湿式报警阀组的要求时平均失效概率计算方法研究

受腐蚀、老化、堵塞等累加因素影响,火灾时自动喷水灭火系统的湿式报警阀组有概率无法按需运行。为科学评估湿式报警阀组在执行预定功能方面的能力,对阀组的安全失效模式和危险失效模式进行分析,通过引入功能安全评估方法,使用JMP数据分析软件对区间删失型失效数据的分布情况进行拟合。实例分析表明,湿式报警阀的失效概率函数符合威布尔分布,进而计算获得PFD_(avg),评估阀组的SIL等级。研究方法可为其他固定消防设施的功能安全评估提供借鉴,有助于提升消防系统安全管理水平。

怎样计算要求时的平均失效概率(PFDavg)

本文介绍了使用不可用性、不可靠性和马可夫模型计算要求时的平均失效概率的方法和公式,可供使用功能安全系统的人员参考。

关于风险降低因子与要求时平均失效概率关系的探讨

风险降低因子通常用于测量保护功能如何降低危险事件的发生频率,与安全仪表功能的要求时平均失效概率是否始终是倒数关系是一个非常值得的讨论话题,详细介绍了风险降低因子的概念,以及不同安全措施失效后对风险状况的影响,借助实例通过剖析预防性安全措施与减缓性安全措施在风险降低时发挥的不同作用,阐述了风险降低因子与要求时平均失效概率之间的应用关系。

功能测试条件下安全仪表系统失效概率预测方法

采用马尔科夫模型法对考虑功能测试条件的安全仪表系统的危险失效预测,提出了在线和离线功能测试下的状态转移矩阵。通过在线或离线状态下的状态转移矩阵,得到安全仪表系统功能测试后的状态,通过求解系统功能测试后的测试间隔内的平均要求时失效概率,进而得到衡量安全仪表系统安全性的安全完整性等级(SIL)指标。

基于多故障冲击模型和故障树的PFDavg计算方法研究

为提高安全仪表功能(SIF)要求时危险失效平均概率(PFDavg)计算结果的精确度,提出1种能准确计算SIF在多重共因失效影响下的PFDavg的数学模型。建立包含多重共因失效的系统失效故障树,然后利用多故障冲击模型区分普通失效率和多重共因失效率,根据瞬时不可用率的定义和故障树的逻辑关系计算出SIF的瞬时不可用率;基于PFDavg的定义,计算出SIF的PFDavg,以某化工企业SIF为例进行验证。结果表明:方法有效考虑了多重共因失效对SIF的影响,通过模型计算出SIF的PFDavg大于基于马尔可夫(Markov)方法的软件计算结果,但二者处于相同的数量级。模型在评估SIF的PFDavg时比传统方法偏保守,能提高安全仪表功能的安全性。

安全仪表系统整改时间的确定

安全仪表系统随着使用时间的增长,其要求时失效概率(PFD)会增加,可能导致其安全完整性等级(SIL)降低,不能满足原来的设计要求。本文以国际标准IEC61508中第六部分B2.4的模型为例,采用马尔科夫模型对安全仪表系统进行建模,并用MATLAB仿真要求时失效概率随着时间的变化曲线,详细地给出了确定安全仪表系统整改时间的步骤。

石化工业仪表安全系统安全生命周期要求和安全完整性等级的评估

在仪表安全系统(SIS)安全生命周期中,要进行危险和风险分析以及安全要求分配,制定SIS安全要求规范,提供了安全完整性等级的评估方法及其应用实例。

控制阀联锁功能安全要求和设置以及相关计算

控制阀是过程控制工业里最常用的终端控制元件,根据工艺需要在紧急时刻应保证正确的安全位置、较高的执行可靠性和快速的全行程响应时间,通过分析计算对比了三种电磁阀配置方案的要求时平均失效概率和误停车率,得出串联配置既考虑了安全性又兼顾了可用性是较为合理的方案结论,通过实例介绍了阀门响应时间的计算,达到提高控制阀联锁功能的可靠性。

SIL验证技术中的PFD_(avg)计算及关键参数设定

介绍了安全仪表系统的组成,对安全仪表系统完成设计后,SIL验证中的操作模式,要求时危险失效平均概率(PFD_(AVG))计算所需任务时间、有效寿命,检验测试、检验测试间隔周期、检验测试覆盖率,PFD_(AVG)计算公式等关键参数进行了阐述说明。希望以此促进SIL验证的准确性和有效性,从而提高生产装置的安全性能。

化工安全仪表系统SIL验证的工程应用

化工厂安全仪表系统在项目投入使用前,必须进行安全完整性等级(SIL)验证工作,以此来验证安全仪表功能是否达到设计的风险降低要求。以某化工厂安全仪表系统SIL验证为例,研究SIL验证在工程中的应用,包括验证的步骤、方法;并讨论检验测试覆盖率(CTI)、检验测试间隔(TI)等参数对验证结果的影响,通过合理地调整这些参数可以使验证结果得到优化。

保护层分析(LOPA)定量的若干问题研究

为指导保护层分析(LOPA)方法的正确应用,探讨LOPA定量中的几个问题。类比事件树后果发生概率的计算方法,以单个独立保护层(IPL)的场景频率为例,区分低要求模式与高要求模式的场景频率计算公式,严格界定计算参数的选用范围;基于概率论,改进多重初始事件场景频率的计算方法,总结出求和法和最大值法等2种方法的应用原则。研究结果表明,高要求模式与低要求模式的场景频率的计算公式不同,分别采用第1个IPL的失效频率和初始事件频率与其他IPL的失效概率相乘来计算;采用IPL的瞬时失效概率的定量计算结果更加准确。各初始事件导致的场景频率值相差较大或存在共用的IPL的情况适用最大值法,其他情况采用求和法。

HAZOP分析中LOPA的应用研究

通过分析危险与可操作性研究(HAZOP)方法的不足和保护层分析(LOPA)方法的功能,提出将LOPA融入HAZOP分析中,能进一步提高HAZOP的事故预防能力和丰富HAZOP的分析结果。介绍LOPA基本方法,阐述LOPA融入HAZOP的机理、衔接关系及分析步骤,并通过一个化工工艺流程危险性分析实例说明LOPA的作用及如何将LOPA融入HAZOP分析中。结果表明:在HAZOP分析中融入LOPA方法,能实现对现有保护措施的可靠性进行量化评估,确定其消除或降低风险的能力,从而寻求是否需要附加减少风险的安全保护措施。

保护层分析中独立保护层的识别研究

为阐述保护层分析(LOPA)中独立保护层(IPL)的识别规则,以及这些规则在实际应用中要注意的问题,以生产聚氯乙烯(PVC)的间歇聚合反应为例,对8个不同的LOPA场景进行分析,给出不同场景的IPL和要求时的失效概率(PFD),以及建议增加的IPL。分析结果表明,在进行IPL的识别时,应重点确认IPL的有效性和独立性。在评估IPL有效性时,应关注具有共同元件的IPL,IPL的行动能力、人员行动有效性及IPL的PFD等。在评估独立性时,应确保IPL独立于初始事件和同一场景中的其他IPL的任何构成元件。通过分析,发现PVC工艺中安全阀(PSV)设计、安全仪表功能(SIF)设计和人员行动等IPL中存在的问题,并提出相应的建议。

化工企业典型保护层中独立保护层的识别研究

按照独立保护层(IPL)独立性、功能性、完整性、可靠性、可审查性、安全许可保护性和变更管理的要求,对化工企业典型保护层进行了IPL识别。结果表明:本质安全设计、工厂和社区应急响应一般不作为IPL;作为IPL,基本过程控制系统(BPCS)应在物理上与安全仪表功能(SIF)分离,并满足要求时失效概率(PFD)的要求,在规定时间内完成所要求的动作;关键报警和人员响应应满足操作人员能得到采取行动的指示或报警,有足够的响应时间,任务应具有单一性和可操作性;SIF应在功能上独立于BPCS,SIF各元件应能及时提供响应,并满足相应SIL要求;物理保护和释放后保护设施应独立于其他IPL,并根据实际运行环境对其PFD进行修正。通过IPL的识别研究,可指导企业在进行保护层分析(LOPA)时正确的进行IPL识别,确保LOPA结果的准确有效。

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。

火电厂汽包水位保护系统的安全评估

为了使我国传统的电力生产过程符合国家及国际标准,需要对火力发电厂中的安全相关系统进行安全评估。针对火电厂典型的安全仪表系统(SIS)——锅炉汽包水位保护系统进行了系统的安全评估,从而确保了其安全功能的有效执行,并对未达到标准的SIS结构及其运行方式进行了相应的修改。确认系统的安全仪表功能(SIF),利用风险矩阵法选择SIF的目标安全完整性等级(SIL);分析并确认系统结构及其操作模式,通过搜集系统设备的失效率数据,利用故障树分析计算系统定量的安全性指标——要求时失效概率(PFD);通过对计算结果的分析给出了系统的改进建议。

分散控制系统模拟量输出模件的安全评估

以目前实际应用的模拟量输出(AO)模件LN-05B为基础,根据IEC61508和IEC61511标准框架,应用最常用的功能安全评估技术之一(故障树的最小割集不交化方法)定量、保守地评估了AO的可靠性与安全性。首先综合考虑共因失效和诊断两个重要影响因素,构建了危险失效故障树;其次利用下行法得到故障树的最小割集;再次搜集部件失效概率数据,应用最小割集不交化方法计算出要求时失效概率;最后确定安全完整性等级并总结了这种可靠性分析方法的优势与不足。

海洋工程平台应急关断系统安全完整性分析

为了保证海洋工程平台的运行安全,需要全面评估安全相关设备的失效风险,并设置应急关断系统。基于一套我所生产并已交付的海洋工程平台应急关断系统,首先介绍了系统功能安全相关标准和可靠性指标的计算方法。然后选取该平台的某一个典型安全回路,分析其安全完整性等级,最后验证其等级符合设计要求。

安全仪表系统中传感器的选择探讨

安全仪表系统(SIS)能否保障装置的安全运行并降低事故发生的风险显得至关重要.结合海上采油平台的特性说明SIS中安全完整性等级(SIL)的选择方法,并针对IEC 61511的要求,简要讨论了在安全仪表回路中采用基于IEC 61508认证的传感器和基于使用经验的传感器时的选择方法、步骤、配置要求、使用限制、回路的PFD的计算确认等,以满足整个回路SIL的要求。

基于检验测试的安全仪表系统安全评价Markov简化模型

Markov模型是研究安全仪表系统(Safety instrumented system,SIS)安全性的重要模型之一,但随着SIS运行特性日益复杂,其状态数量呈指数性增长,导致计算量剧增。考虑SIS运行阶段检验测试的特性,通过计算状态间转换率、确定主导状态、合并相似状态、引入修正因子补偿计算偏差等方法对Markov模型进行了简化,提出了一种系统的基于检验测试的要求时危险失效平均概率(PFDavg)的Markov简化计算模型,适用于低要求运行模式下同构冗余架构系统的SIS,该模型保留了Markov原始模型的主要特性,验证结果表明:在安全参数置信区间内,该模型的计算复杂度显著降低,结果误差在5%内,不会影响决策。