基于Markov模型的安全儀表系統(tǒng)可靠性建模方法研究.pdf

1、工業(yè)的飛速發(fā)展在給人類帶來巨大進(jìn)步的同時，也增大了災(zāi)難性事故的概率。為了提高工業(yè)生產(chǎn)的安全性，安全儀表系統(tǒng)(SIS，safety Instrumented System)開始應(yīng)用在不同領(lǐng)域，保護(hù)人員免受危害。為了降低災(zāi)難的發(fā)生頻率，保證生產(chǎn)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，有效地對安全儀表系統(tǒng)進(jìn)行可靠性建模是十分必要的。
　　 目前針對安全儀表系統(tǒng)的可靠性建模方法主要是基于故障樹模型、簡化公式法等，而基于馬爾可夫(Markov)模型的可靠性分析相對較

2、少。簡化公式法和故障樹模型雖然易于使用，但是模型的應(yīng)用往往要基于一定的假設(shè)，這種假設(shè)常常帶來計算的偏差和無效性。針對以上情況，本課題主要開展了以下工作：
　　 1．為了便捷地實(shí)現(xiàn)基于Markov模型的SIS的可靠性分析和安全完整性等級SIL(Safety Integrity Level)計算，基于Matlab7.1和Vb6.0環(huán)境開發(fā)了SIL計算軟件MarkovSIL。本軟件可以有效地實(shí)現(xiàn)安全儀表系統(tǒng)的可靠性建模以及危險失效概率

3、PFD(Probability of Failure on Demand)、安全失效概率PFS(Probability of Failing Safely)和SIL等失效參數(shù)的計算。既能用于SIS的設(shè)計階段，又能用于SIS評估階段，具有界面友好，建模靈活，操作便捷等優(yōu)點(diǎn)。
　　 2．針對循環(huán)氫加熱爐的火災(zāi)和爆炸危險性高等問題，利用MarkovSIL軟件，結(jié)合風(fēng)險圖分析技術(shù)，通過改變設(shè)備的冗余、測試周期等措施設(shè)計了滿足相應(yīng)SIL等

4、級的安全儀表系統(tǒng)。通過Markov模型與故障樹方法計算結(jié)果比較，驗證了MarkovSIL軟件的有效性和良好的計算精度，對后續(xù)的安全儀表系統(tǒng)建模設(shè)計有一定的參考作用。
　　 3．分析比較了基本過程控制系統(tǒng)和安全儀表系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計和結(jié)合設(shè)計等不同方案，提出了1002結(jié)構(gòu)雙通道失效參數(shù)不同情況下的馬爾可夫建模方法。針對非理想檢測修復(fù)情況，通過改變模型的狀態(tài)和轉(zhuǎn)移矩陣P，提出了馬爾可夫模型的改進(jìn)方案。對非理想檢測情況下的Markov建模有