基于petri网的安全仪表系统的安全完整性等级验证研究

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1、基于Petri网的安全仪表系统安全完整性等级验证研究中国石油大学（华东）安全环保与节能技术中心CenterforSafety,Environmental&EnergyConservationTechnology姓名：李玉洁学号：Z14040385专业：安全工程导师：路帅副教授2015年11月14日开题答辩目录选题依据和研究意义1国内外研究现状2课题时间安排和预期结果6研究目标、研究内容3可行性分析和创新点5技术路线、研究方法41选题依据和研究意义化工装置连续化大型化设备负载能量更大事故更频发，后果更严重安全仪表系统SIS系统：由传感

2、器、逻辑控制器和执行器组成的、能够行使一项或多项安全仪表功能的仪表系统。1选题依据和研究意义在一定时间、一定条件下，安全相关系统执行其所规定的安全功能的可能性，被称为安全完整性等级(SIL，SafetyIntegrityLevel)本身结构硬件、软件保障装置的安全生产SIS系统SIL评估合理、有效设置SIS实现SIS的安全功能环境因素2国外研究现状海上设备可靠性数据库（OREDA）:DNV；过程设备可靠性数据库（PERD）:CCPS安全设备可靠性手册（SERH）:EXIDA；安全仪表系统可靠性数据（PDS）：SINTEF功能安全认证

3、中介机构安全完整性等级评估软件起源发展现状（IEC)颁布国际标准IEC61508与IEC61511欧盟采用强制指令美国职业安全与卫生管理局（OSHA1910.134）、美国环保署（EPA40CFRPart68）、英国（HSE）都将IEC61508纳入安全法规范畴1996年，美国颁布标准ANSI/ISAS84.01推广2国内研究现状标准规范理论方法我国SIL研究相对国外落后较多冯晓升，史学玲.功能安全基本概念的建立阳宪惠，郭海涛.安全仪表系统的功能安全可靠性框图、故障树法、Markov模型法、贝叶斯不足：1、标准规范多为推荐性的2、S

4、IL评估多采用半定量的方法3、无公开可用数据库SH/T3012-2003《石油化工安全仪表系统设计规范》GB/T20438-2006《电气/电子/可编程电子安全相关系统功能安全》GB/T21109-2007《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》3.1研究目标鉴于目前我国的安全仪表系统仍处于发展阶段这一现状，针对Petri网可以研究系统的行为特性和结构特性，提出基于Petri网SIS的安全完整性等级验证方法。7/173.2研究内容方法论证建立模型方法对比实例验证讨论已有方法，分析对基于Petri网的优先条件及适用性。构建Petri网模

5、型，提出详细、有针对性、科学有效的计算方法在考虑影响安全性、可靠性的诸多因素下，与其他常用方法进行对比，分析可靠性选取典型的化工过程安全仪表系统，做安全完整性等级评估4.1技术路线基于petri网的SIL验证建立模型提出算法系统失效模式分析可靠性框图法故障树法Markov模型分析法优先条件适用性典型化工SIS系统安全性可靠性对比应用Petri网是一种网状信息流模型，它的结构元素包括:库所(Place)、变迁(Transition)和弧(Arc)4.1技术路线基于petri网的SIL验证建立模型提出算法系统失效模式分析可靠性框图法故障

6、树法Markov模型分析法优先条件适用性典型化工SIS系统安全性可靠性对比应用4.2研究方法对于可靠性框图法、故障树法、Markov模型方法的适用情况进行分析，研究其应用过程中的缺陷利用故障Petri网能够较准确地描述故障的演变和传播的特点，建立安全仪表系统的故障Petri网模型选取典型的化工过程安全仪表系统，利用Petri网模型对其进行评价。方法对比Petri网应用5.1关键问题1、国内无公开可用的失效数据库2、Markov模型以及petri网模型计算复杂。3理清被分析对象的控制过程的逻辑关系。5.2可行性分析IEC61508及I

7、EC61511系列标准1阳宪慧、冯晓升、WilliamM.Goble等人对SIL的理论研究2付阶辉等对Petri网建模思路的研究3标准支持理论支持技术支持5.3创新点构建基于Petri网进行安全完整性等级验证的理论模型。在考虑影响安全性、可靠性的诸多因素下，与常用SIL验证方法进行对比，对提出的基于Petri网的安全系统完整性指标方法进行可靠性分析及验证。Subtitle创新点6.1预期研究成果1、提出Petri网基于理论模型、依靠有效计算方法进行安全完整性等级验证的具体方案。2、评估典型的化工安全仪表系统，提出安全完整性管理策略6

8、.2论文时间安排2015.10-2015.11查阅文献，完成开题报告和文献综述。2015.12-2016.06研究安全仪表系统的运行状况及其失效模式，利用可靠性框图、故障树以及Markov模型定量计算安全仪表系统安全完整性等级。201