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探索 API 581:深入了解基于风险的检查计算 

探索 API 581,重点了解其复杂的基于风险的检查计算方法及其在确保资产完整性和安全性方面的关键作用。

24 年 3 月 24 日

api 581 rbi cenosco

API 581 由美国石油学会 (API) 制定,是基于风险的检查 (RBI) 的重要标准。它提供了一种量化方法,用于根据与每台设备及其部件相关的风险制定检查计划。这种方法适用于各种承压固定设备类型,包括压力容器、管道、储罐、泄压装置 (PRD) 和热交换器管束。 

在深入了解 API 581 之前,我们先将其与 API 580 区分开来:API 580规定了 RBI 的一般原则和最低准则。而 API 581 则更进一步,为制定检查计划提供了精确的量化方法。在本文中,我们将详细探讨 API 581 的计算方法。 

API 581 风险计算 

API 581 风险计算包括两个主要部分: 

  • 故障概率 (POF):通过分析设备发生故障的可能性来确定。它考虑了材料特性、运行条件和损坏机制等因素。 
  • 故障后果 (COF):这是通过考虑设备故障的潜在影响来评估的,包括安全风险、环境破坏和经济损失。 

风险是失败概率 (POF) 与失败后果 (COF) 的结合: 

风险 = POF x COF 

API 581 标准分为多个部分。第 2 部分侧重于在 API RBI 评估中确定失效概率,而第 3 部分则深入探讨在 API RBI 评估中进行后果分析。让我们来探讨一下标准中列出的细节。 

API 581 - 故障概率 (POF) 方法 

API 581 第 2 部分的重点是失效概率 (POF) 的计算。推荐使用两种方法: 

  • 通用故障频率:通用失效频率 (GFF) 方法可预测压力边界设备安全壳损失的失效概率 (POF)。它通过加入损坏系数 (DF) 和管理系统系数 (FMS) 来调整通用行业故障数据,以适应特定设备。
  • 双参数威布尔分布法:Weibull 分布法用于预测泄压装置 (PRD) 和热交换器管束的故障概率 (POF)。该方法利用 Weibull 统计分布以及规模和形状参数,对指定时间段内的 POF 进行指数表示。

全球森林论坛方法 

让我们来详细介绍一下更常用的GFF 方法。GFF 公式决定了装备物品因特定类型的伤害而失效的几率:  

Pf(t) = gff * FMS * Df(t) 

在哪里? 

  • Pf(t) 是故障概率 (POF) 与时间的函数关系; 
  • gff 是一般故障频率; 
  • FMS 是管理系统因素;以及 
  • Df(t) 是整体损坏系数与时间的函数关系。 

通用故障频率 (GFF)

通用故障频率 (GFF)的设定值代表了炼油和石化行业的故障数据。API 581 第 2 部分表 3.1 列出了这些通用故障频率。四孔尺寸用于模拟释放情况(从小幅泄漏到破裂),误差率设定在 3% 到 10% 之间。 

管理系统因素(FMS) 

管理系统系数(FMS) 是指在安全壳出现严重损坏之前发现导致安全壳损失的累积性损坏的可能性。它与设施机械完整性计划的有效性直接相关,并统一适用于设施内的所有组件。检查质量、腐蚀管理的有效性以及是否遵守适当的材料和设计规范等因素都在考虑之列。确定 FMS 通常需要进行结构化评估,其中可能包括问卷调查或评分系统。 

损坏因子 (DF) 

损坏系数 (DF)的基本功能是统计评估作为使用时间函数可能存在的损坏量,以及量化损坏的检查活动的有效性。DF 是根据以下因素确定的: 

  • 适用的损坏机制; 
  • 建筑材料  
  • 过程服务; 
  • 部件的物理状况;以及  
  • 用于量化损坏的检查技术(和频率)。 

API 581 为以下八种机制提供了 DF:  

  1. 减薄(包括全面减薄和局部减薄); 
  1. 部件内衬损坏; 
  1. 外部损坏(变薄和开裂); 
  1. 应力腐蚀开裂(SCC); 
  1. 高温氢气侵蚀 (HTHA); 
  1. 机械疲劳(仅限管道); 
  1. 脆性断裂,包括低温脆性断裂、低合金脆化、885 °F 脆化;以及 
  1. 西格玛相脆性 

在 API 518 标准中,您可以找到每种 DF 计算的详细说明。通常情况下,一次损坏系数计算需要多个输入参数。  

API 581 - 故障后果(COF)方法 

API 581 标准第 3 部分介绍了计算故障后果 (COF) 的技术,提供了两种方法: 

  • 第 1 级: 对常见流体使用预定义变量。 
  • 第 2 级:更严格的方法,适用于任何流体流成分。 

第 1 级是针对炼油厂和石化装置中的典型流体,利用一组众所周知的变量方程式。它适用于流体成分已知且在标准参数范围内的情况。另一方面,第2 级可对复杂或未定义的流体成分进行全面分析。与 1 级相比,它通过考虑更多变量进行更详细的评估。请注意,COF 计算与损坏系数无关。 

一级 COF 方法 

让我们仔细看看使用最多的第 1 级方法。在这里,API 581 中提供了参比流体。应选择沸点和分子量与相关物质最接近的参比流体进行评估。  

API 581 对密封损失的后果进行了量化,包括 

  • 受影响区域;以及  
  • 财务条款。 

受影响区域的后果 

受影响的冲击区评估易燃、有毒和非易燃及无毒后果,并考虑部件损坏后果区 人员伤害后果区。  

财务后果 

财务后果 包括以下方面的成本部件损坏;生产损失;人员伤亡;环境破坏。 

第 1 级特遣队所属装备计算步骤 

在 API 581 中实施 1 级故障后果 (COF) 包括以下步骤: 

  1. 估算释放率。 
  1. 计算库存释放量。 
  1. 确定释放类型(连续或瞬时)。 
  1. 评估泄漏检测和隔离系统。 
  1. 调整释放速度和质量。 
  1. 估计后果面积。 
  1. 评估财务后果。 

您可以在 API 518 标准中找到执行上述各项计算的全面指导。  

API 581 成果 

API 581 RBI 评估的结果是检查频率或间隔、工作范围和优先级。让我们看看如何得出这一结果。 

API 581 利用风险矩阵对与各种设备相关的风险进行可视化和优先排序。风险矩阵是一种简单的图形工具,用于说明资产的风险状况。通常情况下,矩阵图的一边是故障概率 (POF),另一边是故障后果 (COF)。矩阵中的每个单元格都代表了 POF 和 COF 的不同组合,标志着一个独特的风险等级。该矩阵有助于识别需要紧急关注的高风险设备和可以减少检查频率的低风险设备。 

根据 API 581 标准中预先确定的范围,POF 和 COF 计算得出 POF 类别(1、2、3、4 或 5)和 COF 类别(A、B、C、D 或 E)。这两个类别绘制在风险矩阵上(如下图中蓝色 "R "所示)。 

此外,还需要设置目标风险标准,如 "中等"(如下图所示)。请注意,API 581 中没有定义目标风险标准,因此贵公司可以自行定义。随后进行迭代计算(通过增加年限),以确定何时超过目标风险(如下图中蓝色箭头所示)。由此确定最大检查间隔和下一次检查日期。 

风险矩阵 Api581 Cenosco

最终,API 581 的计算结果会根据每台设备的风险制定详细的检查计划。该计划详细说明了检查的时间(下一次检查日期)和方式(检查方法和范围)。API 581 风险计算有助于识别和衡量所有涵盖设备的风险,从而清楚地了解风险和管理风险的方法,最终降低加工设施的风险。 

IMS PEI:增强基于风险的综合检查解决方案的能力 

总之,我们的IMS (PEI)软件长期以来一直支持 S-RBI 方法,与壳牌的基于风险的方法和 API 580 标准保持一致。随着我们的功能扩展到包括 API 581 RBI 定量评估,我们认识到需要将 API 518 风险计算无缝集成到 IMS 中。这可确保利用我们软件定义明确的设备和组件,获取 API 581 计算所需的大量参数。 

此外,必须强调的是,IMS PEI 将 RBI 模块与检测数据管理系统 (IDMS) 无缝结合,为检测和维护管理提供了全面的解决方案。这种集成还可进一步扩展,允许与现场的 CMMS(如 SAP)进行交互,以提高运营效率。 

展望未来,有了 IMS,您可以自由选择最符合您特定运营要求的 RBI 方法。这种灵活性彰显了我们的承诺,即为您的设施提供有效风险管理和资产完整性维护所需的工具。 

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