基于故障树的SIS可用性分析.pdf

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1、第53卷第3期2017年6月石油化工自动化AUTOMATIONINPETR0一CHEMICALINDUSTRYV01．53，No．3June，2017基于故障树的SIS可用性分析徐飞，谭壮壮(中国石油海洋集团工程有限公司，北京100028)摘要：安全失效概率(PFs)是衡量安全仪表系统(sIs)性能优劣的重要指标之一。在阐述SIs表决结构的设计特性及其可用性关系基础上，研究了基于故障树SIS表决结构的可用性关系，并通过具体实例进行验证。研究结果表明：表决结构故障树可用性与设计特性不能完全相符，更加准确的可用性模型尚需进一步研究。关键

2、词：安全仪表系统故障树可用性安全失效概率表决结构中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1。07—7324(2017)03一004卜03AvailabilityAna埘sBased蚰FaultTreeforSafetyInstr哪entedSyst哪XuFei，TanZhuangzhuang(ChinaNationalPetr01eumOffshoreEngineeringCo．Ltd．，Beijing，100028，China)Abstract：Probabilityoffa订ingsafetyisoneofimportan

3、tindicatorstomeasureperformanceofsafetyinstrumentedsystem(SIS)．Based。nexp。undingofdesigncharacteristicsandavailabilityofSISvotingconfigurations，theavailabilityofSISvotingconfigurationsbasedonfaulttreeanalysis(FTA)isstudied．ItisverifiedwithsomespecialactuaIcases．Theresu

4、ltsshowtheaVailabilityofSISvotingconfigurationsisnotcompletelyconsistentwithdesigncharacteristics．Moreaccurateavailabilitymodelneedst。befurtherstudied．Keywords：s“etyinstrumentedsystem(SIS)；faulttreeanalysis(FTA)；probabilityoffailingsafety(PFS)；votingconfigurations安全仪表系

5、统(SIS)已广泛应用于石油、化工及冶金等行业中，是保障生产安全的重要措施，其安全性和可用性是衡量SIS性能优劣的两大重要指标ⅢJ。因安全性直接反应了SIS生产安全有效的防护能力，是设计SIS的前提条件，也是诸多学者研究的对象，但在实际应用中，人们希望SIS也具有一定的可用性，若系统可用性差，将使生产无法正常进行，从而造成巨大的经济损失旧]。因此，对SIS进行可用性定量研究也有一定的意义。安全失效概率(PFS)是可用性的具体量化指标，其定量计算模型主要通过可靠性框图法、故障树法和马尔科夫(Markov)模型法三种方法建立㈣J。在实际

6、工程应用中，可靠性框图计算简单但是精确度不高；Mark。v模型虽然精确度高且能反应系统的动态性能，但当系统较大或系统状态较多时，模型的建立和计算都会变的异常复杂；故障树因模型计算量及精确度都较为均衡而在实际中应用较广。表决结构故障树可用性模型在文献[5]、文献[6]中进行了主要描述，本文基于SIS表决结构设计特性的可用性关系，对文献[5]、文献[6]所述的故障树可用性模型进行分析研究。1SIS表决结构设计特性可用性分析SIS常见表决结构主要有“1001”，“1∞2”，“2002”，“2003”，其主要设计特性：“100l”结构是1个

7、最小的系统，不具备容错的能力，对设备的各种失效模式没有保护能力，如果通道发生检测到的安全失效或未检测到的安全失效，系统就将发生安全失效；“1002”结构系统危险失效概率很低，但是安全失效概率却增大了，任一通道的安全失效会造成系统的安全失效，容易造成受控系统的误停车；“2002”结构将2个通道的输出并联，这样可以保护单一通道的安全失效不致使系统的安全失效；“2003”结构中3个通道两两串联构成“表决”电路，以确定当前系统的输出-5j。在实际应用中，“1001”表决结构安全性相对较稿件收到日期：2017一02一03，修改稿收到日期：20

8、17一03一14。作者简介：徐飞(1984一)，男，安徽桐城人．2009年毕业于中国石油大学(北京)控制理论与控制工程专业，获硕士学位，现就职于中国石油集团海洋工程有限公司，从事海上石油平台仪表电气设计工作，任工程师。42石油化工自动