存储器、安全仪表系统SIL验证方法、系统和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了存储器、安全仪表系统SIL验证方法、系统和装置，其中所述方法包括：将用于构建可靠性框图的安全仪表功能SIF回路分设置为包括传感单元、逻辑控制器单元和执行单元；根据所述SIF回路中各元件的失效数据分别计算各单元的安全失效分数SFF与最大故障裕度HFT，并得到所述SIF回路的结构约束等级；对三个单元分别进行建模计算时包括：根据元件的定期检测时间间隔及其对应的检验测试覆盖率PTC计算元件的不可检测的危险失效部分的共因失效。本发明专利技术在计算不可检测危险失效部分的共因失效时，相对于未考虑检验测试周期变化造成的影响的现有技术，本发明专利技术可以有效的提高SIF回路计算平均失效概率的结果的准确性。算平均失效概率的结果的准确性。算平均失效概率的结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
存储器、安全仪表系统SIL验证方法、系统和装置


[0001]本专利技术涉及过程工业安全领域，特别涉及存储器、安全仪表系统SIL验证方法、系统和装置。

技术介绍

[0002]石油化工行业等过程工业，在其生产储运过程中，往往会涉及大量的易燃、易爆、有毒或是强腐蚀性的危险化学品，因此会存在许多的安全事故风险。
[0003]安全仪表系统(Safety instrumentation System，SIS)是一种自动安全保护系统；安全仪表系统作为过程工业重要的保护层，也是安全事故发生前的最后一道预防性防护措施；因此设计可靠性符合要求的安全仪表系统对于预防过程工业的事故发生、降低生产装置的整体风险等级有着重要意义。
[0004]安全仪表系统SIL(Safety Integrity Level，安全完整性级别)验证常用的可靠性建模方法有可靠性框图、故障树分析和马尔可夫模型；其中，可靠性框图方法具有建模简单、结构清晰的特点，在安全仪表功能回路的简单建模中具有一定的优势。
[0005]专利技术人经过研究发现，现有技术中基于可靠性框图的可靠性建模方法至少存在以下缺陷：
[0006]在其建模计算中，对1oo2、2oo3等冗余结构的SIF(安全仪表功能)回路计算结果偏差较大。
[0007]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提高安全仪表系统SIL验证时的建模计算过程中SIF回路计算结果的准确性。
[0009]本专利技术提供了一种安全仪表系统SIL验证方法，包括步骤：
[0010]S11、将用于构建可靠性框图的SIF回路分设置为包括传感单元、逻辑控制器单元和执行单元；
[0011]S12、根据所述SIF回路中各元件的失效数据分别计算各单元的SFF与HFT，并得到所述SIF回路的结构约束等级；
[0012]S13、对三个单元分别进行建模计算时包括：根据元件的定期检测时间间隔及其对应的检验测试覆盖率计算元件的不可检测的危险失效部分的共因失效。
[0013]在本专利技术中，所述对三个单元分别进行建模计算，还包括：
[0014]对于定期检测无法发现的危险失效，根据元件的大修周期或线下检测周期及其对应的检验测试覆盖率，计算元件的不可检测的危险失效部分的共因失效。
[0015]在本专利技术中，所述对三个单元分别进行建模计算，包括：
[0016]根据公式(1)来计算元件的可检测的危险失效部分的共因失效，和，不可检测的危
险失效部分的共因失效；
[0017]β
D
λ
DD
MTTR+βλ
DU
PTC(T1/2+MRT)+βλ
DU
(1-PTC)(T2/2+MRT)，
ꢀꢀ
公式(1)；
[0018]其中，PFD
G
为平均失效概率；T1为元件的定期检测时间间隔；T2为元件的大修周期或线下检测周期；β为共因失效因子；β
D
为可检测危险失效的共因失效因子；λ
DD
为可检测的危险失效概率，λ
DU
为不可检测的危险失效概率；MTTR为平均维修时间；MRT为平均修复时间；PTC为定期检测的检验测试覆盖率。
[0019]在本专利技术中，所述传感单元、所述逻辑控制器单元和所述执行单元之间按串联关系进行连接。
[0020]在本专利技术中，所述SIF回路的结构约束等级为各单元中最小的结构约束等级。
[0021]在本专利技术中，所述传感单元包括SIF回路上自现场传感元件至逻辑控制器输入端的所有元件。
[0022]在本专利技术中，所述逻辑控制器单元包括输入卡件(AI/DI)、输出卡件(AO/DO)、电源模块、和CPU。
[0023]在本专利技术中，所述执行单元包括所述SIF回路上自逻辑控制器输出端至现场最终执行机构的所有元件。
[0024]在本专利技术中，当所述最终执行元件为机泵时，所述执行单元的元件包括中间元件(输出)和电气控制柜；
[0025]当所述最终执行元件为控制阀时，所述执行单元的元件包括中间元件(输出)、输出接口、执行元件接口、气动元件、执行器和阀体。
[0026]在本专利技术中，所述SIF回路中各元件的失效数据的获取方法包括：
[0027]S21、根据现场情况确定传感单元信号的触发模式、报警设置、PLC的信号范围检查与瞬变信号功能；
[0028]S22、根据现场情况确定执行单元是否具有技术标准规范TSO要求、部分行程测试与是否处于恶劣工况等因素；
[0029]S23、根据仪表的设置情况与实际工况要求等条件确定仪表元件的失效数据，优先采用仪表SIL认证证书中的失效数据，如果仪表无SIL认证，则采用中国石化安全风险评估管理平台PHAMS中安全控制设备可靠性数据库中通用仪表的失效数据。
[0030]在本专利技术中，所述计算各单元的SFF与HFT，包括：
[0031]S31、根据仪表失效数据分别计算各单元的SFF；
[0032]S32、根据各单元的设置结构得出各单元的HFT；
[0033]S33、根据所选仪表元件确定各单元的仪表类型；
[0034]S34、根据项目所选的依据规范对应的结构约束表格，确认各单元的SIF回路的结构约束。
[0035]在本专利技术中，所述对三个单元分别进行建模计算，包括：
[0036]所述SIF回路的失效率为所述传感单元、所述逻辑控制器单元和所述执行单元这三个单元的失效率之和。
[0037]在本专利技术的另一面，还提供了一种安全仪表系统SIL验证装置，包括：
[0038]逻辑划分模块，将用于构建可靠性框图的SIF回路分设置为包括传感单元、逻辑控制器单元和执行单元；
[0039]约束等级生成模块，用于根据所述SIF回路中各元件的失效数据分别计算各单元的SFF与HFT，并得到所述SIF回路的结构约束等级；
[0040]建模计算模块，用于对三个单元分别进行建模计算；包括：根据元件的定期检测时间间隔及其对应的检验测试覆盖率计算元件的不可检测的危险失效部分的共因失效。
[0041]在本专利技术中，所述建模计算模块，还包括：
[0042]对于定期检测无法发现的危险失效，根据元件的大修周期或线下检测周期及其对应的检验测试覆盖率，计算元件的不可检测的危险失效部分的共因失效。
[0043]在本专利技术中，所述建模计算模块，包括：
[0044]根据公式(1)来计算元件的可检测的危险失效部分的共因失效，和，不可检测的危险失效部分的共因失效；
[0045]β
D
λ
DD
MTTR+βλ
DU
PTC(T1/2+MRT)+βλ
DU
(1-PTC)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全仪表系统SIL验证方法，其特征在于，包括步骤：S11、将用于构建可靠性框图的安全仪表功能SIF回路分设置为包括传感单元、逻辑控制器单元和执行单元；S12、根据所述SIF回路中各元件的失效数据分别计算各单元的安全失效分数SFF与最大故障裕度HFT，并得到所述SIF回路的结构约束等级；S13、对三个单元分别进行建模计算时包括：根据元件的定期检测时间间隔及其对应的检验测试覆盖率PTC计算元件的不可检测的危险失效部分的共因失效。2.根据权利要求1所述的安全仪表系统SIL验证方法，其特征在于，所述对三个单元分别进行建模计算，还包括：对于定期检测无法发现的危险失效，根据元件的大修周期或线下检测周期及其对应的PTC，计算元件的不可检测的危险失效部分的共因失效。3.根据权利要求2所述的安全仪表系统SIL验证方法，其特征在于，所述对三个单元分别进行建模计算，包括：根据公式(1)来计算元件的可检测的危险失效部分的共因失效，和，不可检测的危险失效部分的共因失效；β
D
λ
DD
MTTR+βλ
DU
PTC(T1/2+MRT)+βλ
DU
(1-PTC)(T2/2+MRT)，
ꢀꢀꢀꢀ
公式(1)；其中，PFD
G
为平均失效概率；T1为元件的定期检测时间间隔；T2为元件的大修周期或线下检测周期；β为共因失效因子；β
D
为危险失效的共因失效系数；λ
DD
为可检测的危险失效概率，λ
DU
为不可检测的危险失效概率；MTTR为平均维修时间；MRT为平均修复时间；PTC为定期检测的检验测试覆盖率。4.根据权利要求1至3中任一所述的安全仪表系统SIL验证方法，其特征在于，所述传感单元、所述逻辑控制器单元和所述执行单元之间按串联关系进行连接。5.根据权利要求1至3中任一所述的安全仪表系统SIL验证方法，其特征在于，所述SIF回路的结构约束等级为各单元中最小的结构约束等级。6.根据权利要求1至3中任一所述的安全仪表系统SIL验证方法，其特征在于，所述传感单元包括SIF回路上自现场传感元件至逻辑控制器输入端的所有元件。7.根据权利要求1至3中任一所述的安全仪表系统SIL验证方法，其特征在于，所述逻辑控制器单元包括输入卡件(AI/DI)、输出卡件(AO/DO)、电源模块、和CPU。8.根据权利要求1至3中任一所述的安全仪表系统SIL验证方法，其特征在于，所述执行单元包括所述SIF回路上自逻辑控制器输出端至现场最终执行机构的所有元件。9.根据权利要求8所述的安全仪表系统SIL验证方法，其特征在于，当所述最终执行元件为机泵时，所述执行单元的元件包括中间元件(输出)和电气控制柜；当所述最终执行元件为控制阀时，所述执行单元的元件包括中间元件(输出)、输出接口、执行元件接口、气动元件、执行器和阀体。10.根据权利要求1所述的安全仪表系统SIL验证方法，其特征在于，所述SIF回路中各元件的失效数据的获取方法包括：S21、根据现场情况确定传感单元信号的触发模式、报警设置、PLC的信号范围检查与瞬...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜雪，胡川，赵振峰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：