(中國石油化工股份有限公司九江石化公司，江西 九江 332004)

石油煉制加氫技術是石油產(chǎn)品精制、改質(zhì)和重油加工的重要手段，對提高原油的加工深度，提升石油產(chǎn)品質(zhì)量有重要的作用。近年來，受國內(nèi)石油資源短缺制約，大量進口高含硫劣質(zhì)原油，在其加工過程中，加氫裝置的作用顯得尤為重要[1]。隨著原油劣質(zhì)化日趨明顯，重油加氫裝置加工原料的硫含量、酸值和鹽含量呈現(xiàn)增長趨勢，加劇了加氫裝置腐蝕，加氫裝置受其工藝技術特點影響，腐蝕形式多樣[2]。同時由于重油加氫裝置屬于高溫高壓臨氫操作，介質(zhì)易燃易爆，一旦裝置發(fā)生腐蝕失效，將導致事故發(fā)生，因此及時監(jiān)控重油加氫裝置的腐蝕狀態(tài)并消除隱患意義重大。某石化公司2套重油加氫裝置引進了基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在線測厚監(jiān)測系統(tǒng)，對加氫裝置主要工藝管道的腐蝕狀態(tài)進行動態(tài)監(jiān)測，為裝置管理及風險評估提供實時可靠的數(shù)據(jù)。

1 腐蝕監(jiān)測技術

隨著高硫原油加工量的增加，石化企業(yè)腐蝕泄漏事故多發(fā)，如某石化公司煉油廠重油加氫裝置曾多次發(fā)生腐蝕穿孔泄漏、著火事故。管道腐蝕逐漸成為石化系統(tǒng)，尤其是煉油企業(yè)面臨的主要難題之一[3]。腐蝕監(jiān)測是了解系統(tǒng)腐蝕因素、制定防護措施的基礎；腐蝕監(jiān)測所獲得的數(shù)據(jù)可以有效指導設備維修，并協(xié)助腐蝕管理者優(yōu)化防腐蝕策略；腐蝕監(jiān)測是指導防腐蝕工作的科學依據(jù)，是監(jiān)督、評價防腐蝕效果的有效手段。

腐蝕監(jiān)測一般分為動態(tài)監(jiān)測和靜態(tài)監(jiān)測。靜態(tài)監(jiān)測即傳統(tǒng)的離線監(jiān)測技術，如腐蝕掛片、定點測厚、無損探傷和化學分析等；動態(tài)監(jiān)測是在系統(tǒng)運行中同步進行的監(jiān)測方法，又稱在線監(jiān)測，其特點是能夠得到實時腐蝕數(shù)據(jù)[4]。腐蝕在線監(jiān)測已經(jīng)廣泛應用于煉油、油氣采輸、電力、化工及醫(yī)藥等多種領域，能夠提供實時連續(xù)的腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)，因而成為現(xiàn)代監(jiān)測技術的主要發(fā)展方向[5]。真實、可靠、及時和精準的數(shù)據(jù)，才能為設備完整性管理及風險評估等提供有力的數(shù)據(jù)支撐。然而一些傳統(tǒng)的監(jiān)測手段，有明顯的不足，例如傳統(tǒng)人工測厚受檢測人員技術水平、檢測位置相對不固定等因素影響，難以獲取準確連續(xù)的管線壁厚變化數(shù)據(jù)，因此無法準確判斷高風險、高腐蝕部位的厚度變化情況，也就無法準確預知運行管線安全風險情況[6]。為解決上述問題，某石化公司為2套重油加氫裝置引進了基于物聯(lián)網(wǎng)在線超聲測厚監(jiān)測系統(tǒng)——永感在線式測厚監(jiān)測與診斷系統(tǒng)(永感系統(tǒng))。

2 在線測厚監(jiān)測系統(tǒng)

永感系統(tǒng)被廣泛應用于石油化工、天然氣開采、儲運及加工等行業(yè)中的傳統(tǒng)腐蝕監(jiān)測技術無法勝任的管道區(qū)域。永感系統(tǒng)采用非侵入式監(jiān)測，其本質(zhì)是超聲波測厚。超聲波測厚已成為石化企業(yè)設備常規(guī)檢測方法，采用超聲波脈沖反射原理， 通過探頭發(fā)射超聲波脈沖到金屬材料表面，超聲波在材料里傳播，當?shù)竭_材料分界面時，脈沖被反射回探頭，通過測量超聲波在材料中傳播的時間來確定被測金屬材料的厚度[7]。永感系統(tǒng)在超聲波測厚的基礎上，采用波導桿專利設計，將超聲波傳感器與被測管線隔離，可在高、低溫(介質(zhì)溫度-180～600 ℃)、高壓及臨氫等危險環(huán)境下使用，且可以提供實時、連續(xù)和精準的在線監(jiān)測和腐蝕定量分析。該系統(tǒng)主要由帶無線數(shù)據(jù)傳輸功能的在線定點測厚儀、傳感器、無線網(wǎng)關、通訊轉(zhuǎn)換器、服務器和測厚管理系統(tǒng)軟件組成,見圖1。

該系統(tǒng)基于超聲波技術的測厚傳感器，采用波導桿專利設計，將超聲波傳感器與被測管線隔離，超聲波的激發(fā)和接收裝置都設置在波導桿末端，與管道外壁通過管線外保溫材料以及隔熱片進行隔離，保證儀表可以在常溫區(qū)域工作，超聲波通過波導桿傳輸?shù)竭_管道并經(jīng)過另一個波導桿傳輸回儀表。檢測到的數(shù)據(jù)通過其無線傳輸模塊(采用無線傳輸技術，IEEE802.15.4 標準協(xié)議，操

作頻率為 2.4 GHz全球免許可證頻段,是真正的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用場景)，經(jīng)無線網(wǎng)關傳至企業(yè)操作數(shù)據(jù)存儲ODS(Operational Data Store)，服務器安裝了測厚數(shù)據(jù)庫、在線測厚管理系統(tǒng)軟件(軟件提供了所有腐蝕監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)及診斷、腐蝕率分析及剩余壽命預警等功能)。

圖1 在線測厚監(jiān)測系統(tǒng)組成

3 在線監(jiān)測布點方案

重油加氫裝置受其加工介質(zhì)、工藝技術特點影響，決定了其腐蝕形式的多樣性、腐蝕位置的復雜性，參照《加工高含硫原油裝置設備及管道測厚管理規(guī)定》，結合該公司生產(chǎn)實際確定了共49 個在線定點測厚點，部分測厚點見表1。

表1 重油加氫裝置部分在線測厚布點

4 應用效果

某石化公司2套重油加氫裝置建立了基于物聯(lián)網(wǎng)無線通訊技術在線測厚監(jiān)測系統(tǒng)后，實現(xiàn)了生產(chǎn)裝置在線定點測厚的自動化，保證了各測厚點，特別是高溫、高處等不易監(jiān)測測厚點數(shù)據(jù)的準確性和連續(xù)性，對設備及管道的腐蝕起到動態(tài)實時監(jiān)控作用；在測厚管理系統(tǒng)軟件中提供的數(shù)據(jù)分析及剩余壽命預警等功能，為該公司方便管理和保障設備安全起到重要作用。圖2為在線測厚系統(tǒng)中1個測厚部位實時壁厚顯示及腐蝕率分析界面，通過實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，該點(渣油加氫裝置高壓空冷A101A出口三級彎頭2)有明顯的腐蝕趨勢，近1個月腐蝕率為0.24 mm/a，裝置管理人員通過該數(shù)據(jù)的分析預警，從工藝操作上進行優(yōu)化、調(diào)整，如加大高壓空冷A101前注水量、控穩(wěn)高壓空冷各路分支溫度等，對裝置腐蝕情況進行及時、主動管控。

圖2 測厚系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析顯示界面

5 結 語

針對傳統(tǒng)人工定點測厚中存在的測厚數(shù)據(jù)準確性較差,在線高溫、現(xiàn)場高空測厚難,數(shù)據(jù)多及統(tǒng)計易出錯等問題，某石化公司在重油加氫裝置上，引進基于物聯(lián)網(wǎng)在線測厚監(jiān)測技術，對其主要工藝管道和設備的腐蝕狀態(tài)進行動態(tài)實時監(jiān)測，保證了各監(jiān)測點測厚數(shù)據(jù)的正確性和連續(xù)性；該

測厚技術微米級的數(shù)據(jù)精度，使腐蝕管理人員能夠獲得精準的數(shù)據(jù)，為制定防腐蝕策略、快速發(fā)現(xiàn)腐蝕變化和問題提供了數(shù)據(jù)基礎，為實現(xiàn)從被動腐蝕防護到主動腐蝕控制提供了決策和評估依據(jù)。此外，通過物聯(lián)網(wǎng)將在線測厚數(shù)據(jù)接入企業(yè)ODS數(shù)據(jù)庫，為企業(yè)設備管理部門對設備防腐蝕方面實現(xiàn)統(tǒng)一管理和指導起到關鍵作用，基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場景的應用，為企業(yè)提升經(jīng)濟效益，實現(xiàn)數(shù)字化、實時化和集成化等多位一體的智能工廠提供了大數(shù)據(jù)基礎。