石化装置安全仪表系统KooN表决结构的误跳车率定量分析

为了更准确量化安全仪表系统的误跳车率，基于联锁回路SIF中传感器、逻辑解算器、执行机构引发误跳车的不同失效机理和模型，考虑共因失效对误跳车率的影响，提出1种更符合实际并适用于异型KooN结构的新子系统误跳车率计算模型（STR of Non-identical Redundant System，SNRS）。针对SIF回路的误跳车率计算，建立了1种分析安全联锁SIF回路误跳车率（Reliability based Spurious Trip，RST）的计算框架。研究结果表明:以某聚丙烯装置第三反应器保护系统为例，将SNRS和RST方法与目前主流的多种计算方法进行数值计算对比，验证了方法的有效性，能够有效进行定量分析。     

基于改进RPS的共因失效模型及在安全仪表系统中的应用研究

基于安全仪表系统共因失效机理的定性分析,在单一冲击下的RPS模型基础上,以泊松分布作为冲击的先验分布,建立了多冲击下考虑共因失效的安全仪表系统可靠性模型;采用基于专家经验和估计的方法,对模型参数进行估计;并通过定量分析确定出影响系统共因失效的最大冲击因子,为降低系统共因失效对可靠性的影响提供辅助决策支持。将改进的多冲击RPS模型的可靠性分析结果与β模型和PDS模型进行比较,验证了该模型的工程准确性。     

基于贝叶斯方法的石化设备失效数据推断技术研究

可靠性数据在资产完整性和风险管理等领域有广泛应用。目前国内石化行业还没有公开发布的设备可靠性数据库,短期内积累大量设备失效信息存在一定困难,而简单使用频率分析方法对用户自采的少量信息进行统计所获得的失效率精度难以保证。为了得到适合国内石化行业使用的设备可靠性数据库,提出以国外可靠性数据库(如OREDA)作为先验信息(即参考起点),以国内的现场可靠性数据作为抽样信息,利用泊松分布模拟设备失效过程,并引入技术差距系数,以调整设备技术进步对结果的影响,然后通过贝叶斯方法导出动态的石化设备失效率后验分布,计算样本后验分布期望和标准差,从而得到设备累计日历时间和累计运行时间下对应失效模式的平均失效率和标准差估计,结合实际数据算例验证了上述方法的有效性。     

基于数据驱动的石化装置静态报警抑制策略研究

由生产状态变化引起的误报警频发,为解决现有针对基于状态报警的抑制方法缺乏完整性与定量分析的问题,提出了新的报警抑制策略。通过分析报警记录等数据库,对引起报警的生产条件进行结构化整定并量化,利用分类筛选与数据过滤找出基于状态的报警,再结合关联性分析和概率判断,建立了基于数据驱动的静态报警抑制策略。使用现场数据的试验证明了该方法的有效性。     

储罐液位灾害及其关键液位确定方法研究

储罐关键液位的确定在储罐液位灾害防护系统中起着至关重要的作用,是构建储罐液位灾害防护系统的重要步骤之一。现阶段的储罐灾害分析均偏向于高液位灾害分析,且国内外有关储罐液位的条例规范也较为模糊笼统,仅给出了关键高液位的计算公式与储罐低液位的概念和粗略定值。因此在给出确定响应时间方法的同时,参照API-STD-2350—2012中给出的储罐关键高液位计算公式,结合我国生产实践中储罐运行的实际情况与储罐低液位灾害的具体情况,对原有的3个储罐关键高液位计算公式进行修正,并在其基础上定义了储罐高液位联锁触发液位,给出了该液位与储罐关键低液位的计算公式。     

报警树模型在液体管道超压报警设置中的应用研究

针对管道超压报警数量多、危害大的情况,提出一种全新的报警分析方法——报警树模型。该模型既可以离线应用,如合理化审查,也可以在线应用,如响应报警泛滥。通过分析信号流和工艺流的故障传播路径寻找各报警间的逻辑关系,以完成报警树模型的初期编制;运用风险矩阵定位重大危险源,结合报警优先级确定关键报警;通过计算工艺流程上的信号延迟,即管道超压过程中的水击波传播时间,为抑制时间提供合理依据。最后,运用报警树模型分析液体管道超压过程,并提供完整的报警抑制方案以减少报警数量。     

石油化工企业火气系统安全性评估方法

火气系统属于减缓层内的安全仪表系统,在减轻事故后果方面起到非常重要的作用。针对传统火气系统只满足功能需求设计的不足,提出与风险分析相结合的火气系统设计新理念,以具体案例分析场景危险性,通过覆盖率、可用性、有效性等参数,定量场景的潜在生命损失,以风险降低为目的,量化计算事故后果和频率,评估火气系统的有效性。     

采用遗传算法优化气体探测器布局策略研究

石油石化装置具有结构复杂且危险性高的特点,所加工物料多为易燃易爆有毒物质,且工艺单元之间集成度高,一旦发生泄漏若无法及时探测到则易形成气液积聚和火灾爆炸后果强化,装置拥塞度高使人员逃生困难。火气系统FGS作为安全关键系统,其中的气体探测网络如何快速可靠的实现对气体泄漏事件的探测显得尤为重要。已知探测时间,通过引入遗传算法利用其全局搜索的特点克服传统分支定界法的缺点,实现立体空间不同高度下设置探测网络达到场景全覆盖和缩短探测时间,同时求出探测时间附近的多组最优解,为探测器放置提供多种布置方案。通过与传统等间距探测器布置方案比较,从多种布置方案中选择更符合实际的最佳方案。通过海上浮式生产储油船的生产夹板气体探测案例,验证了所提方法的有效性。     

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。