基于SIL评估的LNG加气站安全仪表系统问题分析及改进建议*

为分析LNG加气站安全仪表系统的功能完备性与可靠性,以3座典型的三级LNG加气站为研究对象,全面开展安全仪表功能辨识、安全完整性等级（SIL）定级与验证,进而提出针对性的改进建议。结果表明:3座LNG加气站的安全仪表系统均存在功能不完备、设备组件缺少失效数据的问题;为满足风险控制要求,三级LNG加气站需设置15个安全仪表功能,其中1个应达到SIL2等级,14个应达到SIL1等级;LNG加气站的安全仪表系统应选用获得功能安全认证的设备组件,并在设计阶段开展SIL评估工作。研究结果可为今后LNG加气站安全仪表系统的设计与管理提供重要参考。     

SIL评估及HAZOP分析技术在海洋平台安全评估中的应用

针对海洋平台安全仪表系统安全可靠性要求的提高,分析海洋平台安全仪表系统SIL评估及HAZOP分析方法,对SIL评估的必要性、目的和内容、方法与流程进行论述,对SIL等级选择的HAZOP和LOPA分析方法进行介绍,对SIL评估过程中的重要数据问题进行阐述,对SIL等级验证中各参数和失效数据的选取进行说明。通过案例进一步论述SIL评估及HAZOP分析技术的要点和实施步骤,针对该案例提出了提高SIL等级的建议和措施,为海洋平台安全仪表系统的SIL评估提供重要的参考和依据。     

作业场所个体防护装备信息数据元标准化研究

针对目前我国PPE(个体防护装备)在作业场所的管理存在诸多问题,需要进一步加强对PPE的监管。为了构建PPE在作业场所中安全有效的信息管理平台,因此首要的基础性工作就是对PPE信息进行标准化,本文提出了PPE信息的线面分类,业务流程分析等方法,研究了数据元的标准化过程,结果确立了用户信息、人事信息、PPE信息、选型规则信息作为PPE信息管理平台层级数据元目录,确定了用户编号、地区代码、PPE类别代码、工种等86个数据元,基本涵盖了建立在作业场所中PPE信息平台所需要的数据信息,能为后续建立PPE智能选型数据库平台系统提供理论基础和技术支持。     

基于FFTA-LOPA的化工装置安全仪表系统SIL确定方法

为了优化确定化工装置安全仪表系统（SIS）安全完整性等级（SIL）,分析了现有确定SIL的不足,针对化工装置的失效数据缺失和不确定性特点,提出模糊事故树-保护层（FFTA-LOPA）模型计算安全仪表系统SIL。以某低密度聚乙烯反应釜为例,建立了该反应釜爆炸事故树,运用模糊理论定量分析顶上事件发生的概率,最终确定其安全仪表系统安全完整性等级为SIL 1。结果表明:该方法结合两种风险分析理论,分析结果与实际和理论统计结果符合性较好,具有一定地准确性和实用性,可以为定量确定系统SIL提供理论指导。     

基于检验测试覆盖率的冗余结构系统PFD计算探讨

安全性是安全仪表系统设计、安装、运行的重要指标。安全仪表系统常通过计算要求时危险失效平均概率(PFDavg)来验证其在低要求运行模式下是否满足目标安全完整性水平。为准确评估安全仪表系统的安全性,本文基于IEC 61508标准,考虑冗余结构、维修维护模式及检验测试覆盖率(PTC)因素,提出了安全仪表系统的PFDavg计算公式,并将该公式应用于某天然气储气库作业区的SIS安全评估中。结果表明:该公式适用于异构冗余结构系统,可应用于周期性维修维护场景下的SIS安全评估,计算结果符合实际情况。     

贝叶斯方法在安全仪表系统设备失效率确定中的应用

为获得更符合企业实际的安全仪表系统(SIS)设备失效率,应用贝叶斯方法,以海上平台可靠性数据手册(OREDA.)数据库信息作为设备失效率先验信息,综合先验信息、企业收集的相关设备样本信息和蒙特卡洛方法仿真的企业样本信息,得到设备失效率贝叶斯估计。并以某石化装置为例,分别将设备失效率的贝叶斯估计和数据库信息代入不同模型进行安全完整性等级(SIL)验证并对比。结果表明,通过贝叶斯方法获得的设备失效率更为合理,使系统由SIL3降为SIL2。     

汽车驾驶操作信息数据库与采集系统设计

为提高驾驶操作监控技术研究效率 ,对驾驶操作数据、影响因素、车辆状态运行数据等进行分析并在此基础上进行了驾驶操作信息数据库概念结构、逻辑结构以及物理结构的设计。同时为提高驾驶操作数据采集的真实性 ,设计由工业控制计算机、数据采集卡、视觉传感器、力传感器、光电编码器、节气门开度传感器、传感器电路等组成车载驾驶操作信息多传感器采集实验系统 ,并分析了驾驶操作信息管理软件模块构成。     

安全仪表系统的开发与要求

综述安全仪表系统的发展过程;对其主要组成、特点以及其各自要求进行研讨;给出安全仪表系统开发的简化流程;探讨安全仪表系统的经济性分析和仪表选择方法;对安全仪表系统整体生命周期中的计划编制、设计、实施、运行、维护和确认等各阶段活动的关键要求进行了讨论和研究。该研究对安全仪表系统的深入理解有指导作用,并为安全仪表系统的分析、设计、实施、运行和维护等活动提供参考。     

基于物联网的焦炉煤气检测数采系统的设计与实现

为实现焦炉煤气组分信息的采集,对炼焦流程以及焦炉煤气的组分进行建模分析并对检测数据进行网络传输,设计了基于物联网的焦炉煤气检测数采系统。系统采用双核构架,以SQLite数据库存储和管理检测数据,以AES结合MD5为数据存储和网络传输提供加密方案。实现了数据的采集、分析及传输,可从监控中心获取并显示焦炉煤气组分信息以及炼焦过程的监控信息,能够执行远程控制指令以及以"云计算"方式调阅检测数据,而且保证了各过程中检测数据及其它相关信息的安全,为减少原材料消耗,降低污染排放,以及提高安全性、提升产品质量、提高生产效率提供保障。     

贫数据条件下海底电缆故障概率评估方法*

为解决贫数据引起海底电缆失效概率评估的不确定性影响,实施有效的海底电缆故障风险管理,提出1种耦合模糊集理论、层次贝叶斯分析（HBA）和贝叶斯网络的海底电缆失效概率评估方法,识别海底电缆失效致因因素,梳理各因素之间的关联关系,并采用贝叶斯网络(BN)构建海底电缆失效模型;根据数据源特点将电缆失效因素分为数据完全缺失和具有稀少的先兆数据,采用模糊集理论(FST)计算完全没有可用数据的失效致因发生概率,通过HBA估计有稀少数据失效致因的发生概率;以失效致因发生概率为输入,通过贝叶斯网络实现海底电缆失效概率的动态评估。研究结果表明:FST-HBA-BN方法可以解决基本风险因素的数据稀缺问题,量化评估海底电缆失效概率,研究结果可为贫数据条件下的电缆失效风险管理提供支撑。     

基于危险工艺装置设置安全联锁系统的研究

针对危险工艺装置设置安全联锁系统(SIS)问题进行分析和研究,提出在装置建设和改造中,应合理设置独立的SIS,并根据生产装置的安全度等级选择合适的联锁回路,并具有一定的冗余能力,以避免由于硬件随机失效或系统故障时造成联锁功能无法执行;指出SIS在设计时应遵循独立原则、故障安全型原则、共享原则、可靠性原则等。研究结果表明:SIS可提高化工装置的本质安全度,保障生产过程的安全、稳定运行,最大限度地减少由于过程失控造成的人身伤害和设备损坏。     

An evaluation approach using a HARA and FMEDA for the hardware SIL

Safety instrumented systems (SIS) are becoming increasingly complex, and form a growing proportion of programmable electronic parts. The IEC 61508 global standard was established to ensure the functional safety of SIS; however, it was expressed in highly macroscopic terms. The safety integrity level (SIL) is a criterion describing whether a component meets the safety requirements of a SIS. The safety requirements give a target SIL for the expected risks using hazard analysis and risk assessment (HARA). The SIL must correspond to the safety requirements. This study introduces an evaluation process for determining the hardware SIL through failure modes, effects, and diagnostic analysis (FMEDA). First, the components of the SIS subsystem are defined in terms of failure modes and effects, and then the failure rate and failure mechanism distribution are assigned to each component. The safety mode and detectability of each failure mode are determined for each component and, finally, the hardware SIL is evaluated. We perform a case study to evaluate the hardware SIL of the flame scanner system using HARA and FMEDA, where the safety requirement of the flame scanner was determined using the risk graph method. We verified that the hardware SIL of the flame scanner corresponded to the safety requirement.     

基于人因可靠性的间歇装置SIL分析与改进

IEC 61508和IEC 61511等标准针对连续工艺装置提出了安全仪表系统安全完整性等级评估方法。但对于间歇装置的SIL评估,受人因因素影响水平并未明确,且没有提出相应计算模型。以某六氟磷酸锂间歇生产装置典型SIS为例,采用HAZOP结合LOPA方法对其进行风险分析,在明确间歇生产装置存在人员中毒、窒息及燃烧爆炸风险的基础上,确定并验证其安全仪表系统的SIL,再依据间歇生产装置人工依赖性高,即部分安全仪表系统未接入自动联锁且需人工手动触发的特点,建立人因可靠性模型,来分析人因可靠性对安全仪表系统SIL的影响,并进行改进研究。研究结果表明:人因因素对安全仪表系统SIL有显著影响;可通过改变SIS元件冗余结构、测试策略并结合改进人因管理措施来提高SIL。     

核电站重要敏感性设备分析

核电站重要敏感性设备管理是国内首次采用归纳法和演绎法对核电站重要敏感系统和设备进行识别和设备分级的一种新方法。目标是为了找到导致反应堆紧急停堆、强迫停机和非计划跳机跳堆风险的主要部件 ,并采用 80 - 2 0的原理进行有效的管理 ,建立有效的风险管理 (预防、探测、改正行动 PDC ,Prevention/Detec tion/Correction)大纲和PDC管理数据库 ,并对大部分的重要敏感设备的子部件进行的FMEA(FailureModeandEffectAnalysis)分析 ,识别其失效机理 ,从而确定重要敏感设备清单和预防跳机跳堆的改正行动 ,减少未来由于设备失效导致的跳堆次数 ,达到提高核电站的设备可靠性、安全性和经济性的目的。     

基于检验测试策略的PFD模型建立与分析*

为制定合理检验测试策略,提高安全仪表系统（SIS）在低要求运行模式下的安全性,提出要求平均失效概率(PFDavg)通用计算模型,引入检验测试分布因子和共因失效修正因子,表征部分和完全检验测试对SIS安全性的影响。结果表明:该模型适用于所有同构koon架构系统,可应用于周期性、非周期性部分检验测试及共因失效影响较大的场景,可以为企业制定检验测试策略提供理论依据。     

安全联锁设备SIL验证中的参数估计偏差分析*

为提高安全联锁系统（SIS）不可用度计算的准确性,减少SIL验证的不确定性偏差,研究参数估计置信度分别为70%和90%时功能安全标准IEC61508的恒定失效率算法与实际非恒定失效率（威布尔分布）算法结果的偏差。结果表明:在70%置信度时,采用指数分布算法计算PFDavg,比威布尔分布算法的计算结果偏大,2者的相对偏差平均值为68.01%;90%置信度时,2者的相对偏差平均值为42.63%,揭示功能安全标准IEC61508恒定失效率计算将显著高估SIS的不可用性,可能造成企业不必要的整改和相应的维护成本。     

Generalized analytical expressions for safety instrumented systems' performance measures: PFDavg and PFH

Safety Instrumented Systems (SIS) constitute an indispensable element in the process of risk reduction for almost all of nowadays' industrial facilities. The main purpose of this paper is to develop a set of generalized and simplified analytical expressions for two commonly employed metrics to assess the performance of SIS in terms of safety integrity, namely: the Average Probability of Failure on Demand (PFD_avg) and the Probability of Dangerous Failure per Hour (PFH). In addition to the capability to treat any K-out-of-N architecture, the proposed formulas can smoothly take into account the contributions of Partial Stroke Testing (PST) and Common Cause Failures (CCF). The validity of the suggested analytical expressions is ensured through various comparisons that are carried out at different stages of their construction.     

Quantitative risk assessment of the Italian gas distribution network

European Critical Infrastructures include physical resources, services, information technology facilities, networks and infrastructure assets, which, if disrupted or destroyed would have a serious impact on the health, safety, security, economic or social well-being of the Member States.The gas distribution network is a critical infrastructure and its failure can cause damage to structures and injury to people.The aim of this paper is to analyze and then assess the risk of the Italian high pressure natural gas distribution network.The paper describes an application of a methodology for quantitative risk assessment.Failure frequencies considered in risk calculation were found in the European Gas pipeline Incident data Group (EGIG) database, whereas consequences were computed as a function of pipe diameter and operating pressure for each section of the network. The results of this quantitative risk assessment is the determination of local and social risks for the Italian North East Area.