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1、SIS中考虑功能测试的Markov建模分析王慧锋,等SIS中考虑功能测试的Markov建模分析AnalysisofMarkovModelingConsideringFunctionalTestforSlS王慧锋龙飞(华东理工大学信息科学与工程学院,上海200237)摘要:采用Markov建模方法计算安全完整性水平(SIL)时,为了使计算结果更加精确,对安全仪表系统(SIS)中带诊断电路的系统建模时加入考虑功能测试的条件进行重新建模。利用重建的模型计算出系统在功能测试后的测试时间间隔内的平均要求时失效概率,进而得出SIS的SIL等级,并与未考虑功能测试条件建模的计算结果进行比较。通过
2、分析得出考虑功能测试条件建模时计算得到的结果相对精确,并以化工装置中的加氢装置为例进一步验证了理论研究结果的正确性和适用性。关键词:安全仪表系统Markov模型功能测试安全完整性等级冗余结构失效率诊断电路中图分类号:TH701文献标志码:ADOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201502015Abstract:Forthesystemwithdiagnosticcircuitinsafetyinstrumentedsystem(SIS),tocalculatesafetyintegritylevel(SIL)byadoptingMarkovmodel
3、ingmethod,inordertoimprovetheaccuracyofcalculation,thefunctionaltestconditionistakenintoaccountformodelreconstruction.Fromtherebuiltmodel,thePFDavgofthesysteminthetestintervalafterthefunctionaltestiscalculated;thencometotheSILofSIS.Thecalculatedresultiscomparedwiththatbyusingthemethodinwhichth
4、efunctionaltestisnottakenintoaccount.Throughanalyzing,itisfoundthatthemethodproposedobtainedmoreaccurateresult,andwiththehydrogenationunitinchemicalindustryasexample,thecorrectnessandapplicabilityoftheresultoftheoreticalresearchareverified.Keywords:SISMarkovmodelFunctionaltestSILRedundantstruc
5、tureFailurerateDiagnosticcircuit本文在文献[9]的基础上,以1oo1D和2oo2D冗余结0引言构的SIS为例,对带诊断电路的SIS重新建立Markov在石化装置中,安全仪表系统(safetyinstrumented模型,分析功能测试(本文仅讨论在线功能测试)对system,SIS)已被广泛应用,用来确保生产过程的安全,SIL等级确定的影响。[1-2]降低风险。为了确保安全仪表系统能够正确地执1Markov建模方法简介行其安全功能,满足要求的安全完整性等级(safetyintegritylevel,SIL),SIS在投入运行前需要对其进行功安全仪表系统
6、中定量计算SIL等级的建模方法所能安全评估,确定其SIL等级[3]。为了计算SIL等级,使用的Markov模型采用状态转移图表示系统的状态变IEC61508标准中给出了故障树分析[4]、可靠性框图[5]化。系统的状态(可以是正常、失效或者中间状态)用圆以及Markov建模[6]的定量计算方法,其中,Markov建圈来表示,系统状态转移用带箭头的一条弧线表示,起模方法应用较好[7]。点表示转移前系统状态,终点表示转移后系统状态,弧[6]线上方标注的数值代表各个状态之间的转移概率(通IEC61508标准中介绍了几种冗余结构的Markov[8]常用λ表示失效率,μ表示修复率)。Marko
7、v模型示例模型的建模方法。文献[9]在对1oo1D和2oo2D结如图1所示。构的系统建模时还考虑了诊断电路的失效概率,使得模型的全面性和完整性得到进一步提高,但这些模型计算出的平均要求时失效概率(averageprobabilityoffailureondemand,PFD)只是在一个功能测试间隔内avg[10]的,不能对功能测试期间的失效和修复行为进行定量计算。在实际生产过程中,功能测试是很有必要的。图1Markov模型示例Fig.1AnexampleofMarko
