安全儀表系統(tǒng)(SIS)是安全相關(guān)系統(tǒng)的重要類別,在石油化工等過程行業(yè)中有廣泛應用。安全儀表系統(tǒng)可靠性較高,歷史失效數(shù)據(jù)稀少、經(jīng)驗不足,導致SIS評估結(jié)果不夠合理,因此,獲得符合實際的高質(zhì)量數(shù)據(jù)、選擇合適模型是SIL評估關(guān)鍵。傳統(tǒng)SIL評估模型簡化及參數(shù)假設(shè)引入多種不確定性因素,使得SIS系統(tǒng)可靠性及可用性評估結(jié)果與實際存在較大偏差,對風險決策結(jié)果準確性造成重要影響,而目前工程應用中不確定性因素對計算結(jié)果影響卻往往被忽略,缺少降低不確定性因素影響計算方法及計算模型。本文結(jié)合已有研究成果,以過程工業(yè)典型安全儀表控制系統(tǒng)為研究對象,分析相關(guān)參數(shù)重要度,建立常見冗余表決結(jié)構(gòu)貧數(shù)據(jù)條件下安全完整性等級確定模型及安全完整性等級驗證模型,并開發(fā)安全儀表系統(tǒng)功能評估計算軟件。通過歸納總結(jié)主要安全儀表系統(tǒng)類型存在不確定性因素,提出降低不確定性影響的分析方法,分析不同參數(shù)對平均需求失效概率影響;以IEC 61508風險圖法及保護層分析方法為基礎(chǔ),結(jié)合具體工藝場景,建立貧數(shù)據(jù)條件下改進風險圖法安全完整性等級確定模型,并將SIL確定結(jié)果與傳統(tǒng)方法對比分析。利用有限差分方法對失效率及診斷覆蓋率等參數(shù)進行重要度評估,系統(tǒng)研究貧數(shù)據(jù)條件下安全完整性等級確定及驗證方法,結(jié)合概率模型及模糊數(shù)學理論,研究不同類型數(shù)據(jù)缺乏對應安全完整性評估方法及小子樣情況、無失效數(shù)據(jù)情況下安全完整性等級驗證方法,并以共因失效半定量修正及診斷覆蓋率半定量修正方法為基礎(chǔ),建立異型設(shè)備典型冗余結(jié)構(gòu)安全完整性等級驗證計算模型;以ISA-TR 84.00.02 STR計算方法為基礎(chǔ),建立貧數(shù)據(jù)條件下STR計算模型。以IEC 61508及IEC 61511為基礎(chǔ),以經(jīng)典模糊方法及蒙特卡洛模擬為機理,利用Matlab開發(fā)數(shù)據(jù)條件下安全儀表系統(tǒng)功能評估計算機輔助軟件系統(tǒng),并將軟件應用于典型安全儀表系統(tǒng)案例;分析結(jié)果表明,本文建立的以模糊數(shù)學理論為基礎(chǔ),結(jié)合概率模型的方法能夠完成貧數(shù)據(jù)條件下安全完整性驗證;安全儀表系統(tǒng)功能評估軟件能夠完成平均需求失效概率及誤跳車率計算分析,為貧數(shù)據(jù)條件下安全完整性評估提供方法技術(shù)支持。
【學位單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TE65;TQ056;TQ086
【部分圖文】：

(5) 點擊計算場景發(fā)生概率，確定安全完整性等級。SIL 確定模塊常見初始事件及獨立保護層失效率均來自 CCPS 失效數(shù)據(jù)。圖5-4 初始事件確定界面Fig.5-4 Initial event determination interface圖5-5 IPLs確定界面Fig.5-5 IPLs determination interface

(5) 點擊計算場景發(fā)生概率，確定安全完整性等級。SIL 確定模塊常見初始事件及獨立保護層失效率均來自 CCPS 失效數(shù)據(jù)。圖5-4 初始事件確定界面Fig.5-4 Initial event determination interface

壓力保護安全儀表功能安全完整性等級需達到 SIL2，與 3.1 節(jié)貧數(shù)據(jù)條件下安全完整性確定計算結(jié)果一致。圖5-6 場景發(fā)生概率及SIL確定界面Fig.5-6 Determination interface of probability of scene occurrence and sil5.2.3 SIL 驗證模塊軟件 SIL 驗證模塊以 FTA 計算模型、Markov 計算模型及 RBD 計算模型為機理，允許選取參數(shù)服從對數(shù)正態(tài)分布、正態(tài)分布、Gamma 分布、β 分布、均勻分布等常見分布形式。應用軟件 SIL 驗證模塊對 4.1 節(jié)儲罐高完整性壓力保護系統(tǒng) HIPPS 進行低要求模式下安全完整性等級驗證，SIS 各子系統(tǒng)元件失效數(shù)據(jù)為表 5-5 儲罐可靠性數(shù)據(jù)。表5-5 儲罐HIPPS可靠性數(shù)據(jù)Table 5-5 Reliability data for HIPPS of storage tank參數(shù) 傳感器 S(2oo3) 邏輯控制器 LS(1oo2) 執(zhí)行結(jié)構(gòu)(1oo2)λD(/h) Logn(-14.04, 0.52) Logn (-13.23, 0.67) Logn (-12.43, 0.58)λS(/h) Logn(-14.51, 0.59) Logn (-13.23, 0.67) Logn (-12.29, 0.43)DC Unif(0.4, 0.8) Unif (0.4, 0.8) Unif(0.2, 0.5)β Unif (0.01, 0.1) Unif(0.01, 0.08) Unif (0.01, 0.1)βDUnif(0.01, 0.1) Unif(0.005, 0.04) Unif(0.005, 0.05)MTTR(h) Unif (4,24) Unif (4, 24) Unif (4, 24)T 1 年(8760h) 1 年(8760h) 1 年(8760h)選取各參數(shù)分布并輸入確定分布的參數(shù)值(μ、σ2等)，選取計算模型(Markov，F(xiàn)TA，RBD)，點擊“Simulation”進行計算，系統(tǒng)自動計算 95%置信區(qū)間及 PFDavg(S)、PFDavg(LS)、PFDavg(FE)、PFDavg(SIS)均值及直方圖
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本文編號：2874681