渣油加氢装置安全完整性等级设计方法研究

发布时间：2017-10-22 12:24

  本文关键词：渣油加氢装置安全完整性等级设计方法研究

  更多相关文章： 安全仪表系统 数据库 安全完整性等级 HAZOP/LOPA分析 渣油加氢装置

【摘要】：安全仪表系统(Safety instrumented system, SIS)是渣油加氢装置中常用的一类安全控制相关系统,SIS系统能够有效地防止事故发生以及降低事故后果严重度。然而,在SIS系统的实际应用中,经常出现拒动作或误跳车等问题,导致其失去安全功能。为了有效地避免SIS系统的拒动作与误跳车,本论文以渣油加氢装置常见设备SIS系统设计相关数据库为基础,提出用于防止SIS系统拒动作和误跳车的安全完整性等级设计方法。方法由两个方面组成：基于经验的SIL(Safety Integrity Level)等级设计和基于风险定量计算的SIL等级设计。基于经验的SIL设计中,方法基于渣油装置已经成熟应用的SIS设计包中的经验SIS信息得到SIS数据库,以及相应SIF信息数据库信息,进行SIL等级的设计。在基于风险定量计算的SIL等级设计中,方法基于CCPS或Oracal数据库中关于石化装置常见的初始事件失效数据库和保护层失效数据库,使用保护层分析(LOPA)方法进行计算,确定SIL等级。方法共分为四个部分：(1)首先,进行装置的风险辨识,即利用HAZOP分析方法对渣油加氢装置进行HAZOP分析,找出风险等级较高的单元以及导致风险的原因、后果、风险等级、已有措施、建议措施等。(2)基于经验的SIL设计,根据高风险单元的设备类型和名称,找出该单元常用的SIS信息以及SIF信息,辨识基于经验的SIL等级,并使用故障树模型、可靠性框图(RBD)模型以及马尔可夫模型分析法(Markov)验证SIL等级。(3)基于风险定量计算的SIL设计,综合运用HAZOP/LOPA分析,结合风险矩阵分析和ALARP原则,得到基于定量计算的SIL等级,并利用(2)中验证方法进行SIL等级验证。(4)对比总结(2)和(3),最终完成系统的SIL等级确定和SIS设计。根据以上方法,本论文基于Foxtable软件平台,开发了SIL-ASSIST安全完整性等级设计SIL设计软件,软件突出强调了经验数据库在SIL设计中的重要作用,把已有的设计经验引入SIL的设计,可以使得设计结果和工程实际应用更加贴合。最后,本论文将方法和软件应用于渣油加氢装置设备的SIL设计中,并以汽提塔和加氢进料泵SIS系统设计为例,说明了方法与软件的实际应用过程。结果显示,本论文提出的SIL等级设计方法与软件能够在一定程度上避免SIS的拒动作与误跳车,保证渣油加氢装置的安全。
【关键词】：安全仪表系统 数据库 安全完整性等级 HAZOP/LOPA分析 渣油加氢装置
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE96
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-27
• 1.1 课题来源及论文研究背景15-16
• 1.1.1 课题来源15
• 1.1.2 安全完整性等级设计方法的研究背景15-16
• 1.2 安全完整性等级设计方法的研究意义16
• 1.3 国内外研究现状16-23
• 1.3.1 风险辨识方法国内外研究现状17-18
• 1.3.2 SIL等级辨识国内外研究现状18-21
• 1.3.3 SIL验证国内外研究现21
• 1.3.4 SIL设计软件的研究现状21-23
• 1.4 论文研究目的23-24
• 1.5 论文的创新点24-25
• 1.6 论文结构25-27
• 第二章 基于经验与风险定量计算的渣油加氢装置安全完整性等级设计方法介绍27-33
• 2.1 基于经验的渣油加氢装置安全完整性等级设计28-29
• 2.2 基于风险定量计算的渣油加氢装置安全完整性等级设计29-30
• 2.3 渣油加氢装置系统的安全完整性等级设计30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 基于经验的渣油加氢装置安全完整性等级设计33-59
• 3.1 渣油加氢装置安全仪表系统数据库的构建33-49
• 3.1.1 渣油加氢装置安全仪表系统数据库基本信息34-35
• 3.1.2 渣油加氢装置安全仪表功能详细信息数据库35-49
• 3.2 基于经验的渣油加氢装置安全完整性等级设计流程49-57
• 3.2.1 渣油加氢装置高风险偏差的辨识49-53
• 3.2.2 基于安全仪表系统经验数据库的原料油缓冲罐安全完整性等级辨识53-55
• 3.2.3 渣油加氢装置原料油缓冲罐液位低SIF安全完整性等级验证55-57
• 3.3 本章小结57-59
• 第四章 基于风险定量计算的渣油加氢装置安全完整性等级设计59-73
• 4.1 渣油加氢装置高风险偏差的辨识59-62
• 4.2 基于风险定量计算的渣油加氢装置安全完整性等级辨识62-71
• 4.2.1 偏差可容忍性发生率的确定62-65
• 4.2.2 偏差经过保护层后的发生率确定65-71
• 4.2.3 确定安全完整性等级71
• 4.3 安全完整性等级验证71
• 4.4 渣油加氢装置安全完整性等级设计方法实施程序71
• 4.5 本章小结71-73
• 第五章 软件的结构及应用73-93
• 5.1 软件的结构73-75
• 5.1.1 危险与可操作性分析73-74
• 5.1.2 基于经验的渣油加氢装置安全完整性等级设计74
• 5.1.3 基于风险定量计算的渣油加氢装置安全完整性等级设计74-75
• 5.1.4 安全仪表系统相关数据库75
• 5.2 渣油加氢装置说明75-77
• 5.2.1 汽提塔工艺说明75-76
• 5.2.2 加氢进料泵工艺说明76-77
• 5.3 汽提塔安全完整性等级设计77-92
• 5.3.1 汽提塔危险与可操作性分析77-78
• 5.3.2 基于经验的汽提塔安全完整性等级设计78-87
• 5.3.3 基于风险定量计算的汽提塔安全完整性等级设计87-91
• 5.3.4 汽提塔安全完整性等级设计结果91-92
• 5.4 加氢进料泵安全完整性等级设计92
• 5.5 本章小结92-93
• 第六章 总结与展望93-95
• 6.1 总结93-94
• 6.2 展望94-95
• 参考文献95-99
• 附录99-107
• 致谢107-109
• 研究成果和发表的学术论文109-111
• 作者和导师简介111-112
• 附件112-113

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