严重时可直接导致设备失效。基于上述因素，本发明通过定量分析计算管子历次测量的壁厚，从而得出管子的减薄率，再辅助部件的应力、压力、内径等基础材质，得出部件的剩余寿命。
[0033]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0034]
如图1所示，本发明提供的管子磨损减薄后寿命的预测方法，包括：
[0035]
步骤100：根据每一管道壁厚的历史测量记录和每一管道壁厚的当前测量值确定特定时间段内的每一管道减薄率。例如，采用公式确定特定时间段内的每一管道减薄率。
[0036]
步骤101：基于每一管道减薄率得到管道最大减薄率。
[0037]
步骤102：根据管道最大减薄率、管道壁厚的当前测量值、管道内部压力值和管道原始参数确定管道剩余使用寿命。管道原始参数包括：管道原始外径、管道原始壁厚和管道材料基本许用应力。如，采用公式确定管道剩余使用寿命。
[0038]
对应于上述提供的管子磨损减薄后寿命的预测方法，本发明还提供了一种管子磨损减薄后寿命的预测系统，该系统包括：处理器和存储器。
[0039]
处理器与存储器进行数据交互。
[0040]
存储器中存储有计算机软件程序和检测数据。
[0041]
计算机软件程序用于实施上述提供的管子磨损减薄后寿命的预测方法。检测数据包括：管道壁厚的历史测量记录和管道原始参数。
[0042]
处理器用于执行计算机软件程序。
[0043]
进一步，为了提高管道剩余寿命预测的精确性，本发明上述采用的处理器包括：减薄率确定模块、最大减薄率确定模块和剩余使用寿命确定模块。
[0044]
减薄率确定模块用于根据每一管道壁厚的历史测量记录和每一管道壁厚的当前测量值确定特定时间段内的每一管道减薄率。
[0045]
最大减薄率确定模块用于基于每一管道减薄率得到管道最大减薄率。
[0046]
剩余使用寿命确定模块用于根据管道最大减薄率、管道壁厚的当前测量值、管道内部压力值和管道原始参数确定管道剩余使用寿命。管道原始参数包括：管道原始外径、管道原始壁厚和管道材料基本许用应力。
[0047]
此外，为了能够使所检测的数据和预测结果可视化，本发明上述采用的处理器还设置有显示界面，以用于显示管道壁厚的趋势图和管道剩余使用寿命的走势图。
[0048]
下面提供一个实施例，对上述提供的技术方法和系统的具体实施过程进行详细说明，在实际使用过程中，不限于此。
[0049]
通过日常检修中测量管子的壁厚，和之前的测量值进行比较，从而得到管子的减薄率(即表1所示的公式1)，将公式1的值代入到公式2中(c
max
即本次检修过程中的最大的管子减薄率)，辅以管道基本许用应力[σ]j，部件内部压力p(计算时获取dcs系统中的值)，管道原始外径d等一些基础参数(如表1所示)，从而计算出管子的剩余寿命，最终用界面图形的方式预测出每个管子壁厚减薄到极限程序所需要的时间，也即是当前管子的寿命。
[0050]
表1计算公式及参数表
[0051][0052][0053]
表2中补充说明了表1中计算公式所涉及的参数的取值来源和过程。
[0054]
表2参数的取值来源和过程表
[0055][0056][0057]
下表3是界面计算公式的相关操作步骤：
[0058]
表3界面计算公式的相关操作步骤表
[0059]
[0060][0061]
其中，图2的左边的树形菜单中是需要预测寿命的的部件列表，可以选择多个部件进行多个曲线的对比，表中横轴是时间，实线部分是系统测量的部件的检修数据，虚线部分是运用上述公式来判定出当前部件的寿命到期时间。
[0062]
表4不同压力和温度下未饱和水的密度表
[0063]
℃0.010mpa0.1mpa0.5mpa1mpa3mpa5mpa7mpa10mpa14mpa20mpa25mpa30mpa00.999800040.9998000411.000300091.0013016921.0023053021.0033109261.0048231511.0067451931.0096930531.0121457491.014507457100.999700090.999700090.999900011.000100011.0011012111.0021044191.0030090271.0044194461.006238681.0089799211.0113268611.013581999200.9982032340.9982032340.9984025560.9986019570.999500251.000400161.0014019631.002707311.0045203421.007150771.0092854261.011429149400.9921619210.9922603690.9923588370.9926543580.9934432740.9943323060.995222930.9965122070.9982032341.0008006411.0028078621.00492412860 0.9831874940.9833808630.9835743090.9844457570.9853187510.9861932940.9874592670.9892175290.9916699720.9937394420.99581756680 0.9718172980.9720062210.9721952170.97314130.9739943510.9748488980.9761811790.9778994720.9804882830.9826078410.984736583100
ꢀꢀ
0.9585889570.9587727710.9596928980.9606147930.9616309260.9629272990.9647853350.967492260.9696499560.971817298120
ꢀꢀ
0.9433072350.9434852340.9445546420.9455370650.9465215330.9479571520.9499382540.9527439020.9551098380.957395883140
ꢀꢀ
0.9262689890.92738570.927557740.9286775630.9297136480.9312721180.9333582230.9364172680.9389671360.94144229160
ꢀꢀꢀ
0.9076881180.908925650.9100837280.911244760.9129918740.9152480320.918611060.9213193290.924043615180
ꢀꢀꢀꢀ
0.8884150680.8896797150.8910273550.8929368690.8954956570.8991997120.9022013710.905141202200
ꢀꢀꢀꢀ
0.8658758330.8673779170.8688097310.8710042680.8738967050.8780402140.8814455710.884720871220
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0.8409721640.8426729590.8444519510.8469551960.8502678340.8550662680.8588851670.862589494240
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0.8152616990.817327340.8203445450.8242664030.8298066550.8343066910.838574423260
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0.7867820610.7905138340.7952918720.8019889330.8072979740.812281699280
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0.7514841810.7563152320.7623694440.7707723140.7772423440.783330722300
ꢀꢀ
0.7155635060.7239032870.7350238880.7433286260.750919877350
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0.6007810150.625743070.644246875
[0064]
其中，在使用过程中，温度和压力来自于现场的dcs图，根据现场dcs系统某部件的压力和温度值在商标4中找到对应的水密度值。
[0065]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0066]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。