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。

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。

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。

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。

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。

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。

基于LOPA分析的成品油库的SIL定级应用

随着化工行业自动化水平的提高,加强和规范安全仪表系统管理十分迫切和必要。本文针对华北地区一成品油库进行了SIL定级分析,该分析在危险与可操作性分析(HAZOP)的基础上分析出了较大风险以及对应的初设事件和风险管控措施,结合LOPA分析理论分析独立保护层,结合现场实践分析了初始事件概率以及独立保护层失效概率,通过计算要求时失效概率(PFD),确认该场景下需要的回路的SIL等级。

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。

一种检验测试覆盖率的定义方法及其马尔可夫验证

基于FMEDA分析提出了一种检验测试覆盖率的定义方法,以及可以提高检验测试覆盖率的措施,基于单卡三重化系统利用马尔可夫模型建模,表征检验测试覆盖率的提高对安全仪表系统(SIS)的PFDavg的影响。应用表明,该检验测试覆盖率的定义方法提出的措施可以有效提高检验测试覆盖率,仿真结果发现:提高检验测试覆盖率,并合理增加检验测试频率可以使SIS在其使用期间内的PFDavg大幅降低。

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。

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。

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。

某企业安全仪表系统(SIS)建设项目的评估设计

本文通过对某企业的SIS建设项目评估设计工作内容和有关知识点的介绍,展示其流程、步骤和成果,梳理出工程项目中进行SIS评估设计的要点,为后续类似项目提供可参考借鉴的经验和方法。

基于HMM的电厂安全仪表系统可靠性评估

安全仪表系统(SIS)作为控制系统的报警和联锁部分,是保障人员和设备安全的重要系统,但目前在发电领域对于安全仪表系统的可靠性缺乏定量的评估手段。为此,在IEC 61508-1标准的基础上,提出了基于隐马尔可夫模型(HMM)的安全仪表系统可靠性评估方法。该方法在考虑安全仪表系统设备潜在失效性的前提下,对安全仪表系统控制器进行HMM建模,并在模型基础上求解系统的失效概率。通过对照IEC 61508-1标准中关于安全完整性等级分类,实现对安全仪表系统可靠性的有效评估。利用基于HMM的安全仪表系统可靠性评估方法来评估不同安全仪表系统的安全完整性等级。仿真结果显示,所给出的方法可以准确计算出安全仪表系统的要求时失效概率(PFD),实现对安全仪表系统安全完整性等级的有效评估。

浅谈影响安全完整性等级的关键因素

安全仪表系统能否按照给定条件准确地完成既定安全功能依赖于安全完整性等级(SIL).结合IEC61508中的规定,介绍了影响SIL等级的获取或保证的因素,如系统设备的选型,组成回路子系统的类型,系统硬件的故障裕度,系统所受的结构约束,系统诊断覆盖率,安全失效分数,系统在要求时的平均失效概率(PFDavg)及系统工作电源的失效率等.其中安全仪表功能回路的PFDavg直接对应着SIL等级,因此影响PFDavg的关键参数,也是影响SIL等级的重要因素.

安全仪表功能子系统多重冗余问题探讨

为了确定工程设计阶段安全仪表功能各子系统冗余结构,根据规范结合工程实际建立各子系统数学模型。在相同假设条件下,通过计算得出不同冗余结构在发生危险失效概率和安全失效概率,最后以测量仪表2oo3冗余为例,分别说明一台表、两台表和三台表故障时的逻辑解决方案,为安全仪表功能结构设计提供参考。

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。