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。     

安全完整性水平评估中考察参数不确定性影响的一种方法

为有效减少参数不确定性对安全仪表系统安全完整性水平评估结果的影响,避免数据不充分等问题可能导致的较大评估偏差,以典型冗余结构为例,引入Monte-Carlo数值仿真方法计算平均要求时失效概率值,借助Matlab仿真,对结果进行统计特性分析。再通过与常用评估方法的比较,指出采用分布区间来描述评估结果有利于工程师更好地设计和应用安全仪表系统,总结采用Monte-Carlo方法考察参数不确定性问题的优势并提出该方法尚需改进的地方。     

考虑人因可靠性的安全仪表功能SIL验证方法研究

油气站场一般设置有紧急停车系统（ESD）等存在操作员介入的非常规安全仪表功能（SIF），为解决已有的安全完整性等级（SIL）评估方法不能针对此类SIF进行功能安全评价的情况。对存在操作员介入的非常规SIF进行研究，将其中的人为因素细分为观察、决策和执行3个阶段；根据各类人因可靠性分析方法优缺点，筛选CREAM和HCR方法分别分析紧急情景环境和应急响应时间对非常规SIF人因失效概率的影响，建立考虑人因可靠性的SIL验证模型；基于此模型选取某输油站典型SIF开展SIL评估，分析人因失效对SIF整体可靠性的影响水平，并提出改善措施。结果表明:将操作员应急响应过程中的人因失效概率引入传统的SIL验证模型中，可实现对非常规SIF的功能安全评价；人因失效对非常规SIF具有显著影响，筛选的人因可靠性模型可准确计算人因失效概率。     

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。     

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。     

高要求模式SIS异型冗余结构PFH计算模型*

为了满足石油化工生产中对高要求操作模式下采用异型设备的安全联锁回路进行SIL定级的需求,避免因误用同型PFH公式导致SIL等级评估误差。考虑各通道差异性及其失效顺序的遍历性,以MonteCarlo仿真值为多元线性回归模型观察样本,以改进共因失效部分多样性修正因子确定方法,提出异型KooN冗余结构每小时危险失效平均频率(PFH)的计算公式;比较该模型独立失效部分与异型1oo2结构Markov模型PFH结果,并分别将该模型和传统同型PFH公式应用于海上采油平台高完整性压力保护系统(HIPPS)异型关断阀子系统的比较分析。研究结果表明:在不同检测周期内,所提出的PFH计算模型与Markov模型PFH计算结果相对误差均保持在10-3数量级;但当检测周期大于3 a时,使用同型PFH公式会出现对HIPPS子系统SIL等级的误判,造成井口压力联锁保护功能过保护或欠保护。研究结果有助于生产单位准确评估联锁保护风险和设备维护投入。     

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。     

重大危险源安全仪表系统的分类研究

从原理、结构、应用功能、安全完整性等级的不同角度时重大危险源常用的安全仪表系统进行分类研究,尤其将重大危险源类别与安全仪表系统的安全完整性等级对应起来,为安全仪表系统的功能安全评估打下基础.重大危险源安全仪表监控系统多为SIL1、SIL2等级,少数为SIL3等级.极少数为SILA等级;实际应用中,重大危险源的安全仪表系统多为符种原理、不同结构及不同厂家的产品的组合系统,国内自动化产品本身尤其是不同产品系统集成后均末经过安全完整性等级的评估和认证;自动化产品生产厂家不应只关注逻辑控制器的安全完整性,应从系统角度同时考虑提高传感器和执行机构的安全完整性.     

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。     

易燃易爆危险物质泄漏扩散仿真及其应用的研究

以某轻烃厂泄漏事故为研究对象，研制并开发了一个事故后果仿真软件（ＰＣＩＭＳ）．针对仿真过程中存在的问题，如模型的复杂性、参数的不确定性等提出了处理方法．通过具体生产装置的泄漏扩散后果分析，演示了ＰＣＩＭＳ的仿真结果     

合成氨装置系统安全仪表系统安全完整性等级分析

论文在介绍安全仪表系统、安全完整性等级的基本原理基础上,综合分析了危险与可操作性分析(HAZOP)、保护层分析(LOPA)等系统风险分析理论的应用方法。并结合上述理论,确定了安全仪表系统的安全完整性等级(SIL)定级。以合成氨装置为例,应用HAZOP及保护层分析方法,得出了合成塔压力过高及废热锅炉液位过低2个场景下的安全完整性SIL等级。结果表明:合成塔装置仪表的SIL等级为1,废热锅炉仪表的SIL等级为2。     

An extension of the fuzzy improved risk graph and fuzzy analytical hierarchy process for determination of chemical complex safety integrity levels

The risk graph (RG) is widely used to evaluate the safety integrity level (SIL) of safety instrument systems (SIS). However, subjective opinion-based conventional RGs cannot provide successful results for the problems of risk parameters, such as shortages or lack of data; hence, the output of a conventional approach lacks sufficient reliability. We introduced the fuzzy improved risk graph (FIRG), an extension of fuzzy set theory, to deal with possible ambiguities during SIL study and increase the reliability of conventional RGs. In the present study, the levels of consequences defined as linguistic terms were converted into qualitative intervals; therefore, by correlating the proposed approach with experts’ opinions and attributing weight factors, a desired SIL value was obtained. The output of this new approach can be compared directly with quantitative risk assessment techniques to improve the safety performance of industrial systems.     

3-Parameters SPW technique: A new method for evaluation of target safety integrity level

Introduced by IEC-61508 standard, safety integrity levels (SIL) have been used for assessing the reliability of safety instrumented functions (SIF) for protection of the system under control in abnormal conditions. Different qualitative, semi-qualitative and quantitative methods have been proposed by the standard for establishing target safety integrity levels amongst which “Risk Graph” has gained wide attention due to its simplicity and easy-to-apply characteristics. However, this method is subject to many deficiencies that have forced industry men and experts to modify it to fit their demands. In this paper, a new modification to risk graph parameters has been proposed that adds more flexibility to them and reduces their subjective uncertainties but keeps the method as simple as before. Three parameters, namely severity (S), hazard avoidance probability (P), and demand rate (W) are used instead of former four parameters. Hence, the method is named SPW. The outcome results of this method can be directly converted to probability of failure on demand (PFD) or risk reduction factor (RRF). The proposed method has been tested on an example case that has been studied before with conventional risk graph and LOPA techniques. The results show that new method agrees well with LOPA and reduces costs imposed by conservative approximations assumed during application of conventional risk graph.     

安全控制系统的设计思想

介绍了安全控制领域的国际标准IEC61508.给出了安全整体性要求的4个等级(SIL)相应的技术指标.从硬件故障的控制、系统故障的避免及安全系统软件的设计3个方面阐述了安全控制系统的设计思想.对硬件故障控制中的1oo2D和2oo3系统进行了比较,给出了相应的SIL计算方法.针对避免系统故障,提出了系统设计的6条原则和方法.介绍了 3种面向过程控制和对实时性要求较高的安全系统软件的设计方法.