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。     

基于贝叶斯蒙特卡罗的液氨罐区安全系统动态风险分析

以概率分布表示液氨罐区各安全系统的失效率,用贝叶斯蒙特卡罗对安全系统进行动态分析.首先,构建事件树;然后,用无信息的均匀分布作为各个安全系统失效率的先验分布,由结果事件发生次数得到似然函数,进而得到安全系统失效的后验分布;最后,由蒙特卡罗模拟得到事件树结果事件发生的概率值.结果表明,火灾和中毒发生的概率比先验值大,液氨罐区总体安全性能降低.报警器、自动关断系统和灭火系统失效率比先验失效率高;浓度传感器、手动关断系统和防火系统失效率比先验失效率低.后验分布的方差逐渐减小,风险评估的不确定性降低.因此,动态分析更能够反映液氨罐区安全系统的安全状态,有利于决策人员及时采取相应措施.     

安全设备失效数据获取与计算

安全设备失效数据是安全仪表系统(SIS)分析、设计和维护等活动所需的基础数据信息,对安全仪表系统的开发和功能安全相关标准的实施至关重要。文中总结分析了国内外现有失效数据库的现状,详细介绍了OREDA数据库。研究阐述了设备失效的类型、失效因素和数据的获取要求,讨论了失效数据质量的主要影响因素,研究提出了FMEDA失效数据获取法、现场数据获取流程以及失效率的几种计算方法,给出了失效数据信息的表示形式。     

转动设备完整性管理在石化装置的应用研究

石化装置转动设备完整性管理是国内近几年才开始发展的较为先进的针对转动设备的管理方法,本文则提出了包含完整性管理技术培训、以可靠性为中心的维修(RCM)试点应用、失效数据库开发和完整性管理体系建设四个关键环节的完整性解决方案,并通过在某石化企业的实施证实了该方案可切实为石化企业解决当前转动设备管理面临的问题,以达到转动设备完整性管理的目标。     

海上平台静设备失效概率计算方法适用性研究

针对RBI评估失效概率计算方法对海上平台静设备的适用性,基于国内海上平台设备失效数据统计现状,提出以数据库软件为基础建立RBI评估系统的建议,以获取更加可靠的通用失效概率;对比国内外腐蚀减薄损伤系数计算方法的差异,根据海洋环境恶劣,静设备腐蚀严重的特点,结合模糊数学理论,提出更为保守的计算方法,并选取渤海某平台静设备验证新方法的适用性。结果表明,新方法得到的失效概率等级分布更为均匀,高失效概率等级的数量增多,符合海上平台静设备失效概率高的特点,但仍需通过生产实践来检验其可靠性。     

基于贝叶斯网络的人因可靠性评价

提出一种贝叶斯网络的人因可靠性评价(HRABN)方法,其中的每个因子对应于贝叶斯网络中的节点,该方法可对人因可靠性作定量分析和定性分析。在定性分析上,节点的因果关系(HRA中的因子关系)及需要改进的薄弱节点都直观地显示在层次图中;在定量分析方面,对节点因子后验概率的推断通过HRA中的先验信息(包含仿真数据、现场操作及专家知识等)和最新信息得到。如果人因可靠性贝叶斯网络中的每个节点的先验概率分布和后验概率分布都已知,模型的可信性就可通过贝叶斯因子进行定量验证。贝叶斯网络扩展性好,当有新的节点因子需要考虑时,只需要补充对应的节点;笔者的方法也能很好地应用在不同行业的HRA。     

基于数理统计的深水防喷器系统安全关键性失效分析

深水防喷器作为二级井控设备,是深水井控的一道关键屏障,其可靠性和可用性要求极高,在需要其工作时一旦发生失效,就会造成巨大的人员、环境损失。通过对国内外深水防喷器系统的失效和故障数据进行统计和分析,以深水防喷器系统故障造成的停工时间和故障前的平均工作时间,确定深水防喷器系统的失效率和故障时间。以切实的数据,给出深水防喷器系统各个部件发生各种模式失效的概率高低,从而为下一步的分析和评价确定了重点。     

基于动态信息技术的设备主动维护预知平台的设计

石化企业规模大、设备种类繁多且分布广,为规范设备的管理流程、提高设备的管理水平及设备可靠性,提高企业的经济效益和安全性,建立了基于Oracle数据库与RBI和RCM技术的设备预知维护信息平台,并结合RBI及RCM技术信息输入与安全评价方法,实现设备的故障预知及维护规范。该平台与石化的生产运行管理相结合,可实现设备的信息化管理,在及时排除设备故障隐患的同时,保障设备的正常运行,为改善企业生产安全现状和提高设备管理水平,提供了新的方法。     

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。     

石化压力管道冲蚀失效数值模拟及影响因素分析

以镇海REAC出口压力管道系统碳钢弯管为例,结合冲蚀失效机理,建立冲蚀失效流固耦合数理模型。利用数值模拟技术分析腐蚀产物保护膜与多相流动之间的交互作用,揭示弯管内壁剪切应力分布及保护膜主位移、应力、应变的分布规律,研究石化压力管道系统冲蚀失效过程;结合现场测厚数据验证有限元分析软件流固耦合数值模拟方法的可靠性;并进一步对比分析了流体流动特性、管件结构特性等特性参数对冲蚀的影响。为石化压力管道输送系统的冲蚀失效分析、结构优化设计、RBI和定期检验测厚定位、寿命预测、风险评估等安全保障研究提供理论依据和分析手段。     

基于RCM和RBI的设备寿命周期管理与应用

以可靠性为中心的维修(RCM)、基于风险的检验(RBI)和寿命周期费用管理(LCC)是目前国际上被广泛使用的设备管理技术.但是,它们还存在一些缺陷,如RCM、RBI都没有考虑设备在生命周期里的经济、技术状况以及运行状态的变化,实施的维修策略针对性不强;寿命周期费用管理又仅限于经济上的考虑,忽略对设备失效模式和失效后果的评估.为克服这些缺陷,并充分发挥它们的优势,提出了一种设备管理的新方法——基于RCM和RBI的设备寿命周期管理.该方法实际运用于某石化企业丁二烯车间动设备的管理之中,多数设备故障率和维修费用都因此明显降低,最终实现了设备寿命周期内科学有效的管理.     

基于RBF神经网络的火灾报警系统失效概率预测

报警系统失效主要包括漏报、误报,对系统进行失效概率预测,可以帮助判断设备质量优劣,评估系统效能。利用Matlab软件编程,通过神经网络预测失效概率。根据不同场所正在使用的火灾报警器的失效数据作为原始数据,归纳总结失效原因,建立事故树,结合专家打分法与模糊理论得到网络的输入值与输出值。通过网络训练,得到可以对系统失效概率进行预测的RBF神经网络,测算效率大幅提高。以70组不同品牌、用途的火灾报警系统作为算例,通过训练数据,最终达到输入底事件发生概率可直接输出顶事件发生概率的目的。结果表明,RBF神经网络相较于BP网络与事故树算得的失效概率具有更高的拟合度,RBF神经网络模型在进行系统失效概率预测时具有可靠性。     

以可靠性为中心的化工设备维修管理

<正>以可靠性为中心的维修RCM(Reliability-centred Maintenance)这一概念起源于美国民航领域,经过30多年的发展得到了不断地完善,其在电力设备、核电、石化、机械加工领域的技术日益成熟。化工设备的RCM是建立在对设备的设计特点、运行状态、故障模式及故障影响分析的基础上,以最大限度地提高设备的使用可靠度为目的,通过对设备的可靠性分析,     

腐蚀管道寿命可靠性的步降应力加速试验研究

为保障油气管道安全运营,需研究腐蚀管道寿命的可靠性。首先基于管道失效机理,采用步降应力加速寿命试验(SDSALT)方法,获得不同温度下腐蚀率样本;其次利用加速因子和逆幂律加速方程建立数据折算模型,将腐蚀率样本转换为应力作用失效时间并截尾抽样后作为输入,求得含未知参数的准样本;然后通过准样本估计Weibull分布的3个参数,进而得到以温度和时间为自变量的管道可靠性函数;最后以H_2S/CO_2环境中运营的N80管道为例,验证所建腐蚀管道寿命预测方法的可靠性。结果表明,该方法大幅缩短试验时间,对管道寿命预测准确,并分析出管道可靠性的降低速度随温度和时间的增加先增大后减小,可应用于管道的适用性评价。     

铁路信号PES安全性定量分析的研究

铁路信号中的可编程电子系统 (PES)是一种安全相关系统。这类系统更注重失效 -安全 ,而不仅仅是可靠性或可用性。基于系统的可靠性分析方法 ,给出了一种安全性定量分析方法。通过把失效率划分为一些独立的部分 ,据其各自失效率的影响 ,利用 Markov模型可同时分析系统的可靠性和安全性。笔者根据铁路信号 PES常用的 2 oo2 D(附加诊断的二取二 )容错结构给出了方法应用的实例     

不完全信息条件下的FPSO油气泄漏风险分析

为解决数据稀缺情况下的浮式生产系统(FPSO)油气泄漏重大事故风险评价问题,引入新的层次贝叶斯风险分析(HBA)方法。首先,基于安全屏障和事件树分析,建立FPSO油气泄漏事件序列模型;其次,根据事故先兆数据和贝叶斯推断,对安全屏障的先验分布增加一层估计,得到FPSO油气泄漏连锁事故的发生概率;最后,通过实时更新屏障失效概率,实现对FPSO事故风险的动态定量分析。结果表明:HBA法可以充分利用稀缺数据,并从相关数据中添加先验信息,得到各参数的后验概率,并据此确定,初始的油气泄漏大多会演变为大范围泄漏和小范围火灾。     

考虑多失效模式的桩-土结构体系稳健性设计

针对桩基础设计中岩土参数和荷载的不确定性,首先,提出考虑多失效模式的桩-土结构体系的稳健性设计(RGD)方法,综合分析单桩竖向承载能力极限状态(ULS)、竖向正常使用极限状态(SLS)、水平强度失效和水平变形失效4种失效模式;其次,采用蒙特卡罗模拟(MCS)法和点估计法(PEM)嵌套的方法计算桩-土结构体系的失效概率均值和标准差,以失效概率标准差作为衡量结构稳健性的指标;最后,以稳健性和经济成本作为优化目标,确定单桩的最优设计。结果表明:多失效模式下,不同的单桩设计尺寸,起决定作用的失效模式不同;随着单桩设计几何尺寸的增加,桩-土结构体系的主控失效模式逐渐由桩水平强度控制转为由竖向正常使用极限状态控制;主控失效模式的变化,对结构体系的失效概率变化梯度影响较大。     

基于FMEDA的医疗设备硬件可靠性和安全性分析

FMEDA技术是开展安全关键设备安全和可靠性评估的一种重要方法,通过逐个器件的故障模式定性分析和失效率定量计算,可以对安全关键设备的失效后果、诊断情况以及故障响应进行综合评判。本文将FMEDA技术应用于微型心室辅助装置控制器之上,对其在运行过程中可能出现的隐形故障进行了分析和讨论。     

RBI技术在保险粉装置压力容器上的应用

通过基于风险的检验(RBI)技术,采用石化设备风险评估软件对中盐红四方保险粉装置的255台压力容器进行了风险评估。分析255台容器的失效模式和损伤机理,计算失效可能性和失效后果,给出风险等级。然后依据评估结果,提出降险措施,制定检验策略,为后期检验提供参考和依据,提高装置的运行可靠性。     

基于可靠度理论的RBI修正模型研究

基于风险的检测技术包括定性RBI判断和定量RBI计算,定性判断得到风险相对的高低,风险相对较低者则不必进行定量RBI计算,风险高者再进行下一步定量RBI计算。在API581中,国外风险分析统计表明,石化企业的风险分布范围有一个所谓的"二八"现象,即"80%的风险是由20%的设备引起",中高风险以上的设备范围一般在20%左右。但我国十套装置风险分析结果发现,这个结论在我国并不适用,我国中高风险设备往往在40%左右。论文分析了API581在中国应用的局限性,引入可靠度理论计算设备失效概率,预估未来的失效概率或可靠度,可以完整地以RBI方法在得知失效后果和失效概率下,评估出此设备在整个系统中所处的地位,从而适当地分配检测、维修资源,在RBI完成后再进行风险评价进而完成风险评估过程。