LNG船安全仪表系统设计与评估研究

发布时间：2017-09-23 19:24

  本文关键词：LNG船安全仪表系统设计与评估研究

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【摘要】：LNG船在整个液化天然气产业链上应用广泛,几乎涉及到了生产、存储、运输、再汽化等各个环节。LNG动力船具有节能环保的性质,同样具有较好的应用前景。LNG自身的危险性质,LNG船容积的大型化,功能的复杂化等因素带来的安全问题应当加以重视。必须为LNG船设置安全系统,将可能发生的风险降到可接受的水平。目前还没有专门针对LNG船安全仪表系统的标准。本文的研究目的,是参照过程工业中的方法,对LNG船安全仪表系统的设计过程中的主要问题进行研究,掌握LNG船安全仪表的分析设计方法。在深入了解了LNG船的主要工艺流程和液货系统的相关设备的基础上,主要工作如下：论述了HAZOP和事件树以及保护层分析等风险分析方法。论述了几种不同的安全完整性等级确定方法。阐述了LNG船安全仪表系统的设计流程。采用HAZOP和风险图结合的方法,同时考虑人员伤害、环境损害和财产损失这三种不同的风险,确定出LNG液货舱高液位安全仪表系统为SIL2。通过风险分析,将LNG船上的主要意外事件进行汇总,针对每类意外事件提出相应的安全保护功能,并结合规范中的要求,对LNG船应急关断系统的进行逻辑设计。对每一部分的触发信号和执行动作进行了详细讨论。火气系统和应急关断系统处于不同的保护层当中,本文对火气系统的探头布置进行了设计,并探讨了输出响应。本文分析了三种不同的安全仪表系统评估方法,并以lool结构为例,对三种方法的计算结果进行比较。通过Markov模型方法,对高液位安全仪表系统进行了SIL验证。提出了基于传感器和执行机构冗余的改进,和基于非冗余结构的改进方法,两种方法最终都使系统的SIL达到要求。
【关键词】：液货系统 风险分析 安全完整性等级 应急关断系统 可靠性分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.133.3;U666.159
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 论文的背景及选题意义9-12
• 1.1.1 LNG船以及天然气动力船舶的发展9-11
• 1.1.2 LNG船上设置安全系统的必要性11
• 1.1.3 安全系统介绍11-12
• 1.4 论文主要内容12-14
• 2 LNG船货物系统的主要装置和工艺流程14-21
• 2.1 LNG船液货系统14-16
• 2.1.1 货物围护系统14-15
• 2.1.2 货物输送系统15
• 2.1.3 蒸发气处理\燃气系统15
• 2.1.4 管系15-16
• 2.2 LNG船主要工艺流程16-20
• 2.2.1 干燥17
• 2.2.2 惰化17
• 2.2.3 除气17-18
• 2.2.4 预冷18
• 2.2.5 装载18-19
• 2.2.6 装载航行19
• 2.2.7 卸载19-20
• 2.2.8 入坞进行修理20
• 2.3 本章小结20-21
• 3 安全仪表系统的设计分析21-34
• 3.1 安全仪表系统的概念21
• 3.2 风险分析21-23
• 3.3 保护层分析23-25
• 3.4 安全完整性等级25-30
• 3.4.1 安全完整性等级的定义25-26
• 3.4.2 主要确定方法26-30
• 3.5 安全仪表系统的设计流程30
• 3.6 LNG船安全完整性等级确定30-33
• 3.7 本章小结33-34
• 4 LNG船安全系统的详细设计34-50
• 4.1 LNG船应急关断系统的主要逻辑设计34-46
• 4.1.1 LNG船上典型的意外事件34
• 4.1.2 安全功能的确定34-36
• 4.1.3 总体的关断逻辑设计36-37
• 4.1.4 装卸货过程的关断37-41
• 4.1.5 装卸货漂移量过大的关断41-42
• 4.1.6 液货舱溢流保护42-44
• 4.1.7 燃烧保护系统44-46
• 4.2 火灾和气体探测系统的设计46-49
• 4.2.1 气体探测装置47-48
• 4.2.2 火灾探测48-49
• 4.2.3 输出响应49
• 4.3 本章小结49-50
• 5 安全仪表的验证与可靠性建模50-68
• 5.1 安全仪表的验证流程50-51
• 5.2 靠性理论基础51-54
• 5.2.1 失效率51
• 5.2.2 失效模式51-52
• 5.2.3 冗余结构与共因失效52-53
• 5.2.4 平均修复时间53
• 5.2.5 功能测试周期53-54
• 5.3 可靠性分析方法54-63
• 5.3.1 失效数据的获取54
• 5.3.2 可靠性框图法54-56
• 5.3.3 故障树法56-57
• 5.3.4 马尔科夫模型(Markov)57-58
• 5.3.5 三种计算模型的比较58-63
• 5.4 LNG船高液位安全仪表验证与改进63-67
• 5.4.1 基于传感器冗余的改进63-65
• 5.4.2 基于执行机构冗余的改进65-66
• 5.4.3 基于功能测试周期的改进66
• 5.4.4 基于执行器自身的改进66-67
• 5.5 本章小结67-68
• 6 总结与展望68-70
• 6.1 总结68-69
• 6.2 不足与展望69-70
• 参考文献70-72
• 致谢72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张文海;;LNG船历史事故研究[J];船舶;2011年04期

2 张琦;王诚志;;扫描国际LNG船市场[J];中国远洋航务;2014年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 吴小龙;石化装置容错安全仪表系统的设计[D];东北石油大学;2012年

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本文编号：907076