第29卷第4期遼寧，石油化工大學學報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煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)油料泄漏點快速檢測王志超，肖軍，趙國崢，張洪林，李書臣*(遼寧石油化工大學信息與控制工程學院,遼寧撫順113001)摘要:循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)換熱器中的油料泄漏在國內(nèi)石化企業(yè)中是一個普遍存在的問題。 由于循環(huán)水系統(tǒng)中挾熱器內(nèi)漏的隱蔽性,泄漏時不能及時發(fā)現(xiàn),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(tǒng)的正常運行,并給安全生產(chǎn)帶來重大隱患。因此,研制一種能夠及時識別泄漏物質(zhì)及泄漏點的技術(shù),對裝置的安全生產(chǎn)以及長周期運行尤其重要。根據(jù)向量夾角法,用VB6.0編程自動完成分析兩個液相譜圉間的色譜峰匹配并計算相似度。結(jié)果表明，此方法能較好地定量評價液相圉譜間的相似性,可應用于煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)的漏點檢測。關(guān)鍵詞:相似度;色譜圖; 三次λ-B祥條 曲線.中團分類號: 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(jù)統(tǒng)計數(shù)字表明,循環(huán)水系統(tǒng)中存在油料泄漏目前根據(jù)整體譜圖進行質(zhì)量控制的數(shù)據(jù)處理方現(xiàn)象的煉油裝置達85%以上,由于缺乏適當?shù)谋O(jiān)測法主要有模式識別與人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法，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尋找大量樣本譜圖的統(tǒng)計規(guī)處理的困難,不僅給生產(chǎn)上帶來嚴重的事故隱患,而律,再根據(jù)所建立的規(guī)律對待測譜圖進行歸類,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及定性的信息,不直接定量時識別泄漏物質(zhì)及泄漏點的技術(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題是對譜圖數(shù)據(jù)的匹配識別和相似度的譜質(zhì)量評價系統(tǒng)利用這種相似度的計算提供定量的計算方法。評價信息1-2]。當前主要采用峰重疊率來表征譜圖的相似度，收稿日期:2009- -07 -31如文中國煤化工僅考慮出峰的數(shù)作者簡介: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(shù)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遼寧石油化工大學學報第29卷量夾角的方法,能夠簡便快速地進行兩個液相譜圖(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)在滿足(1)、(2)的同時尋找使相似度最大1檢測流程(峰高最接近)的峰匹配結(jié)果;本軟件用VB6.0設計系統(tǒng)界面,編寫應用程(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(shù)據(jù)匹配與相似度計同的保留時間,出現(xiàn)的峰高不同,應該加以辨別，防止誤判。算是軟件的重點。根據(jù)以上4點原則,設計了峰匹配的流程如圖系統(tǒng)界面2所示,用VB6.0編寫程序。| “標準”數(shù)據(jù)庫導入| “待測”數(shù)據(jù)庫導入|從圖像中獲取等測譜圖的保留時間和峰高數(shù)據(jù)并從標準數(shù)據(jù)庫內(nèi)獲取相應的信息繪出譜圖=1| 對待測講圖的第N個色譜峰，在標準譜團所有未被匹配的色數(shù)據(jù)自動匹配峰中尋找所有與其保留時間差別小于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(jié)果1生成對照圍譜相似度評價結(jié)果己有的匹配結(jié)果違反峰流出N報表打印時間次序不變原則?圖1檢測流程YY修改已有匹配結(jié)果使其符合峰次序不變原則2數(shù)據(jù)的自動匹配n=n+1要計算相似度就必須進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(shù)值填人向量的對應位置。但實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色譜峰,如果采用人工進行匹配是非常繁瑣的。因此本文針對此點設計程序,只要給出兩個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進行峰匹配,判斷共有峰及特有峰,并將對應的數(shù)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?Y↓標準與匹配示例:假設標準譜圖、待測譜圖各一張,各根據(jù)最終匹配結(jié)果計算向量夾角余弦待測為有4個譜峰,其中有3個是共有峰,一個是特征峰。同一物質(zhì)按保留時間順序峰高排序有:團2自動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匹配的向量結(jié)果應該是:(39,5, 52,在數(shù)據(jù)匹配的基礎上計算圖譜間的相似度。相61,0)和(40,0,50,60,9)。.似度是作為評價圖譜間相似程度的一種重要參數(shù)指自動匹配要遵循以下幾點原則: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(shù)法CN M H G文本采用向量夾留時間差異應在合理的范圍以內(nèi)(液相色譜圖中峰角法。的保留時間差異在1 min以內(nèi)合理(5];給定兩組數(shù)據(jù){X,Xz,.,X,},{Y,Y,..第4期王志超等.煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)油料泄漏點快速檢測69Y,}分別記為向量X,Y;記:譜圖的繪制:在工程上,常常會碰到將采集到的--系1 x |=(XI)"+(X2)r +.+ (X,)列型值點(數(shù)據(jù))用一條光滑的曲線連接,并根據(jù)曲線做出相應的分析?，F(xiàn)實曲線擬合的方法通常有:|Y |=(Y°+ (Y2)+...+ YY如果存在兩個向量x.Y則稱為X與Y的內(nèi)三次樣條曲線、最小二乘法、Bezier曲線、B樣條曲線等[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樣條曲線方法繪制譜x.Ycos0=TXIIYT圖,與三次B樣條曲線有類似的性質(zhì),同時相對于根據(jù)圖3也可看出,如果cos0越接近1則說明文獻[7]的可調(diào)Bezier曲線，曲線外觀更平滑，且造兩個向量越相似。型能力更強。曲線的結(jié)構(gòu):↑-.對t∈[0,l],λ∈R,稱關(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]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(shù)λ的調(diào)配函數(shù)(一8≤λ≤1)0。每個色譜液相圖譜都可以看作一組對應保留時當λ=0時,函數(shù)退化為B樣條曲線結(jié)構(gòu)。隨著間下的峰高(峰面積)的數(shù)值,可將這組數(shù)值看作多λ值的改變,曲線的形狀發(fā)生變化，從圖5可以看出維空間中的向量,使兩個色譜圖間相似性的問題轉(zhuǎn)當λ=0、0.5、0.8時，曲線向原始曲線逼近。λ值越化為多維空間的兩個向量的相似性問題[5),利用靠近1,曲線逼近越強。曲線是三次的,故計算量更cos0來定量表征液相圖譜間的相似性。小，且曲線造型能力更強,調(diào)控范圍更大。由圖4也可以看出,應用λ-B樣條曲線繪圖，4應用實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(shù)據(jù)庫內(nèi)含結(jié)果,可以看出向量夾角余弦法在實際中有很好的有4種物質(zhì)數(shù)據(jù),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(shù)據(jù)。根據(jù)色譜工作站得出的數(shù)據(jù),利用本漏點檢測軟件進行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù))如圖4所示。- λ=0相關(guān)數(shù)據(jù)分析表圖5三次λ-B 樣條曲線逼近效果5結(jié)束語向量夾角余弦法與其他數(shù)據(jù)處理方法比較,其數(shù)學概念簡單、數(shù)據(jù)處理過程簡便快速,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(shù)據(jù)分類、特征11111變量的提取等其他方面,還是傳統(tǒng)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(shù)據(jù)報表YHCNMHG70遼寧石油化T.大學學報第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(tǒng)處理生活污水[J].遼寧石油化工大學學報，2009,29(1):7-[2] 王超. 指紋圍譜質(zhì)量評價系統(tǒng)[D].成都:四川大學化學學院.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. 諧波齒輪傳動柔輪的固有振動分析[J].齒輪,1989,13(3):6-11.[3]黃蓉. 諧波齒輪振動探析[J].機械傳動,1995,19(1);33- -36.[4]黃蓉. 諧波齒輪振動幅值的研究[J].機床與液壓,1995(6);336- 339.[5]辛洪兵. 諧波齒輪傳動環(huán)形柔輪的固有振動分析[].長春光學精密機械學院學報,1996, 19(3):44-47.[6] 孫瑞濤. 諧波齒輪傳動系統(tǒng)動力學特性研究綜述[J].機械工程師,2006(6):3-6.[7]辛洪兵. 諧波齒輪傳動系統(tǒng)非線性扭轉(zhuǎn)振動分析[J].機械科學與技術(shù),005,24(9):1040-0 1044.[8]黃維揚. 工程斷裂力學[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)動機,1999(3):33- 36.(Ed. : ZW,Z)中國煤化工MYHCNMHG