炉膛安全监控系统的功能安全分析

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1、万方数据国内图书分类号：TP277国际图书分类号：620工学博士学位论文学校代码：10079密级：公开炉膛安全监控系统的功能安全分析博士研究生：导师：申请学位：学科：所在学院：答辩日期：授予学位单位：王鹏白焰教授工学博士控制理论与控制工程控制与计算机工程学院2014年6月华北电力大学万方数据ClassifiedIndex：TP277U．D．C：620DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringFunctionalSafetyAnalysisofFurnaceSafeguar

2、d$1pervisorySyst‘esoSystem1．、rlCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：School：DateofDefence：Degree-Conferring—Institution：WangPengProf．BaiYanDoctorofEngineeringControlTheoryandControlEngineeringSchoolofControlandComputerEngineeringJune．2014North

3、ChinaElectricPowerUniversity万方数据华北电力大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文《炉膛安全监控系统的功能安全分析》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读博士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：j■。确日期：≯怍年6月西日华北电力大学博士学位论文使用授权书《炉膛安全监控系统的功能安全分

4、析》系本人在华北电力大学攻读博士学位期间在导师指导下完成的博士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于(请在以上相应方框内打“√”)：保密口，在年解密后适用本授权书不保密函

5、作者签名：导师签名：日期：≯I舡年舌月够日日期：加悼年6月够日王乞_^，万方数据捅要捅要火电机组装机容量的不断增大、发电过程风险的不断增加，对电力安全生产提出了更高的要求，电力行业安全仪表系统的功能安全分析成为新的研究热点。炉膛安全监控系统(FurnaceSafeguardSupervisorySystem，FSSS)作为锅炉侧保护系统，隶属安全仪表系统的范畴，并在火电机组得到了广泛的应用。本文以国际功能安全标准IEC61508、IEC61511为理论背景，结合火电厂设计的标准、规程和规定，以安全完整性等级(Safet

6、yIntegrityLevel，SIL)为指针，通过结构化的分析方法实现火电厂锅炉的危险与风险分析、FSSS整体目标SIL的确定，以及在役FSSS系统安全功能的功能安全评估。主要研究成果如下：(1)提出了基于连续时间马尔科夫模型的可用性评估方法。针对工业控制器的四种冗余结构，建立连续马尔可夫模型，得到要求时失效概率、安全失效概率及可用度指标的变化曲线，直观反映了不同冗余结构的性能特点，简化了求解过程。(2)改进了考虑共因失效的系统可靠性与安全性评估方法。针对串联、并联、，l取k、混联等典型工业系统结构，基于改进的多重∥

7、因子模型，建立可靠性框图模型、故障树模型，得到可靠度、平均故障前时间、要求时失效概率及安全失效概率等指标的计算公式。通过对比IEC61508标准中基于简单∥因子分析法得到的计算公式，证实该方法更具有一般通用性；通过实例验证，采用该方法对工业系统常用的手动跳闸按钮不同设计方案进行可靠性和安全性评估，得到正负逻辑两种跳闸方式下的最佳方案。．(3)提出了基于锅炉压力容器爆炸模型的火电厂锅炉炉膛爆炸后果的分析方法。通过建立数学分析模型，得到炉膛爆炸能量及冲击波超压的量化计算方法，明确火电厂直流锅炉给水预热蒸发系统各部件不同程度

8、爆裂产生的爆炸能量、冲击波超压大小、爆炸破坏程度及风险指数。采用保护层分析方法对火电厂锅炉炉膛爆炸可能性进行量化分析，并通过风险图、风险矩阵法确定炉膛安全监控系统的目标SIL。(4)针对炉膛安全监控系统最重要的安全功能——主燃料跳闸(MasterFuelTrip，MFT)，实现硬跳闸回路的安全性与可靠性分析、MFT的功能安全评估，