RBI技术简介(图文)

　　RBI技术简介(1)

　　基于风险的检测(简称RBI)技术是以风险评价为基础，对检测程序进行优化和管理的方法，通过有效的基于风险的检测使得在当前检测水平下有利于风险降低。RBI根据设备风险等级，从经济、健康、安全、环境的角度，给出一个明确的检测程序。应用RBI技术，在当前可接受风险水平的条件下，区分那些不需要检测或风险降低措施的装备，使检测和管理行为更加有效，更加集中。在很多情况下，除了降低风险和过程安全改进措施外，RBI检测程度可以节约大量成本。图1表示了这种随着检测程度和频率的增加，风险水平的变化曲线[1]。图1中上面的曲线代表着应用传统检测程序时的风险。没有检测时，风险水平很高。随着检测活动投入，风险水平急剧下降。当风险降低到一定水平后，检测行为引起的风险水平的降低逐渐趋于平缓。需要注意的是，对于传统的检测程序，如果过度检测，风险水平甚至可能回升(见图1上面曲线末端虚线部分)。因为特定条件下，侵入性检测可能导致装置额外退化，例如带着连多硫酸的潮气进入设备，再如检测活动破坏了压力容器的保护层或玻璃衬里等。(风险世界网-RiskMW.com 专业研究安全风险管理,安全员的门户网站!)

　　RBI技术最早由DNV(挪威船级社)在海洋平台上采用，二十世纪90年代初，美国石油协会(API)与挪威般级社(DNV)合作，将RBI技术移植到石化装置检测中，先后颁布了两个RBI标准APIRP581和API 580。英国、法国也编制了自己的RBI技术指导文件，可以说“基于风险的检验”是国际上对在役设备进行维护和检验管理的发展趋势。目前RBI技术已经在航空、航天、石油化工、压力容器与管道、油气输送管道等工业得到了广泛应用。

　　图1 应用RBI技术降低了风险

　　RBI 软件(2)

　　RBI技术的应用需要处理大量数据。一个RBI项目往往包括上千条管道、几百台静设备、上百个安全阀和控制阀，甚至还包括上百台动设备的承压部件;实施RBI需要采集的数据包括材料数据、设备数据、装置腐蚀数据和检测数据等。世界上主要的RBI软件都采用了具有SQL技术的数据库管理这些数据。RBI项目是一个持续改进的过程，这个过程包括装置的整个寿命期，利用计算机强大存储能力可方便的对设备的历史信息进行有效的记录。RBI的风险评估尤其是定量风险评估，采用了相对比较复杂的失效概率计算模型和失效后果计算模型，利用计算机的高运算速度，可在较短的时间内完成这些计算。因此RBI软件是实施RBI的重要工具。

　　世界上主要的RBI软件有挪威船级社(DNV)的ORBIT，法国船级社(BV)的RB.eye，英国焊接技术协会(TWI)的Risk Wise ,TISCHUK公司的T-O-CA等。

　　1. 1 DNV的ORBIT软件

　　DNV是RBI技术的发起者与倡导者，DNV的ORBIT分两部分，一部分是ORBIT Onshore，主要用于陆上石油装置，包括炼油装置和过程装置;另一部分是ORBIT Offshore，主要用于海上石油装置。ORBIT Offshore采用了与ORBIT Onshore相同的失效后果与失效概率模型，ORBIT Offshore更适用于海洋装备。

　　ORBIT 是以定量风险评价技术为基础RBI的软件。DNV的软件从装置的概念到设计开始一直到运行，都提供了软件解决方案。ORBIT 将装置划分为单元、位置、区域和腐蚀环，通过风险分析对其进行风险排序。ORBIT 内含了半定量分析，可以讯速找到高风险项目，采用了5×5的风险矩阵，将设备划分为4个风险等级。通过对将来的检测计划进行评价。可以识别风险的主要来源。

　　ORBIT 的概率分析主要根据炼油企业和化工厂的设备失效数据库进行分析。分析时又对基础数据进行了两项修正，一项是设备修正系数FE;另一项是系统评估系统FM。通过修正使分析更加符合工厂实际：

　　Freqadjusted=Freqgeneric×FE×FM

　　式中：

　　Freqadjusted——修正的失效概率;

　　Freqgeneric——原始失效概率;

　　FE——设备修正系数;

　　FM——系统评估系数。

　　这些修正因子反映了不同工厂不同设备的实际情况。设备修正因子主要在于修正设备情况，而系统评做系数主要强调工厂对设备的管理情况。后果分析方面主要强调泄漏后对人、生产、设备和环境的破坏情况。

　　DNV的ORBIT软件着重强调了量化风险评估的过程，适合于不同厂区间的风险比较。运用该软件的主要目的是避免易燃、易爆、有毒介质泄漏到空气中，以防止火灾、爆炸及人员中毒等重大事故的发生，并降低设备检修费用。

　　目前，天津石化公司机械研究所和中石化上海设备失效分析与预防研究中心合作，引进了DNV的ORBIT，在天津石化公司化工厂大芳烃加氢裂化装置上进行了应用。

　　1. 2 BV的RB.eye软件

　　BV的RB.eye的开发思路与DNV的ORBIT基本相同，也是基于AP1581标准进行开发，使用了5×5的风险矩阵。BV的RBI项目的实施程序包括了从项目目标、方法和软件方案到检测方案的生成的全过程，其主要步骤见图2。

　　图2 BV的RBI项目解决方案流程

　　目前，茂名石化公司和合肥通用机械研究所与法国BV公司合作，在乙稀装置裂解装置和炼油加氢裂装置进行RBI的应用。

　　1.3 TWI的RISKWISE 软件

　　TWI的RISKWISE采用了5×5的风险矩阵，结合设备的剩余寿命，给出了一个优化的检测方案。TWI的RBI项目的解决方案的技术流程为：

　　(1) 数据的收集与录入：设备设计数据、材料数据、操作数据、检测历史数据和维护维修记录等。

　　(2) 根据专家经验确定每一个设备的潜在失效机理。

　　(3) 风险计算，得到风险的审核表。

　　RISKWISE根据历史的检测记录、维护和操作记录，通过失效概率因子(LF/PF)和失效后果因子(CF)，分别计算设备每一种腐蚀破坏机理的失效概率和失效后果。

　　对设备的每一种失效机理，其概率为：

　　L(t)=f{LF2×(LF1+LF3+LF4+LF5+LF6+LF7)}

　　式中：

　　L(t)——失效概率;

　　LF1——设备当前运行条件;

　　LF2——设备在一定时间内的失效概率;

　　LF3——检测的有效性;

　　LF4——设备停车的频率;

　　LF5——设备超设计运行的潜力;

　　LF6——运行与设计的关系;

　　LF7——维修。

　　后果计算为：C=FMF×(CF1+CF2+CF3+…)

　　式中：

　　FMF——失效模式因子;

　　CF——后果因子;

　　最后得到设备的风险等级：

　　RISK1=失效概率×失效后果

　　这个设备的风险，结合后面的设备剩余寿命指数分析，得到设备最终的风险等级，共同确定设备的检测周期。

　　(4) 设备剩余寿命的分析，结合失效概率的蒙特卡罗分析(Momte Carlo)，采用了较为保守的失效概率与时间曲线(见图3)。

　　图3 失效概率Vs时间曲线

　　最后得到剩余寿命指数RLI为：

　　RLI=Pmax-PlTA/PCR

　　式中：

　　RLI——剩余寿命指数;

　　PGR——条件变化系数;

　　Pmax——最大失效概率;

　　PlTA——当前设备实际失效概率。

　　(5) 风险的修正：根据风险计算结果和剩余寿命指数得到设备的实际风险。

　　(6) 给出检测和日常维护措施，包括风险减缓措施、减少检测停工和增加检测间隔。

　　(7) 风险的修正：调整检测和日常维护措施，重新计算设备的风险，以期达到用户的可接受风险水平。

　　(8) 生成优化的检测和日常维护措施。

　　TWI的RBI技术考虑了设备剩余寿命对检验周期的影响，因此所确定的设备检验周期更科学，并给出了不同检验与日常维护措施对风险影响的一个明确比较，使结果更直观。

　　目前，国家技术监督局锅炉压力容器检验中心引进英国TWI的RISKWISE软件，现双方正在积极合作。

　　1.4 TISCHUK的T-OCA(operational criticality assessment)是对工厂设备进行失效概率评估和失效后果评估，从而制定检查计划的系统。T-OCA V.2是第一个在单独软件包内集成定性、半定量、定量风险评价技术的RBI软件。该软件采用3×3的矩阵来表征风险，后果评估根据8条后果标准进行计算，主要为操作、经济、安全和环境等标准;失效概率评估主要根据与设备相符合的失效机理进行计算。T-OCA的RBI的方案的主要内容包括：

　　a) RBI项目组织准备;

　　b) 数据搜集;

　　c) RBI项目配置;

　　d) 工艺过程的系统化;

　　e) 定性评估;

　　f) 数据的录入;

　　g) 风险计算;

　　h) 工厂的完整性检查;

　　i) RBI的长期运行(装置完整性检查-RBI计划-检测-装置完整性检查)。

　　T-OCA的RBI项目解决方案的具体流程见图4。

　　图4 T-OCA 的RBI项目流程

　　T-OCA 的RBI技术的RBI项目解决方案，最为显著的一点是最后形成了一个装置完整性检查-RBI计划-检测-装置完整性检查的闭路循环，实现了工厂对设备检测和管理的不断改进和持续提高，使RBI成为一个完整的管理模式。

　　目前，中国石化青岛安全工程研究院引进了TISCHUK公司的系列RBI软件：T-OCA、T-REX等，并在齐鲁石化公司胜利炼油厂进行了应用研究。

责任编辑：tingting