本發(fā)明屬于氫能安全行業(yè)的失效數(shù)據(jù)庫構(gòu)建與可靠性分析，尤其是涉及一種用于評估加氫站臨氫設(shè)備的失效可能性的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、氫能以其清潔、高效、安全、可持續(xù)等優(yōu)勢特點，被稱為本世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉?。近年來，氫能事業(yè)蓬勃發(fā)展，加氫母站的建設(shè)也逐漸興起，加氫站是氫能供應(yīng)鏈的終端環(huán)節(jié)，連接著上游制備與下游應(yīng)用，其安全可靠性運營管理是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在。同時，由于氫氣密度小、極易擴(kuò)散、易發(fā)生燃燒爆炸等特性，加氫站的安全評價分析逐漸受到關(guān)注。與現(xiàn)有的加氫站相比，我國加氫站建設(shè)時間較晚，在建設(shè)經(jīng)驗、質(zhì)量等方面與現(xiàn)有加氫站臨氫設(shè)備之間存在一定的差距，相應(yīng)的加氫站臨氫設(shè)備的失效數(shù)據(jù)也較少，很難從中獲取失效規(guī)律進(jìn)行加氫站的安全可靠性分析，故相關(guān)的研究也處于初期階段。但是，設(shè)備失效的狀況會隨著設(shè)備服役時間而逐漸顯露，安全保障應(yīng)防患于未然，才能使生產(chǎn)事故率降至較低水平。因此，加氫站臨氫設(shè)備失效數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建與失效可能性的定量分析極為重要，對于實現(xiàn)加氫站的平穩(wěn)有序及安全可靠運行具有重要意義。

2、目前，我國暫未建立氫能設(shè)備失效數(shù)據(jù)庫，對于加氫站臨氫設(shè)備的失效分析多采用國外數(shù)據(jù)，且大部分加氫站臨氫設(shè)備的失效可能性分析大多以理論框架、問題措施方面的研究為基礎(chǔ)，較為定性化，對于加氫母站設(shè)備失效可能性分析領(lǐng)域的定量研究較少。

3、在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)提供了一種加氫數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、方法、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)，該系統(tǒng)包括：加氫站平臺，用于采集加氫車輛的第一加氫數(shù)據(jù)并上傳至區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)；汽車管理平臺，用于采集加氫車輛的第二加氫數(shù)據(jù)并上傳至區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)；區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，用于接收并存儲第一、第二加氫數(shù)據(jù)，基于加氫站平臺和汽車管理平臺預(yù)先簽訂的智能合約生成第一加、第二加氫數(shù)據(jù)對應(yīng)的合約數(shù)據(jù)，在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)驗證且在驗證通過后得到合約認(rèn)證數(shù)據(jù)；審核平臺，用于對合約認(rèn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)審核以實現(xiàn)對加氫數(shù)據(jù)的監(jiān)控。該項發(fā)明中的加氫站臨氫設(shè)備數(shù)據(jù)的處理僅限于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的與預(yù)處理，沒有涉及到加氫站臨氫設(shè)備的失效可能性定量分析，分析結(jié)果具有一定的局限性。

4、現(xiàn)有技術(shù)還公開了一種承壓設(shè)備的定量風(fēng)險分析中的失效可能性評價方法，采用錯邊和角變形缺陷參數(shù)修正定量風(fēng)險分析rbi中的失效可能性；所述失效可能性f的計算方法為：f＝fg×(fe+fd)×fm，其中，fg為同類設(shè)備平均失效概率，fd為錯邊和角變形缺陷修正系數(shù)，fe為設(shè)備修正系數(shù)，fm管理修正系數(shù)。該發(fā)明在基于風(fēng)險的檢測的基礎(chǔ)上，通過對缺陷尺寸的確定，方便快捷地得到與之對應(yīng)的修正因子數(shù)。該項發(fā)明中沒有涉及到針對臨氫設(shè)備的特有修正因子，若采用該方法對加氫站臨氫設(shè)備進(jìn)行失效可能性評估，會使得的評估結(jié)果不準(zhǔn)確，可靠性較低。

5、除此之外，我國石化設(shè)備失效概率計算新方法還分析了國外石化設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫oreda失效率的計算方法，提出了以oreda數(shù)據(jù)庫作為先驗信息，以國內(nèi)石化設(shè)備的現(xiàn)場可靠性數(shù)據(jù)作為抽樣信息，利用泊松分布模擬石化設(shè)備失效過程。通過引入國內(nèi)外數(shù)據(jù)修正系數(shù)，對常用失效率分析方法進(jìn)行改進(jìn)，得到了石化設(shè)備累計日歷時間和累計運行時間下對應(yīng)失效模式的平均失效率和標(biāo)準(zhǔn)差。結(jié)合實際壓縮機案例數(shù)據(jù)，證實了計算新方法的有效性，對國內(nèi)石化設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫建立進(jìn)行了初步探索。但是，該計算方法所公開的可靠性數(shù)據(jù)庫建立方法中，未考慮最小評估數(shù)據(jù)量的問題，若數(shù)據(jù)量不夠，建立的數(shù)據(jù)庫可靠性存疑；同時，我國暫時沒有加氫站可靠性數(shù)據(jù)庫，針對加氫站臨氫設(shè)備應(yīng)設(shè)置具有臨氫設(shè)備屬性的特有修正因子計算失效概率，若用石化行業(yè)的數(shù)據(jù)量化加氫站臨氫設(shè)備的數(shù)據(jù)會有較大的誤差，可靠性偏低。

6、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在以下弊端：(1)國外加氫站臨氫設(shè)備失效數(shù)據(jù)對于國內(nèi)的適應(yīng)性有待確認(rèn)，不同加氫站臨氫設(shè)備制造工藝不同或者制造標(biāo)準(zhǔn)不同，失效數(shù)據(jù)一定存在差距，直接使用國外失效數(shù)據(jù)研究失效可能性的準(zhǔn)確度待考量；(2)若要從根本上解決失效數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與適應(yīng)性問題就要建立我國獨立自主的加氫站臨氫設(shè)備失效數(shù)據(jù)庫，目前我國加氫站臨氫設(shè)備的失效數(shù)據(jù)庫尚未建立，亟待推出新的方法針對加氫站臨氫設(shè)備的特點建立與之匹配的失效數(shù)據(jù)庫；(3)基于加氫站臨氫設(shè)備的失效可能性要針對具體氫設(shè)備(例如：臨氫設(shè)備)來進(jìn)行分析的特點，需要建立關(guān)于當(dāng)前具體氫設(shè)備的氫損傷失效評估模型，若只一味借鑒石化行業(yè)其它設(shè)備的失效可能性評估方法，會造成當(dāng)前具體氫設(shè)備的氫介質(zhì)屬性的丟失，從而無法評估氫損傷對當(dāng)前具體氫設(shè)備的失效影響，導(dǎo)致了評估不準(zhǔn)確；(4)目前對加氫站臨氫設(shè)備的失效分析研究多數(shù)是定性分析，只能得出定性的建議措施，沒有量化的數(shù)據(jù)趨勢分析來指導(dǎo)設(shè)備的安全生產(chǎn)運行。因此，加氫站臨氫設(shè)備失效可能性分析亟需新的針對性的方法來解決以上問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明實施例提供了一種用于評估加氫站臨氫設(shè)備的失效可能性的方法，包括：獲取指定時段內(nèi)若干個同類型臨氫設(shè)備的歷史運行信息并提取失效臨氫設(shè)備的泄漏孔徑，以判定當(dāng)前歷史運行信息所包含的泄漏孔徑數(shù)據(jù)量是否滿足評估要求，從而在滿足評估要求時，計算表示當(dāng)前類型臨氫設(shè)備平均失效可能性的同類失效概率；根據(jù)所述歷史運行信息，分析臨氫設(shè)備管材對氫損傷的敏感程度，并獲得在當(dāng)前敏感程度條件下臨氫設(shè)備的失效可能性，基于此，結(jié)合用于采集氫損傷狀態(tài)所使用的監(jiān)測方式的有效程度，生成表征氫損傷對失效影響的修正因子；利用所述修正因子修正所述同類失效概率，獲得表示當(dāng)前類型臨氫設(shè)備實際失效可能性的實際失效概率。

2、優(yōu)選地，在判定當(dāng)前歷史運行信息所包含的泄漏孔徑數(shù)據(jù)量是否滿足評估要求的步驟中，包括：將每個失效臨氫設(shè)備的泄漏孔徑，轉(zhuǎn)換為泄漏孔徑面積與泄漏橫截面面積的比值，從而利用所述比值確定滿足當(dāng)前評估需求的最小總數(shù)據(jù)量，并在當(dāng)前歷史運行信息所包含的總數(shù)據(jù)量大于或等于所述最小總數(shù)據(jù)量時，確定滿足評估要求。

3、優(yōu)選地，利用如下表達(dá)式計算所述最小總數(shù)據(jù)量：

4、

5、其中，m表示最小總數(shù)據(jù)量，s表示全部泄漏孔徑所對應(yīng)比值的標(biāo)準(zhǔn)差，ηs/2表示標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布中對應(yīng)置信水平為(1)的置信上限，δ表示顯著性水平，τ表示統(tǒng)計誤差。

6、優(yōu)選地，在計算表示當(dāng)前類型臨氫設(shè)備平均失效可能性的同類失效概率的步驟中，包括：先建立同類型臨氫設(shè)備的失效概率分布函數(shù)，而后基于似然函數(shù)得到所述最小總數(shù)據(jù)量與用于表征當(dāng)前類型臨氫設(shè)備失效程度的韋伯分布雙參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系，從而通過將所述相關(guān)關(guān)系代入所述失效概率分布函數(shù)中，獲得所述同類失效概率，其中，所述韋伯分布雙參數(shù)通過分析每個泄漏孔徑出現(xiàn)時機的分布情況而獲得。

7、優(yōu)選地，所述失效概率分布函數(shù)利用如下表達(dá)式表示：

8、

9、其中，f(t)表示t時刻同類失效概率，f(t)表示在t時刻下對應(yīng)的單位時間內(nèi)的平均同類失效概率，和分別表示韋伯分布雙參數(shù)的估計量，e表示自然常數(shù)，t表示時間。

10、優(yōu)選地，所述最小總數(shù)據(jù)量與所述韋伯分布雙參數(shù)之間相關(guān)關(guān)系利用如下表達(dá)式表示：

11、

12、

13、其中，和分別表示韋伯分布雙參數(shù)的估計量，n表示泄漏孔徑的種類，ti表示第i類泄漏孔徑的出現(xiàn)時刻，m表示最小總數(shù)據(jù)量。

14、優(yōu)選地，在分析臨氫設(shè)備管材對氫損傷的敏感程度的步驟中，包括：針對所述臨氫設(shè)備管材所具有的不同類型的氫損傷破壞機理，分析比較每類氫損傷破壞機理所導(dǎo)致的臨氫設(shè)備管材對氫損傷的敏感程度，并將最大敏感程度作為當(dāng)前敏感程度，其中，所述氫損傷破壞機理包括但不限于氫應(yīng)力開裂、氫致開裂和應(yīng)力取向氫致開裂。

15、優(yōu)選地，利用如下表達(dá)式獲得表示當(dāng)前類型臨氫設(shè)備實際失效可能性的實際失效概率：

16、

17、其中，f實表示實際失效概率，f同類表示同類失效概率，fe表示修正因子與臨氫設(shè)備自身的修正系數(shù)之和，fm表示管理修正系數(shù)，n表示泄漏孔徑的種類。

18、優(yōu)選地，所述方法還包括：根據(jù)所述實際失效概率對氫損傷狀態(tài)進(jìn)行敏感性分析，從而定量評估所述實際失效概率對所述氫損傷狀態(tài)的敏感性，以根據(jù)敏感性定量評估結(jié)果生成用于降低臨氫設(shè)備失效概率的預(yù)防性維護(hù)方案。

19、優(yōu)選地，在根據(jù)所述實際失效概率對氫損傷狀態(tài)進(jìn)行敏感性分析，從而定量評估所述實際失效概率對所述氫損傷狀態(tài)的敏感性的過程中，包括：獲取當(dāng)前類型臨氫設(shè)備所具有的全部類型的氫損傷狀態(tài)，并針對每類氫損傷狀態(tài)計算相應(yīng)的修正因子，從而將每個修正因子作為用于表示氫損傷狀態(tài)的第一指標(biāo)，來定量評估所述實際失效概率對所述氫損傷狀態(tài)的敏感性。

20、優(yōu)選地，在根據(jù)所述實際失效概率對氫損傷狀態(tài)進(jìn)行敏感性分析，從而定量評估所述實際失效概率對所述氫損傷狀態(tài)的敏感性的過程中，還包括：從全部類型的氫損傷狀態(tài)的修正因子中篩選最大修正因子，從而將形成所述最大修正因子的臨氫設(shè)備管材對氫損傷的敏感程度、在當(dāng)前敏感程度條件下臨氫設(shè)備的失效可能性、以及用于采集氫損傷狀態(tài)所使用的監(jiān)測方式的有效程度作為用于表示氫損傷狀態(tài)的第二指標(biāo)，來定量評估所述實際失效概率對所述氫損傷狀態(tài)的敏感性。

21、第二方面，本發(fā)明還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其包含用于執(zhí)行用于評估加氫站臨氫設(shè)備的失效可能性的方法步驟的一系列指令。

22、第三方面，本發(fā)明還提供了一種用于評估加氫站臨氫設(shè)備的失效可能性的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括如下模塊：同類失效概率計算模塊，其用于獲取指定時段內(nèi)若干個同類型臨氫設(shè)備的歷史運行信息并提取失效臨氫設(shè)備的泄漏孔徑，以判定當(dāng)前歷史運行信息所包含的泄漏孔徑數(shù)據(jù)量是否滿足評估要求，從而在滿足評估要求時，計算表示當(dāng)前類型臨氫設(shè)備平均失效可能性的同類失效概率；修正因子生成模塊，其用于根據(jù)所述歷史運行信息，分析臨氫設(shè)備管材對氫損傷的敏感程度，并獲得在當(dāng)前敏感程度條件下臨氫設(shè)備的失效可能性，基于此，結(jié)合用于采集氫損傷狀態(tài)所使用的監(jiān)測方式的有效程度，生成表征氫損傷對失效影響的修正因子；實際失效概率計算模塊，其用于利用所述修正因子修正所述同類失效概率，獲得表示當(dāng)前類型臨氫設(shè)備實際失效可能性的實際失效概率。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案中的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點或有益效果：

24、本發(fā)明提出了一種用于評估加氫站臨氫設(shè)備的失效可能性的方法及系統(tǒng)，該方法先基于指定時段內(nèi)若干個同類型臨氫設(shè)備的歷史運行信息，確定用于判定當(dāng)前歷史運行信息所包含的泄漏孔徑數(shù)據(jù)量是否滿足評估要求的最小評估數(shù)據(jù)量的要求，從而在滿足時，計算表示當(dāng)前類型臨氫設(shè)備平均失效可能性的同類失效概率，實現(xiàn)對加氫站臨氫設(shè)備失效概率的初步估計。之后，以加氫站臨氫設(shè)備的失效機理為基礎(chǔ)，定量計算氫損傷對設(shè)備失效的影響，生成表征氫損傷對失效影響的修正因子來量化氫損傷對設(shè)備失效的影響。最后，利用修正因子修正同類失效概率，獲得考慮氫損傷對設(shè)備失效影響的表示當(dāng)前類型臨氫設(shè)備實際失效可能性的實際失效概率。本發(fā)明實現(xiàn)了對臨氫設(shè)備失效可能性的準(zhǔn)確評估。同時，本發(fā)明填補了國內(nèi)對于臨氫設(shè)備失效可能性的量化計算空白，建立了符合實際的加氫站臨氫設(shè)備失效數(shù)據(jù)庫，并且，通過對表征氫損傷對失效影響的修正因子的敏感性分析，實現(xiàn)了設(shè)備實際失效概率對于氫損傷各項指標(biāo)敏感性的量化評估，可預(yù)測臨氫設(shè)備的氫損傷狀態(tài)，為采取針對性的降低失效概率措施對其進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)提供了技術(shù)支撐。

25、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。