石化装置静设备动态风险计算方法浅析

在役承压设备运行时,工艺参数不可避免会发生波动,因而设备运行风险是动态变化的。本文基于静设备风险计算方法,分析了静设备失效可能性定量计算的组成因子,研究各因子的计算流程,辨识设备运行中的波动参数,分析了波动参数对设备风险的影响。通过配置工艺、腐蚀等系统的接口,把相关波动的参数值引入设备风险评价系统,计算设备的风险值,实现设备风险值的动态计算和跟踪,为设备安全运行、风险评价和检维修策略提供指导。     

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.     

证据实时更新的海上平台采油树系统动态风险评估方法研究

海上平台采油树系统是油气生产的重要设备之一。为研究证据实时更新的采油树系统动态风险评估问题,提出了基于动态贝叶斯网络、物元理论和证据理论的海上平台采油树系统动态风险评估方法。首先,根据采油树结构组成和故障率等,建立动态贝叶斯网络结构模型和参数模型;其次,依据物元理论对各故障模式的失效后果进行量化分析;最后,将新加入的证据转化为风险区间,计算采油树系统的风险区间,并对风险进行预测。以某采油树为例,对构建的模型进行了实证研究。结果表明：失效后果最严重的关键部件是采油树本体;对于采油树系统的各类阀门,最主要的故障模式是开关故障和阀门外漏;随着新证据的增加,风险区间的不确定性减小;采油树系统的套管翼阀、节流阀和地面安全阀风险偏高,需要采取相应的预防措施,以保证采油树系统的安全可靠运行。     

介质浓度波动对承压设备动态风险评估影响研究

承压设备由于其特殊性,一旦发生事故,对经济、环境等会带来严重的后果。在役的承压设备,受加工处理原料、操作工艺条件变化的影响,其风险具有显著的动态属性。从新的角度,提出动态风险评估的理念,建立风险评估模型,探索性地研究介质浓度波动因素对承压设备风险评估的影响。基于RBI技术,针对减薄技术模块,尝试用泰勒级数法把浓度的影响加入失效概率中,具有一定的理论意义及实际工程指导价值。     

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。     

基于贝叶斯网络的页岩气集输管道失效概率计算方法研究

页岩气集输管道运行压力和出砂量在生产过程中衰减显著，这导致管道失效概率不断变化，针对这一问题，采用贝叶斯网络方法，建立了页岩气集输管道失效概率动态计算模型。首先，分析页岩气气质特征、管道运行工况及失效原因，利用逻辑门的连接关系，建立了页岩气集输管道失效故障树；其次，基于贝叶斯网络与失效故障树的结构映射关系，将失效故障树转化成贝叶斯网络结构；然后，通过贝叶斯网络的参数学习，实现模型求解；最后，进行了实例应用。研究结果表明:该模型不仅可有效计算页岩气集输管道的失效概率，还能确定影响管道失效的关键风险因素，并且可通过调整节点的状态及概率分布，实现页岩气集输管道失效概率的更新。     

基于贝叶斯网络的城市地下燃气管网动态风险分析

为研究城市燃气管网风险的动态性,针对传统风险分析方法的局限性,提出基于贝叶斯网络的燃气管网动态风险分析方法。构建燃气管网失效蝴蝶结模型并将其转化为贝叶斯网络模型;在事故发生状态下更新事件失效概率,识别出关键因素;根据异常事件数据和贝叶斯理论,对基本事件失效概率进行实时动态改变;随之更新管网失效及各后果发生的概率,从而实现管网的动态风险分析。研究结果表明:该方法克服了传统风险分析方法的不足,可动态反映燃气管网失效和事故后果发生概率随时间变化的特征,能够为城市地下燃气管网的风险分析与事故预防提供参考。     

深水钻井隔水管紧急解脱失效动态风险分析

为了分析钻井隔水管紧急解脱失效动态风险,保证深水钻井隔水管紧急解脱安全运行,通过辨识隔水管紧急解脱相关风险因素,以及隔水管紧急解脱失效的潜在后果,采用模糊事故树和事件序列图相结合的方法,建立隔水管紧急解脱失效后果模型;基于映射准则,将模型转换成贝叶斯网络,进行深水钻井隔水管紧急解脱风险的定量分析;研究了紧急解脱动态失效概率和关键致因,并从钻井隔水管系统设计、钻井作业、紧急解脱测试和操作等方面提出预防措施,以降低紧急解脱失效概率;以南海8号钻井平台为研究对象进行案例分析。研究结果表明:1年内隔水管紧急解脱失效的概率区间为0.075 7至0.105 0;台风、不合理的解脱时刻、过提力不足、井口倾角大和内波是导致紧急解脱失效的主要原因;该模型评估结果与实际情况相符合,该方法可用于钻井隔水管紧急解脱失效风险评价。     

基于信息熵的危险天气下进近管制风险评估

针对危险天气下进近管制系统运行风险性大、易发不安全事件的问题,提出根据一段时期内不安全事件的信息来评估该时期进近管制系统运行的风险,从而为以后进近管制系统的安全运行管理提供依据。首先,通过分析危险天气下管制系统运行过程的风险因素,建立风险评估指标体系。其次,给出评估指标灰色关联度属性的计算方法,利用其反映出的信息熵完成指标权重的确定和风险评估模型的建立。最后,应用该模型评估某进近管制中心一段时期内管制运行的风险状态水平,得到了风险值和风险级别,验证了该方法的适用性。     

基于马尔可夫的地面控制井下安全阀可靠性评估

为保障地面控制井下安全阀系统的安全运行，防止系统发生故障，建立了井下安全阀可修复系统的马尔可夫模型；针对系统设备构成复杂及共因故障等问题，基于β因子模型描述共因失效，同时将模型划分为3个独立模块，通过克罗内克积方法合并，评估系统可靠性；参照OREDA可靠性数据，定量求解井下安全阀系统可用度、可靠度以及稳态指标，研究模型中状态转移概率对系统稳态可用度的影响。研究结果表明:井下安全阀系统的可用度随时间增长而迅速到达稳态值；系统检修周期应小于2.5 a；根据可靠性分析结果，运营方应考虑系统经济与可靠性间的博弈关系，合理优化系统冗余结构与维修周期管理，防止井下安全阀系统失效。     

成套装置动态风险管理专家系统

传统的设备管理模式造成设备非计划停机次数较多、故障频繁、可靠性和可用性不高等问题。为了解决上述问题,开发了成套装置动态风险管理专家系统,该系统包括动态风险监控、数据存储、失效模式及损伤机理判别、动态风险评估、风险辅助分析5个流程。该系统通过GIS平台进行展示,使用户可以直观、方便地查找、定位管线和容器位置,实现了高风险设备的风险展示、管道剩余寿命不足报警功能和管道冲蚀图例展示。将该专家系统进行了工程应用,得到容器和管道的潜在损伤机及其风险等级,针对不同风险等级的设备,生成了不同的检维修策略,为工程应用带来了很大的方便。     

地铁隧道施工安全风险演化的BP-SD模型研究

为深入研究地铁隧道施工风险的动态演化过程,结合系统动力学(SD)、误差反向传播(BP)神经网络与平均影响值（MIV）算法,确定模型中影响因素间的因果关系和影响函数,构建地铁隧道施工风险演化的BP-SD模型。模型仿真结果表明:安全管理风险系统与施工人员风险系统的值的变化对地铁隧道施工风险值影响最大,施工环境系统的值的变化对地铁隧道施工风险值影响次之,机械设备系统的值的变化对地铁隧道施工风险值影响最小。因此,可通过降低安全管理风险值与施工人员风险值控制地铁隧道施工风险发生的概率。     

基于RPN-BN的平台-隔水管系统遇内波风险分析

为保障内孤立波作用下的深水半潜式钻井平台-隔水管系统的安全,同时解决海洋平台系统设备失效数据的缺失问题,提出1种风险优先系数（RPN）与贝叶斯（BN）结合的定量风险分析方法。首先,基于故障树和安全屏障方法,建立平台-隔水管系统Bow tie模型和贝叶斯风险演化模型;其次,根据贝叶斯推断和风险优先系数中的事故发生频度估计,得到平台-隔水管系统失效事故的发生概率;最后,通过贝叶斯网络的逆向推理能力辨识内孤立波作用下引起平台-隔水管系统失效的主要风险节点,实现对平台-隔水管系统失效事故的定量风险分析。结果表明:RPN-BN法可应用于平台-隔水管系统遇内波的定量风险分析;加强对平台漂移量的控制,提高动力定位系统控制设备的可靠性可有效抵御内波对系统造成的影响。     

Development and application of equipment maintenance and safety integrity management system

Equipment management in process industry in China essentially belongs to the traditional breakdown maintenance pattern, and the basic inspection/maintenance decision-making is weak. Equipment inspection/maintenance tasks are mainly based on the empirical or qualitative method, and it lacks identification and classification of critical equipment, so that maintenance resources can’t be reasonably allocated. Reliability, availability and safety of equipment are difficult to control and guarantee due to the existing maintenance deficiencies, maintenance surplus, potential danger and possible accidents. In order to ensure stable production and reduce operation cost, equipment maintenance and safety integrity management system (MSI) is established in this paper, which integrates ERP, MES, RBI, RCM, SIL and PMIS together. MSI can provide dynamic risk rank data, predictive maintenance data and RAM decision-making data, through which the personnel at all levels can grasp the risk state of equipment timely and accurately and optimize maintenance schedules to support the decision-making. The result of an engineering case shows that the system can improve reliability, availability, and safety, lower failure frequency, decrease failure consequences and make full use of maintenance resources, thus achieving the reasonable and positive result.     

基于动态贝叶斯网络的石化装置火灾事故动态风险分析

为揭示石油炼化装置事故风险动态特性和事故情景演变路径,在对石化装置进行风险因素分析的基础上构建石化装置火灾事故故障树,基于贝叶斯网络非常规突发事故的演变过程,构建情景演变下的动态贝叶斯网络模型,在综合考虑应急措施的基础上,利用MATLAB软件和联合概率公式计算出各种事故场景的状态概率.以丙烯精馏装置火灾事故为例,结果表...     

Compression system check-valve failure hazards

Processes that utilize multistage compression systems (olefins plant compression systems, gas processing, integrated refrigeration systems, etc.) have the potential for overpressure due to single or multiple check-valve failure. Catastrophic equipment failure resulting from overpressure can potentially occur due to compression system discharge, interstage, and/or suction check-valve failure, coincident with compressor shutdown. Depending on system design and application, overpressure values approaching or exceeding 300% of equipment design are possible, while for some equipment, even limited overpressure can result in catastrophic vessel failure due to brittle fracture. Additional hazards associated with compression system fail-to-check scenarios include risks associated with excessive flare loading and compressor rotor reverse rotation. In the case of an ethylene refrigeration compressor at a typical ethylene plant, rotor reverse rotation can potentially exceed overspeed limits.This paper provides risk assessment results based on analyses performed on the three primary compression systems in six ethylene plants. The methodologies used for risk identification screening, detailed risk assessment and evaluation of system dynamics are all presented. Alternative methods for mitigating risks are also discussed, along with check-valve reliability data. An overview of applicable overpressure protection requirements defined in the ASME Boiler and Pressure Vessel Code is provided. This paper will be of interest to anyone who designs or operates multistage compression systems in the chemical, petrochemical or refining industries.     

基于DBT-DBN模型的气化炉超温动态风险分析

为加强煤气化装置核心设备气化炉的安全风险管理,利用动态领结(DBT)模型和动态贝叶斯网络(DBN)相结合的风险分析方法,构建气化炉超温事故风险分析模型.首先,分析设备故障的时序性,建立超温事故的DBT模型,结合模糊评价确定设备故障的发生概率;然后,将DBT映射到DBN中,将故障维修的动态特征定义为转移概率,双向推理气化...     

Dynamic risk assessment for underground gas storage facilities based on Bayesian network

Loss of the underground gas storage process can have significant effects, and risk analysis is critical for maintaining the integrity of the underground gas storage process and reducing potential accidents. This paper focuses on the dynamic risk assessment method for the underground gas storage process. First, the underground gas storage process data is combined to create a database, and the fault tree of the underground gas storage facility is built by identifying the risk factors of the underground gas storage facility and mapping them into a Bayesian network. To eliminate the subjectivity in the process of determining the failure probability level of basic events, fuzzy numbers are introduced to determine the prior probability of the Bayesian network. Then, causal and diagnostic reasoning is performed on the Bayesian network to determine the failure level of the underground gas storage facilities. Based on the rate of change of prior and posterior probabilities, sensitivity and impact analysis are combined to determine the significant risk factors and possible failure paths. In addition, the time factor is introduced to build a dynamic Bayesian network to perform dynamic assessment and analysis of underground gas storage facilities. Finally, the dynamic risk assessment method is applied to underground gas storage facilities in depleted oil and gas reservoirs. A dynamic risk evaluation model for underground gas storage facilities is built to simulate and validate the dynamic risk evaluation method based on the Bayesian network. The results show that the proposed method has practical value for improving underground gas storage process safety.     

动态主逻辑图--一种改进的安全风险建模方法

用主逻辑图,可以比较直观地建立起复杂系统的安全风险模型,但是这种模型运用的是布尔代数理论,所以无法模拟具有动态行为的系统.动态主逻辑图就是在主逻辑图的基础上,运用模糊数学（逻辑）的理论,分析复杂系统中的动态行为.介绍了动态主逻辑图的8种基本形态,并以利用动态主逻辑图对系统进行全面诊断和描述系统的部分失效的行为为例,简要说明了动态主逻辑图的新特点.