2013,49(16)
1 引言
安全仪表系统是保障生产安全的重要措施,目前已经
广泛应用在石化装置中。按照国际电工委员会(IEC)发布
的功能安全标准 IEC61511
[1]
中的定义,它是由传感器、逻辑
控制器和执行器三部分组成、能够行使一项或多项安全仪
表功能的仪表系统。每一个安全仪表功能针对特定的风
险对生产过程进行保护。因此,安全仪表系统能在过程危
险发生时正确地执行其安全功能,减少事故给设备、环境
和人员造成的危害,从而将生产过程中的风险降低到可接
受水平。
但由于系统结构、硬件、软件及周围工作环境等原因,
安全仪表系统本身会不可避免地存在安全性或可靠性问
题。所以,IEC 于 2000 年发布的 IEC61508 标准
[2]
中,明确提
出了安全仪表系统的功能安全问题,即当生产过程在出现
基于主观估计法和 FMEDA 的失效数据分析及应用
张 杰
1
,王海清
2
,李玉明
3
,姜巍巍
3
ZHANG J ie
1
, WAN G Haiqing
2
, LI Yuming
3
, JIANG Weiwei
3
1.浙江大学 工业控制研究所,杭州 310027
2.中国石油大学(华东) 机电工程学院,山东 青岛 266555
3.中国石油化工股份有限公司 青岛安全工程研究院,储运与安控技术研究室,山东 青岛 266071
1.Institute of Industrial Process Control, Zhejiang University, Hangzhou 3 10027, China
2.College of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Petroleum(East China), Qingdao, Shandong 266555, China
3.Storage and Transportation & Safety Control Technique Laboratory, Sinopec Safety Engineeri ng Insti tute, China Petroleum
C hemical Corporation, Qingdao, Sh andong 266071, China
ZHANG Jie, WANG Haiqing, LI Yuming, et al. Failure data analysis ba sed on subjective estimation and FMEDA and
appli cation. Computer Engineering and Applications, 2013, 49(16):255-259.
Abs tract:To solv e the key defect that Safety Integrity Level(SIL)verific ation of s afety instrumented system and mechanism
Failure Modes, Effects and Diagnostic Analysis(FMEDA)both lack in product(such as valve s, transmitters and log ic controllers
and so on)failure rates obtained from special fa ctory environment and interlock loops, a new method based on subjective esti-
mation method and Pearson chi-square method is proposed t o analyze failur e data. The method i s applied to estimate the life dis-
tribution and actual failure rate of pneumatic diaphragm control valve used in the interlock l oop upon high exit temperature of
acrylonitrile reactor. SIL verification of the loop is carried out by mechanism FMEDA and Fault Tree Analysis and further sug-
gestions are presented. The result shows t hat SIL verification with data provided by the method is more a ccurate than others with
foreign databases.
Key words:safety instrumented system; failure modes; effects and diagnostic analysis; safety integrity level verification; subjective
estimation; Pearson chi-square
摘 要:针对安全仪表系统安全完整性等级验证(SIL)和机械装置的失效模式、影响及诊断分析(F MEDA)缺乏特定工厂
环境、联锁回路中的产品(如阀门、变送器、逻辑控制器等)失效数据这一关键不足,提出了一种基于主观估计法和皮尔逊
卡方检验法的失效数据分析方法,并以丙烯腈反应器出口温度高联锁回路中的气动薄膜调节阀为例,应用该方法估计产
品寿命分布和实际失效率;应用机械 FMEDA 法和故障树(F TA)法对回路进行 SIL 验证,给出改进措施。结果表明,应用该
方法获取的产品失效数据对相应联锁回路进行 SIL 验证比应用国外通用数据库更准确。
关键词:安全仪表系统;失效模式;影响及诊断分析;安全完整性等级验证;主观估计;皮尔逊卡方检验
文献标志码:A 中图分类号:TP2 1 doi:10.3778/j.issn.1002-8331.1109-0469
作者简介:张杰(1984—),男,在读硕士,主要研究领域为安全仪表系统功能安全评估,失效模式、影响及诊断分析;王海清(1974—),男,
博士,教授;李玉明(1963—),男,高级工程师/TUV FSE;姜巍巍(1979—),男,工程师。E-mail:valey@126.com
收稿日期:2011-09-22 修回日期:2011-11-30 文章编号:1002-8331(2013)16-0255-05
CNKI 出版日期:2012-01-16 http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2127.TP.20120116.0926.018.html
C omputer Engineering and Applications 计算机工程与应用
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