学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

多温区耦合对象安全控制系统的安全完整性等级评估研究

作　者: 张宁
导　师: 赵永瑞
学　校: 中国石油大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 安全相关系统安全完整性等级失效率 Markov模型平均危险失效概率
分类号: X924.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 42次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着电气电子设备可靠性的提高,许多领域开始用由电气、电子器件构成的系统来执行安全控制或安全防护功能。这些系统或用于减少危险事件发生的概率,或用于减轻危险事件的后果,以最终实现要求的安全目标。但由于这些安全相关系统本身发生失效,造成在需要它执行安全功能时无法正确执行应有的操作,从而导致灾难的发生。为确保E/E/PE安全相关系统功能得到确实得执行,功能安全相关的研究应运而生。本课题针对多温区耦合对象温度控制系统的可靠性进行研究,说明功能安全评估技术的主要方法及实现效果的。通过PCC温度控制系统硬件配置、硬件数据技术手册,分析温控系统的工作原理,辨识温度控制连锁回路的功能安全,利用定性的HAZOP分析和LOPA分析方法,确定系统温度超限/过低安全功能的效能指标。采用FMEDA硬件分析技术,并结合典型工业数据库进行故障模式及影响分析和危险后果分析,获得了每个部件每种失效模式的失效率,还包括诊断能力的详细分析。课题难点是基于Markov的可靠性建模,加入结构冗余、共因失效、诊断覆盖率等影响硬件可靠性的因素,建立了三个子系统的Markov模型,使Markov建模过程更科学合理。给出了具体的理论推导过程,并编写程序在MATLAB上实现大矩阵的快速运算。为便捷地实现基于Markov模型、故樟树模型、可靠性框图等方法的安全仪表系统的可靠性分析,在Matlab7.6环境下开发设计了安全完整性硬件评估软件。本软件可以有效地实现1oo1、1oo2、2oo2、2oo3、1oo2D等表决结构的安全仪表系统的可靠性分析以及平均危险失效概率PFD_avg、安全失效概率PFS和SIL等的计算。可用于SIS的设计和评估阶段,具有界面友好,建模灵活,操作便捷等优点。该软件的有效性和良好的计算精度,对后续的安全仪表系统建模设计有一定的参考作用。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-9
第一章绪论  9-17
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 功能安全评估研究现状  10-13
  1.3 课题研究方向和主要内容  13-17
第二章功能安全评估技术  17-28
  2.1 安全仪表系统（SIS）  17-19
  2.2 安全完整性等级（STL）  19-20
  2.3 安全生命周期  20-21
  2.4 可靠性与可用性  21-22
  2.5 硬件可靠性的影响因素  22-27
  2.6 本章小结  27-28
第三章 PCC 温度控制系统设计  28-36
  3.1 温度控制对象系统实验装置  28-29
  3.2 PCC 温度控制系统的具体硬件选型  29-31
  3.3 PCC 温度控制系统工作原理  31-32
  3.4 温度控制系统的功能验证  32-35
  3.5 本章小结  35-36
第四章 FMEDA 评估技术分析  36-48
  4.1 失效率数据来源  36-38
  4.2 FMEKA 评估技术  38-41
  4.3 子系统各部件 FMEKA（包括SFF 确认）  41-42
  4.4 本章小结  42-48
第五章 Markov 可靠性建横过程  48-64
  5.1 引言  48-49
  5.2 Markov 模型概述  49-51
  5.3 Markov 过程的基本原理  51-53
  5.4 Markov 模型的离散时间矩阵相乘法  53-56
  5.5 温度控制系统的 Markov 验证计算  56-63
  5.6 本章小结  63-64
第六章安全完整性等级评估软件设计  64-81
  6.1 引言  64-65
  6.2 评估软件的设计思想  65-66
  6.3 SIL 评估计算软件功能设计  66-78
  6.4 温度控制系统计算结果分析  78-79
  6.5 编译成独立可执行文件  79-80
  6.6 本章小结  80-81
结论及展望  81-82
参考文献  82-85

多温区耦合对象安全控制系统的安全完整性等级评估研究

内容摘要

全文目录

相似论文