异型冗余设备KooN结构通用PFD计算模型

为准确评估异型冗余设备构成的复杂安全联锁功能回路的需求失效概率(PFD),基于IEC-61508标准和PFD基本原理,根据单个通道的失效概率模型,考虑不同失效率、通道失效顺序及共因失效(CCF)对系统失效概率的影响,建立异型冗余设备Koo N结构PFD计算模型。将该模型应用于某天然气制乙炔装置的安全联锁控制系统。结果表明,异型设备失效率差异性过大时,该模型有助于避免假设所有设备失效率均相同而造成的误差,提高了PFD的计算精度,且结果比用一些现有的PFD计算模型计算得到的结果更准确。

工艺安全需求对化工异型冗余设备不可用性影响分析

为了准确评估工艺安全需求对异型冗余安全仪表系统(SIS)不可用性的影响,在改进β因子模型的基础上,通过利用齐次马尔可夫(Markov)链量化需求失效概率(PFD),提出考虑工艺安全需求的异型冗余设备PFD计算模型。将该模型应用于某化学反应分离单元的SIS中,利用蒙特卡洛模拟验证了模型的准确性,比较分析了异型冗余模型和同型冗余模型在不同检测周期下的PFD计算误差,最后以需求率和需求持续时间为例进行灵敏度分析。结果表明,该模型与蒙特卡洛模拟最大相对误差仅为3.36%,相对于传统的工艺安全需求Markov模型,能够提高PFD计算精度,为更合理地评估石化设备的PFD提供良好的框架。

异型设备冗余和多重表决结构的可靠性计算

在工业实际应用中,安全仪表系统的传感器、逻辑控制器或执行机构子系统通常为异型设备构成的冗余表决结构或多重表决结构。异型设备的多样性使得其构成的冗余系统的共因失效减少,文中提出了异型设备冗余的共因失效多样性修正因子k及其值的定性确定方法,从而建立异型设备冗余的平均要求时失效概率(PFD)计算模型。对于多重冗余表决结构,内层表决的输出可以看作外层表决的输入,文中引入并确定了内层与外层表决结构的共因失效因子的平均值,建立了通用的多重表决结构PFD计算模型。计算模型解决了实际应用的安全仪表系统的可靠性计算问题,但如何更加准确地确定k值尚需进一步研究。

石化装置安全仪表系统KooN表决结构的误跳车率定量分析

为了更准确量化安全仪表系统的误跳车率,基于联锁回路SIF中传感器、逻辑解算器、执行机构引发误跳车的不同失效机理和模型,考虑共因失效对误跳车率的影响,提出1种更符合实际并适用于异型Koo N结构的新子系统误跳车率计算模型(STR of Non-identical Redundant System,SNRS)。针对SIF回路的误跳车率计算,建立了1种分析安全联锁SIF回路误跳车率(Reliability based Spurious Trip,RST)的计算框架。研究结果表明:以某聚丙烯装置第三反应器保护系统为例,将SNRS和RST方法与目前主流的多种计算方法进行数值计算对比,验证了方法的有效性,能够有效进行定量分析。

KooN表决结构多阶段马尔可夫模型简化算法

针对传统多阶段马尔可夫模型CMM(conventional multi-phase Markov)在建模过程中存在分析过程复杂、维数爆炸等问题,提出一种多阶段马尔可夫模型简化算法SMM(simplified muti-phase Markov)。对该方法与CMM方法、IEC61508解析式方法中的计算负荷与精度进行数值分析。结果表明:采用SMM方法的计算结果与CMM方法的基本一致,在维持计算精度的同时避免了CMM方法中复杂的多阶段马尔可夫建模过程,极大地降低了计算量,使得安全仪表系统中失效概率计算更加快速且准确。