煉油廠(chǎng)循環(huán)水系統油料泄漏點(diǎn)快速檢測

第29卷第4期遼寧，石油化工大學(xué)學(xué)報Vol.29 No. 42009年12月JOURNAL OF LIAONING UNIVERSITY OF PETROLEUM & CHEMICAL TECHNOLOGY Dec. 2009文章編號:1672- 6952(2009)04 -0067- 04煉油廠(chǎng)循環(huán)水系統油料泄漏點(diǎn)快速檢測王志超，肖軍，趙國崢，張洪林，李書(shū)臣*(遼寧石油化工大學(xué)信息與控制工程學(xué)院,遼寧撫順113001)摘要:循環(huán)水系統內換熱器中的油料泄漏在國內石化企業(yè)中是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題。 由于循環(huán)水系統中挾熱器內漏的隱蔽性,泄漏時(shí)不能及時(shí)發(fā)現,從而造成油品的大量泄漏，造成對水冷設備的腐蝕,潛在地危害系統的正常運行,并給安全生產(chǎn)帶來(lái)重大隱患。因此,研制一種能夠及時(shí)識別泄漏物質(zhì)及泄漏點(diǎn)的技術(shù),對裝置的安全生產(chǎn)以及長(cháng)周期運行尤其重要。根據向量夾角法,用VB6.0編程自動(dòng)完成分析兩個(gè)液相譜圉間的色譜峰匹配并計算相似度。結果表明，此方法能較好地定量評價(jià)液相圉譜間的相似性,可應用于煉油廠(chǎng)循環(huán)水系統的漏點(diǎn)檢測。關(guān)鍵詞:相似度;色譜圖; 三次λ-B祥條 曲線(xiàn).中團分類(lèi)號: TP311. 52文獻標識碼:Adoi:10. 3696/j. isn, 1672- 6952.2009.04. 019Fast Detection of Fuel Oil Leakage Spot in CirculatingWater System for RefineryWANG Zhi- - chao, XIAO Jun, ZHAO Guo- zheng, ZHANG Hong- lin, LI Shu- chen"(School of Information and Control Engineering ,Liaoning University of Petroleum & Chemical Technology,Fushun Liaoning 11300 ,P. R. China)Received 31 July 2009 ; revised 9 October 2009; accepted 12 October 2009Abstract: Fuel oil leakage of heat exchanger is a general question in the circulating water system of China's petrochemicalindustry. The hidden leakage in the heat exchanger of circulating water system makes it difficult to be discovered in time whenit leaks. Thus it leads to a large amount of oil spill, the corrosion of water cooling equipment, and potential hazards of system's normal operation and safe production. Therefore, it is very important to develop one technology for safe production of theunits and the long period operation of system that can promptly distinguish the leakage material and leakage spot. According tothe vector angle method, programmings with VB6. 0 that can auto analyze two liquid spectrograms and calculate the similarity.The results show that this method can evaluate the similarity of liquid chromatography very well and it can be used for theleakage detection of the refinery circulating water system.Key words: Similarity; Chromatograph chart; Three λ一B spline curves# Corresponding author. Tel. :+86 - 413 - 6860879; fax; +86- -413- 6860766; e- mail: lishuchen@ yeah. net據統計數字表明,循環(huán)水系統中存在油料泄漏目前根據整體譜圖進(jìn)行質(zhì)量控制的數據處理方現象的煉油裝置達85%以上,由于缺乏適當的監測法主要有模式識別與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )方法，這兩種方手段,浪費了大量水資源,污染了環(huán)境;增加了污水法都是用計算機自動(dòng)尋找大量樣本譜圖的統計規處理的困難,不僅給生產(chǎn)上帶來(lái)嚴重的事故隱患,而律,再根據所建立的規律對待測譜圖進(jìn)行歸類(lèi),它們且也造成巨大的經(jīng)濟損失。因此,研制一種能夠及給出的答案是一種分類(lèi)及定性的信息,不直接定量時(shí)識別泄漏物質(zhì)及泄漏點(diǎn)的技術(shù)是十分重要的。其比較兩種圖譜間的相似度。但在很多情況下需要圖中主要的問(wèn)題是對譜圖數據的匹配識別和相似度的譜質(zhì)量評價(jià)系統利用這種相似度的計算提供定量的計算方法。評價(jià)信息1-2]。當前主要采用峰重疊率來(lái)表征譜圖的相似度，收稿日期:2009- -07 -31如文中國煤化工僅考慮出峰的數作者簡(jiǎn)介:王志超(1983-),男,遼寧海城市,碩士?；痦椖?中石油安?；痦椖?安-07-08-11)。目而!YHC N M H G面反映出峰數目與峰強度對增圖間相似度的影啊,本文采用一種向*通訊聯(lián)系人。58遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報第29卷量夾角的方法,能夠簡(jiǎn)便快速地進(jìn)行兩個(gè)液相譜圖(2)同一分析條件下兩張液相色譜出峰次序不間|的色譜峰匹配并計算相似度。變;(3)在滿(mǎn)足(1)、(2)的同時(shí)尋找使相似度最大1檢測流程(峰高最接近)的峰匹配結果;本軟件用VB6.0設計系統界面,編寫(xiě)應用程(4)對于相同物質(zhì)在樣品濃度不同的情況下,相序,檢測流程如圖1所示,其中數據匹配與相似度計同的保留時(shí)間,出現的峰高不同,應該加以辨別，防止誤判。算是軟件的重點(diǎn)。根據以上4點(diǎn)原則,設計了峰匹配的流程如圖系統界面2所示,用VB6.0編寫(xiě)程序。| “標準”數據庫導入| “待測”數據庫導入|從圖像中獲取等測譜圖的保留時(shí)間和峰高數據并從標準數據庫內獲取相應的信息繪出譜圖=1| 對待測講圖的第N個(gè)色譜峰，在標準譜團所有未被匹配的色數據自動(dòng)匹配峰中尋找所有與其保留時(shí)間差別小于1 min的可能匹配的峰相似度計算打到匹配的峰?作為特有峰]Yy將峰高最接近的人微言輕初始匹配結果1生成對照圍譜相似度評價(jià)結果己有的匹配結果違反峰流出N報表打印時(shí)間次序不變原則?圖1檢測流程YY修改已有匹配結果使其符合峰次序不變原則2數據的自動(dòng)匹配n=n+1要計算相似度就必須進(jìn)行兩張色譜圖的匹配，待測譜圍的所有色講峰都已經(jīng)被匹配>進(jìn)行對峰高峰面積匹配。本文以峰高作為評判標準。判斷峰高的共有峰與特有峰,并把對應的數值填人向量的對應位置。但實(shí)際的譜圖往往有幾十、<標準譜圖上還有 未被匹配的色譜峰上百個(gè)色譜峰,如果采用人工進(jìn)行匹配是非常繁瑣的。因此本文針對此點(diǎn)設計程序,只要給出兩個(gè)色將這些峰人微言輕標準譜圖的特有峰處理譜圖的積分報告就能自動(dòng)進(jìn)行峰匹配,判斷共有峰及特有峰,并將對應的數值填入向量的對應位置,計算相似度。比值。檢查比值是否完全形問(wèn)?Y↓標準與匹配示例:假設標準譜圖、待測譜圖各一張,各根據最終匹配結果計算向量夾角余弦待測為有4個(gè)譜峰,其中有3個(gè)是共有峰,一個(gè)是特征峰。同一物質(zhì)按保留時(shí)間順序峰高排序有:團2自動(dòng)匹配的流程標準譜圖:39,5(特征峰),52,61;待測譜圖:40,50,60,9(特征峰)。3譜圖的相似度計算那么自動(dòng)匹配的向量結果應該是:(39,5, 52,在數據匹配的基礎上計算圖譜間的相似度。相61,0)和(40,0,50,60,9)。.似度是作為評價(jià)圖譜間相似程度的一種重要參數指自動(dòng)匹配要遵循以下幾點(diǎn)原則:示。中國煤化工氏距離法,相關(guān)系(1)同一分析條件下兩張譜圖對應色譜峰的保數法CN M H G文本采用向量夾留時(shí)間差異應在合理的范圍以?xún)?液相色譜圖中峰角法。的保留時(shí)間差異在1 min以?xún)群侠?5];給定兩組數據{X,Xz,.,X,},{Y,Y,..第4期王志超等.煉油廠(chǎng)循環(huán)水系統油料泄漏點(diǎn)快速檢測69Y,}分別記為向量X,Y;記:譜圖的繪制:在工程上,常常會(huì )碰到將采集到的--系1 x |=(XI)"+(X2)r +.+ (X,)列型值點(diǎn)(數據)用一條光滑的曲線(xiàn)連接,并根據曲線(xiàn)做出相應的分析?，F實(shí)曲線(xiàn)擬合的方法通常有:|Y |=(Y°+ (Y2)+...+ YY如果存在兩個(gè)向量x.Y則稱(chēng)為X與Y的內三次樣條曲線(xiàn)、最小二乘法、Bezier曲線(xiàn)、B樣條曲線(xiàn)等[0]。積,X與Y之間的向量夾角計算如下:本文用一種三次λ一B樣條曲線(xiàn)方法繪制譜x.Ycos0=TXIIYT圖,與三次B樣條曲線(xiàn)有類(lèi)似的性質(zhì),同時(shí)相對于根據圖3也可看出,如果cos0越接近1則說(shuō)明文獻[7]的可調Bezier曲線(xiàn)，曲線(xiàn)外觀(guān)更平滑，且造兩個(gè)向量越相似。型能力更強。曲線(xiàn)的結構:↑-.對t∈[0,l],λ∈R,稱(chēng)關(guān)于t的多項式:(B。(t)=款[(4-)-12t+(12 +3)2 -(4+ 12)f]B,(I) =一[(16+ 2)-(24 +9)2 +(12 + 6A)t門(mén)]B()=共[(4-)+12t+ (12 + 92)2 - (12 + 6X)凹]xinB.()=云[(←3)2 +(4+ 2x)鬥]5γ 3團3向量夾角法原理為帶參數λ的調配函數(一8≤λ≤1)0。每個(gè)色譜液相圖譜都可以看作一組對應保留時(shí)當λ=0時(shí),函數退化為B樣條曲線(xiàn)結構。隨著(zhù)間下的峰高(峰面積)的數值,可將這組數值看作多λ值的改變,曲線(xiàn)的形狀發(fā)生變化，從圖5可以看出維空間中的向量,使兩個(gè)色譜圖間相似性的問(wèn)題轉當λ=0、0.5、0.8時(shí)，曲線(xiàn)向原始曲線(xiàn)逼近。λ值越化為多維空間的兩個(gè)向量的相似性問(wèn)題[5),利用靠近1,曲線(xiàn)逼近越強。曲線(xiàn)是三次的,故計算量更c(diǎn)os0來(lái)定量表征液相圖譜間的相似性。小，且曲線(xiàn)造型能力更強,調控范圍更大。由圖4也可以看出,應用λ-B樣條曲線(xiàn)繪圖，4應用實(shí)例得到了很好的圖形效果,最終輸出相似度定量分析以北蒸餾柴油作為待測樣品,標準數據庫內含結果,可以看出向量夾角余弦法在實(shí)際中有很好的有4種物質(zhì)數據,分別是:北蒸餾煤油北蒸餾柴油、應用。- λ=0.8南催化汽油和北蒸餾汽油數據。根據色譜工作站得出的數據,利用本漏點(diǎn)檢測軟件進(jìn)行數據匹配和相-入=0.5似度計算,輸出最終報表(繪制譜圖和輸出相關(guān)數據)如圖4所示。- λ=0相關(guān)數據分析表圖5三次λ-B 樣條曲線(xiàn)逼近效果5結束語(yǔ)向量夾角余弦法與其他數據處理方法比較,其數學(xué)概念簡(jiǎn)單、數據處理過(guò)程簡(jiǎn)便快速,在定量計算樣品編號樣品相似度兩張色譜相似度方面有其優(yōu)勢,但在數據分類(lèi)、特征11111變量的提取等其他方面,還是傳統的模式識別及人打印工神繹" 中國煤化王一步對軟件改善所需團4數據報表YHCNMHG70遼寧石油化T.大學(xué)學(xué)報第29卷參考文獻[1]陳敬潤,劉志紅，崔秀霞,等. 中試一體化膜生物反應器系統處理生活污水[J].遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報，2009,29(1):7-[2] 王超. 指紋圍譜質(zhì)量評價(jià)系統[D].成都:四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院.2005.10- 12.[3] Zhang s, Wang 2 H,Jin D z. 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N-1●mm~I)(N. mm. rad-')無(wú)裂紋3. 4071182. 3588046. 906 29412. 672 21612. 823 634有裂紋3. 558 4952. 358 8056. 906 3337.891 2707. 798 1001] 沈允文,葉慶泰.諧波齒輪傳動(dòng)的理論和設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,1985.[2]沈允文. 諧波齒輪傳動(dòng)柔輪的固有振動(dòng)分析[J].齒輪,1989,13(3):6-11.[3]黃蓉. 諧波齒輪振動(dòng)探析[J].機械傳動(dòng),1995,19(1);33- -36.[4]黃蓉. 諧波齒輪振動(dòng)幅值的研究[J].機床與液壓,1995(6);336- 339.[5]辛洪兵. 諧波齒輪傳動(dòng)環(huán)形柔輪的固有振動(dòng)分析[].長(cháng)春光學(xué)精密機械學(xué)院學(xué)報,1996, 19(3):44-47.[6] 孫瑞濤. 諧波齒輪傳動(dòng)系統動(dòng)力學(xué)特性研究綜述[J].機械工程師,2006(6):3-6.[7]辛洪兵. 諧波齒輪傳動(dòng)系統非線(xiàn)性扭轉振動(dòng)分析[J].機械科學(xué)與技術(shù),005,24(9):1040-0 1044.[8]黃維揚. 工程斷裂力學(xué)[M].北京:航空工業(yè)出版社,1992.[9] 丁伯民,黃正林.化工容器[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.[10]張鍔. 高DN值軸承損傷容限設計準則探討[J].航空發(fā)動(dòng)機,1999(3):33- 36.(Ed. : ZW,Z)中國煤化工MYHCNMHG