發(fā)布時(shí)間：2017-09-03 15:21

  本文關(guān)鍵詞：貝葉斯方法在安全儀表系統(tǒng)完整性等級評估中的應(yīng)用

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【摘要】：安全儀表系統(tǒng)(safety instrumented system,SIS)是由傳感器、邏輯控制器和執(zhí)行器組成的能夠行使一項(xiàng)或多項(xiàng)安全功能的儀表系統(tǒng)。SIS廣泛的應(yīng)用于石油、化工、冶金等高危行業(yè),是保障安全生產(chǎn)的重要措施。因此,確保SIS正確行使其安全功能對預(yù)防事故發(fā)生、降低災(zāi)害影響具有重要意義。安全完整性等級(safety integrity levels,SIL)是SIS安全性能的衡量標(biāo)準(zhǔn)。合理的SIL不僅可以保障安全生產(chǎn)、維護(hù)人身財(cái)產(chǎn)安全,還可以節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本。SIL定量分級需要完整可靠的設(shè)備失效數(shù)據(jù),目前我國對SIS的設(shè)備失效數(shù)據(jù)的收集分析等工作缺乏經(jīng)驗(yàn)。因此,不具備成型、可用的數(shù)據(jù)庫。在SIL定量驗(yàn)證過程中,只能參考并引用國外成型數(shù)據(jù)庫,而沒有充分挖掘并利用企業(yè)運(yùn)營維護(hù)過程中收集的部分設(shè)備失效率。針對以上情況,本文主要研究了以下內(nèi)容:1.詳細(xì)分析了SIL驗(yàn)證過程中可靠性數(shù)據(jù)來源、種類及優(yōu)缺點(diǎn)。在SIL級驗(yàn)證過程中,國外可用的成型數(shù)據(jù)庫主要有:海上平臺(tái)可靠性數(shù)據(jù)手冊(offshore reliability data handbook,OREDA)、美國化工協(xié)會(huì)過程設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫以及Exida安全設(shè)備可靠性手冊等。這類數(shù)據(jù)都是經(jīng)過長期統(tǒng)計(jì)積累形成,但仍不能充分統(tǒng)計(jì)失效相關(guān)的所有信息,如運(yùn)行總時(shí)間、失效原因等,且表示設(shè)備失效率均為常數(shù),而實(shí)際情況失效率很可能是變量。2.介紹了SIL等級評估整體過程,重點(diǎn)研究了評估中的SIL定量驗(yàn)證。其主要驗(yàn)證方法有故障樹、可靠性框圖、馬爾可夫(Markov)模型。其中前兩種方法在計(jì)算SIL過程中,為了提高了模型的適用性簡化計(jì)算而采用了近似值,但結(jié)果會(huì)因λ和TI的增加而增大。而Markov模型的計(jì)算結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生這種誤差,精度很高。3.針對國外數(shù)據(jù)庫通用性強(qiáng)專一性不足和企業(yè)收集樣本信息的利用問題,本文引入貝葉斯理論,以國外數(shù)據(jù)庫信息為基礎(chǔ),綜合企業(yè)收集的相關(guān)設(shè)備樣本信息或蒙特卡羅方法仿真的企業(yè)樣本信息對國外數(shù)據(jù)庫進(jìn)行“更新”,此即失效率的貝葉斯估計(jì)。4.以石化企業(yè)蠟油加氫裝置為例,選取其中循環(huán)氫脫硫塔液位保護(hù)系統(tǒng),首先進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析,確定高風(fēng)險(xiǎn)偏差及后果,以此確定是否需要SIS;然后以風(fēng)險(xiǎn)圖定性確定SIL;最后,運(yùn)用貝葉斯方法,以“更新”后的可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行SIL驗(yàn)證,并對比分析各驗(yàn)證方法結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：安全儀表系統(tǒng) 安全完整性等級 失效率 貝葉斯方法 蒙特卡羅方法
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE967;X924.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 課題研究的背景與意義11
• 1.2 課題的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 失效數(shù)據(jù)11-12
• 1.2.2 貝葉斯理論12-13
• 1.2.3 完整性等級驗(yàn)證13-14
• 1.3 課題研究主要內(nèi)容及技術(shù)路線14-16
• 1.3.1 主要內(nèi)容14-15
• 1.3.2 技術(shù)路線15-16
• 第2章安全儀表系統(tǒng)功能安全理論研究16-22
• 2.1 安全生命周期16-17
• 2.1.1 安全生命周期參數(shù)16
• 2.1.2 安全生命周期概念圖16-17
• 2.2 完整性等級驗(yàn)證17-18
• 2.3 SIS硬件冗余18-20
• 2.3.1 1oo1冗余結(jié)構(gòu)18-19
• 2.3.2 1oo2冗余結(jié)構(gòu)19
• 2.3.3 2oo2冗余結(jié)構(gòu)19-20
• 2.3.4 1oo2D冗余結(jié)構(gòu)20
• 2.3.5 2oo3冗余結(jié)構(gòu)20
• 2.4 SIS通道失效模式20-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 第3章 安全儀表系統(tǒng)完整性等級評估22-33
• 3.1 安全完整性等級驗(yàn)證依據(jù)23
• 3.2 風(fēng)險(xiǎn)評估23
• 3.3 完整性等級選擇23-26
• 3.3.1 風(fēng)險(xiǎn)圖23-25
• 3.3.2 風(fēng)險(xiǎn)矩陣25-26
• 3.4 完整性等級選擇26-31
• 3.4.1 可靠性框圖26-27
• 3.4.2 故障樹27-28
• 3.4.3 Markov模型及三者對比28-31
• 3.5 本章小結(jié)31-33
• 第4章 基于貝葉斯方法設(shè)備失效率確定及SIL驗(yàn)證33-39
• 4.1 貝葉斯理論可靠性評估33-35
• 4.1.1 貝葉斯基本原理33-34
• 4.1.2 貝葉斯可靠性評估基本步驟34-35
• 4.2 先驗(yàn)分布的確定方法35-36
• 4.2.1 無信息先驗(yàn)分布35
• 4.2.2 共軛先驗(yàn)分布35-36
• 4.2.3 有信息先驗(yàn)分布36
• 4.3 基于貝葉斯方法的設(shè)備失效率確定36-38
• 4.3.1 存在企業(yè)樣本信息36-37
• 4.3.2 無企業(yè)樣本信息37-38
• 4.4 本章小結(jié)38-39
• 第5章 石化裝置安全完整性等級驗(yàn)證39-48
• 5.1 循環(huán)氫脫硫塔工藝說明39-40
• 5.2 循環(huán)氫脫硫塔SIL設(shè)計(jì)40-41
• 5.2.1 HAZOP分析40
• 5.2.2 風(fēng)險(xiǎn)圖確定SIL等級40-41
• 5.3 定量SIL驗(yàn)證41-46
• 5.3.1 SIL驗(yàn)證42-44
• 5.3.2 貝葉斯方法修正44-46
• 5.3.3 驗(yàn)證結(jié)果對比46
• 5.3.4 評級對安全的影響46
• 5.4 本章小結(jié)46-48
• 結(jié)論48-49
• 參考文獻(xiàn)49-52
• 附錄52-55
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文情況55-56
• 致謝56

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號(hào)：785789