炼油厂循环水系统油料泄漏点快速检测

第29卷第4期辽宁，石油化工大学学报Vol.29 No. 42009年12月JOURNAL OF LIAONING UNIVERSITY OF PETROLEUM & CHEMICAL TECHNOLOGY Dec. 2009文章编号:1672- 6952(2009)04 -0067- 04炼油厂循环水系统油料泄漏点快速检测王志超，肖军，赵国峥，张洪林，李书臣*(辽宁石油化工大学信息与控制工程学院,辽宁抚顺113001)摘要:循环水系统内换热器中的油料泄漏在国内石化企业中是一个普遍存在的问题。 由于循环水系统中挟热器内漏的隐蔽性,泄漏时不能及时发现,从而造成油品的大量泄漏，造成对水冷设备的腐蚀,潜在地危害系统的正常运行,并给安全生产带来重大隐患。因此,研制一种能够及时识别泄漏物质及泄漏点的技术,对装置的安全生产以及长周期运行尤其重要。根据向量夹角法,用VB6.0编程自动完成分析两个液相谱圉间的色谱峰匹配并计算相似度。结果表明，此方法能较好地定量评价液相圉谱间的相似性,可应用于炼油厂循环水系統的漏点检测。关键词:相似度;色谱图; 三次λ-B祥条 曲线.中團分类号: TP311. 52文献标识码: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据统计数字表明,循环水系统中存在油料泄漏目前根据整体谱图进行质量控制的数据处理方现象的炼油装置达85%以上,由于缺乏适当的监测法主要有模式识别与人工神经网络方法，这两种方手段,浪费了大量水资源,污染了环境;增加了污水法都是用计算机自动寻找大量样本谱图的统计规处理的困难,不仅给生产上带来严重的事故隐患,而律,再根据所建立的规律对待测谱图进行归类,它们且也造成巨大的经济损失。因此,研制一种能够及给出的答案是一种分类及定性的信息,不直接定量时识别泄漏物质及泄漏点的技术是十分重要的。其比较两种图谱间的相似度。但在很多情况下需要图中主要的问题是对谱图数据的匹配识别和相似度的谱质量评价系统利用这种相似度的计算提供定量的计算方法。评价信息1-2]。当前主要采用峰重叠率来表征谱图的相似度，收稿日期:2009- -07 -31如文中国煤化工仅考虑出峰的数作者简介:王志超(1983-),男,辽宁海城市,硕士。基金项目:中石油安保基金项目(安-07-08-11)。目而!YHC N M H G面反映出峰数目与峰强度对增图间相似度的影啊,本文采用一种向*通讯联系人。58辽宁石油化工大学学报第29卷量夹角的方法,能够简便快速地进行两个液相谱图(2)同一分析条件下两张液相色谱出峰次序不间|的色谱峰匹配并计算相似度。变;(3)在满足(1)、(2)的同时寻找使相似度最大1检测流程(峰高最接近)的峰匹配结果;本软件用VB6.0设计系统界面,编写应用程(4)对于相同物质在样品浓度不同的情况下,相序,检测流程如图1所示,其中数据匹配与相似度计同的保留时间,出现的峰高不同,应该加以辨别，防止误判。算是软件的重点。根据以上4点原则,设计了峰匹配的流程如图系统界面2所示,用VB6.0编写程序。| “标准”数据库导入| “待测”数据库导入|从图像中获取等测谱图的保留时间和峰高数据并从标准数据库内获取相应的信息绘出谱图=1| 对待测讲图的第N个色谱峰，在标准谱團所有未被匹配的色数据自动匹配峰中寻找所有与其保留时间差别小于1 min的可能匹配的峰相似度计算打到匹配的峰?作为特有峰]Yy将峰高最接近的人微言轻初始匹配结果1生成对照围谱相似度评价结果己有的匹配结果违反峰流出N报表打印时间次序不变原则?图1检测流程YY修改已有匹配结果使其符合峰次序不变原则2数据的自动匹配n=n+1要计算相似度就必须进行两张色谱图的匹配，待测谱围的所有色讲峰都已经被匹配>进行对峰高峰面积匹配。本文以峰高作为评判标准。判断峰高的共有峰与特有峰,并把对应的数值填人向量的对应位置。但实际的谱图往往有几十、<标准谱图上还有 未被匹配的色谱峰上百个色谱峰,如果采用人工进行匹配是非常繁琐的。因此本文针对此点设计程序,只要给出两个色将这些峰人微言轻标准谱图的特有峰处理谱图的积分报告就能自动进行峰匹配,判断共有峰及特有峰,并将对应的数值填入向量的对应位置,计算相似度。比值。检查比值是否完全形问?Y↓标准与匹配示例:假设标准谱图、待测谱图各一张,各根据最终匹配结果计算向量夹角余弦待测为有4个谱峰,其中有3个是共有峰,一个是特征峰。同一物质按保留时间顺序峰高排序有:團2自动匹配的流程标准谱图:39,5(特征峰),52,61;待测谱图:40,50,60,9(特征峰)。3谱图的相似度计算那么自动匹配的向量结果应该是:(39,5, 52,在数据匹配的基础上计算图谱间的相似度。相61,0)和(40,0,50,60,9)。.似度是作为评价图谱间相似程度的一种重要参数指自动匹配要遵循以下几点原则:示。中国煤化工氏距离法,相关系(1)同一分析条件下两张谱图对应色谱峰的保数法CN M H G文本采用向量夹留时间差异应在合理的范围以内(液相色谱图中峰角法。的保留时间差异在1 min以内合理(5];给定两组数据{X,Xz,.,X,},{Y,Y,..第4期王志超等.炼油厂循环水系统油料泄漏点快速检测69Y,}分别记为向量X,Y;记:谱图的绘制:在工程上,常常会碰到将采集到的--系1 x |=(XI)"+(X2)r +.+ (X,)列型值点(数据)用一条光滑的曲线连接,并根据曲线做出相应的分析。现实曲线拟合的方法通常有:|Y |=(Y°+ (Y2)+...+ YY如果存在两个向量x.Y则称为X与Y的内三次样条曲线、最小二乘法、Bezier曲线、B样条曲线等[0]。积,X与Y之间的向量夹角计算如下:本文用一种三次λ一B样条曲线方法绘制谱x.Ycos0=TXIIYT图,与三次B样条曲线有类似的性质,同时相对于根据图3也可看出,如果cos0越接近1则说明文献[7]的可调Bezier曲线，曲线外观更平滑，且造两个向量越相似。型能力更强。曲线的结构:↑-.对t∈[0,l],λ∈R,称关于t的多项式:(B。(t)=款[(4-)-12t+(12 +3)2 -(4+ 12)f]B,(I) =一[(16+ 2)-(24 +9)2 +(12 + 6A)t门]B()=共[(4-)+12t+ (12 + 92)2 - (12 + 6X)凹]xinB.()=云[(←3)2 +(4+ 2x)鬥]5γ 3團3向量夹角法原理为带参数λ的调配函数(一8≤λ≤1)0。每个色谱液相图谱都可以看作一组对应保留时当λ=0时,函数退化为B样条曲线结构。随着间下的峰高(峰面积)的数值,可将这组数值看作多λ值的改变,曲线的形状发生变化，从图5可以看出维空间中的向量,使两个色谱图间相似性的问题转当λ=0、0.5、0.8时，曲线向原始曲线逼近。λ值越化为多维空间的两个向量的相似性问题[5),利用靠近1,曲线逼近越强。曲线是三次的,故计算量更cos0来定量表征液相图谱间的相似性。小，且曲线造型能力更强,调控范围更大。由图4也可以看出,应用λ-B样条曲线绘图，4应用实例得到了很好的图形效果,最终输出相似度定量分析以北蒸馏柴油作为待测样品,标准数据库内含结果,可以看出向量夹角余弦法在实际中有很好的有4种物质数据,分别是:北蒸馏煤油北蒸馏柴油、应用。- λ=0.8南催化汽油和北蒸馏汽油数据。根据色谱工作站得出的数据,利用本漏点检测软件进行数据匹配和相-入=0.5似度计算,输出最终报表(绘制谱图和输出相关数据)如图4所示。- λ=0相关数据分析表图5三次λ-B 样条曲线逼近效果5结束语向量夹角余弦法与其他数据处理方法比较,其数学概念简单、数据处理过程简便快速,在定量计算样品编号样品相似度两张色谱相似度方面有其优势,但在数据分类、特征11111变量的提取等其他方面,还是传统的模式识别及人打印工神绎" 中国煤化王一步对软件改善所需團4数据报表YHCNMHG70辽宁石油化T.大学学报第29卷参考文献[1]陈敬润,刘志红，崔秀霞,等. 中试一体化膜生物反应器系统处理生活污水[J].辽宁石油化工大学学报，2009,29(1):7-[2] 王超. 指纹围谱质量评价系统[D].成都:四川大学化学学院.2005.10- 12.[3] Zhang s, Wang 2 H,Jin D z. Computer study on HPLCFPS of Chinese red ginseng and korean ginsengCJ]. Chintraditpat. med. ,2001 ,23(3):160- 165.[4] Hong Y K,Wang Z H,Li X. Distinguish radix at rhizomarhei by relative retention value of HPLC[J]. China j. chin.mater med. ,1993, 18(11) :650- 652.[5]王龙星。肖红斌,粱鑫森,等.一种评价中 药色谱指纹围谱相似性的新方法:向量夹角法[J].药学学报, 2002 ,37(9);713-717.[6] 陈锦昌,赵明秀,杨国栋,等. VB计算机绘图救程[M].广州:华南理工大学出版社,2003.[7] 齐从谦,邬弘毅.一类可调Bezier曲线及其逼近性[J].湖南大学学报,1996,19(1);15- -19.[8] 李昌文,潘亚丽.一类三次λ- -B样条曲线[J].淮北煤炭师范学院学报:自然科学版,2008,29(4):16- 19.(Ed.: ZW,Z)(上接第66页)表1柔度及刚度计算结果输出轴传动部件柔度X10~I"/(rad.N-1●mm~1)传动系统柔度X10-10/传动系统刚度X10-10/状况波发生器柔轮'榆出轴(rad. N-1●mm~I)(N. mm. rad-')无裂纹3. 4071182. 3588046. 906 29412. 672 21612. 823 634有裂纹3. 558 4952. 358 8056. 906 3337.891 2707. 798 1001] 沈允文,叶庆泰.谐波齿轮传动的理论和设计[M].北京:机械工业出版社,1985.[2]沈允文. 谐波齿轮传动柔轮的固有振动分析[J].齿轮,1989,13(3):6-11.[3]黄蓉. 谐波齿轮振动探析[J].机械传动,1995,19(1);33- -36.[4]黄蓉. 谐波齿轮振动幅值的研究[J].机床与液压,1995(6);336- 339.[5]辛洪兵. 谐波齿轮传动环形柔轮的固有振动分析[].长春光学精密机械学院学报,1996, 19(3):44-47.[6] 孙瑞涛. 谐波齿轮传动系统动力学特性研究综述[J].机械工程师,2006(6):3-6.[7]辛洪兵. 谐波齿轮传动系统非线性扭转振动分析[J].机械科学与技术,005,24(9):1040-0 1044.[8]黄维扬. 工程断裂力学[M].北京:航空工业出版社,1992.[9] 丁伯民,黄正林.化工容器[M].北京:化学工业出版社,2002.[10]张锷. 高DN值轴承损伤容限设计准则探讨[J].航空发动机,1999(3):33- 36.(Ed. : ZW,Z)中国煤化工MYHCNMHG