石油化工重大危险源SIS系统安全功能设计研究

发布时间：2017-04-04 14:10

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【摘要】：根据安全标准IEC61508、IEC61511和《安全监督管理总局第40号令》的规定,不同等级的重大危险源应进行辨识分级和安全评估,并为之配备相应的安全监控系统。安全仪表系统(SIS系统)是安全监控系统的一种。对之进行安全功能设计可有效的确保工业过程处于安全状态。它不仅可以将危险事故降低到最小,而且还能够避免工业生产中重大事故灾害的发生。在SIS系统安全功能设计过程中,SIS系统安全完整性水平SIL设计和SIS系统过程参数的选择都至关重要。如果SIL设计不合理,经常出现拒动作、误跳车等故障;并且,如果SIS系统过程参数数量的选择不合理,会导致SIS系统不安全或SIS系统频繁安全跳车的问题。同时,在石化生产中,重大危险源的辨识分级评估工作对SIS系统安全功能的设计缺乏重视。基于以上问题本课题对石油化工重大危险源的辨识评估工作进行了分析。通过查阅近十年国内外的参考文献,对国内常应用的石化装置中的SIS系统进行统计分类,归纳列表得到二十类SIS系统和六十类安全仪表功能SIF。SIS系统过程参数数量的多少依据此表信息进行参考,并以规范GB-T50770-2013为准则,解决SIS系统过程参数选择过多造成生产过程频繁安全停车问题和过程参数选择过少导致SIS系统不安全的问题。在基于统计信息的基础上,总结给出SIL等级基本信息、安全生命周期参数信息以及SIF的逻辑信息,提出基于统计信息的SIL设计方法,解决SIS系统经常出现拒动作和误跳车的问题。该方法分析流程为四步:第一步,进行危险与可操作分析,找到系统中涵盖的大的风险偏差;第二步,引入风险矩阵HAZOP分析,并利用保护层LOPA分析原理,将风险进行量化,利用量化数据获得SIL等级,并使用RBD模型或FTA模型对SIL等级进行验证。在验证过程中引入Bayes估计理论,来计算危险失效率,以提高安全完整性水平验证的可靠性;第三步,基于统计的SIL确定,通过归纳石化装置种类信息,统计相同类型和功能的设备在实际使用中的经验数据,为SIL的确定和SIL的验证提供充足的计算数据。第四步,综合考虑得出安全完整性水平设计结论。本课题最后将提出的方法应用于A企业甲苯歧化单元SIS系统安全功能中,讲述了基于统计的SIS系统SIL的设计和计算步骤,并得出了合理SIL设计结果。最后介绍了在甲苯歧化单元中基于统计的SIS系统过程参数数量如何确定。
【关键词】：石油化工重大危险源 SIS系统安全功能设计 安全完整性水平 过程参数选择 Bayes估计
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE65;TQ086
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题研究背景和意义8-10
• 1.1.1 课题研究背景8-9
• 1.1.2 课题研究意义9-10
• 1.2 国内外相关技术的研究现状10-14
• 1.2.1 重大危险源的辨识分级研究现状10-12
• 1.2.2 SIS系统的发展研究现状12-13
• 1.2.3 风险评估相关技术的发展研究现状13-14
• 1.3 课题主要研究内容14-15
• 1.4 本文的组织结构15-17
• 第2章 重大危险源风险评估相关理论17-34
• 2.1 风险评估程序17
• 2.2 石油化工重大危险源辨识及分级17-24
• 2.2.1 重大危险源辨识17-20
• 2.2.2 重大危险源分级20-24
• 2.2.3 重大危险源辨识和分级的关系24
• 2.3 SIS系统概述24-27
• 2.3.1 SIS系统及其构成24-25
• 2.3.2 安全生命周期25-26
• 2.3.3 SIS系统功能安全与基本过程控制系统26-27
• 2.4 SIS系统失效率27-30
• 2.4.1 SIS系统的通道失效模式27-28
• 2.4.2 SIS系统要求时失效28-30
• 2.4.3 SIS系统安全失效30
• 2.5 SIS系统硬件冗余30-33
• 2.5.11oo1结构30-31
• 2.5.2 1oo2结构31
• 2.5.3 2oo2结构31-32
• 2.5.4 2oo3结构32-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第3章 基于统计信息的SIS系统安全功能设计34-55
• 3.1 基于统计信息的SIS系统SIL设计35-52
• 3.1.1 统计SIS中的安全仪表功能信息35-36
• 3.1.2 基于风险分析的SIL确定36-44
• 3.1.3 基于统计的SIL确定44-45
• 3.1.4 SIL验证45-50
• 3.1.5 基于Bayes估计的SIS失效率计算50-52
• 3.1.6 得出SIS系统的SIL设计结果52
• 3.2 基于统计的SIS系统过程参数选择52-54
• 3.2.1 SIS系统过程参数过多53
• 3.2.2 SIS系统过程参数过少53
• 3.2.3 SIS系统过程参数确定53-54
• 3.3 本章小结54-55
• 第4章 甲苯歧化单元SIS系统安全功能55-65
• 4.1 对甲苯歧化单元辨识和分级55
• 4.2 甲苯歧化反应工艺说明55-57
• 4.3 循环氢压缩机系统的SIL设计57-63
• 4.3.1 HAZOP分析57-58
• 4.3.2 基于风险矩阵分析的SIL确定58-61
• 4.3.3 基于统计的SIL确定61-63
• 4.3.4 循环氢压缩机系统SIL设计结果63
• 4.4 甲苯储罐SIS系统过程参数选择63-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第5章 总结与展望65-67
• 5.1 总结65
• 5.2 展望65-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表论文情况70-71
• 致谢71-72
• 附录 172-76
• 附录 276-78

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本文编号：285659