減少透平誤停車的安全聯鎖方法
【專利摘要】本發明涉及一種減少透平誤停車的安全聯鎖方法，主要解決現有技術中透平誤停車率較高的問題。本發明通過采用一種減少透平誤停車的安全聯鎖方法，通過透平的危險與風險分析，確定與透平相關的安全儀表系統的SIL，通過變更透平的各個安全聯鎖回路的冗余結構，來降低透平的誤停車率（STR），包括以下幾個步驟：（1）透平的安全儀表功能（SIF）回路的辨識；（2）SIL定級，確定透平的各個SIF回路所需的SIL；（3）進行SIL等級驗證計算；（4）調整透平的SIF回路的冗余結構，降低透平的STR的技術方案較好地解決了上述問題，可用于透平的安全聯鎖中。
【專利說明】減少透平誤停車的安全聯鎖方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種減少透平誤停車的安全聯鎖方法。
【背景技術】
[0002]在過程工業領域，特別是石油化工過程中，安全儀表系統(SafetyInstrumentedSystem-SIS)的作用舉足輕重,是重要的保護層，在生產過程中承擔著監測與安全有關的狀態參數、發現故障或異常等危險情況時及時采取措施以防止事故發生等重要、的安全儀表功能，目前已廣泛地應用于石油、化工等過程工業領域。因此安全儀表系統的安全性能直接關系到各種危險源、成套裝置的安全控制與安全保護水平，進而直接關系到安全生產水平。比如:鍋爐壓力達到一定值時，閥門自動打開、礦井內危險氣體達到一定程度時報警并自動打開通風設備、當有人進入電鋸的危險區時電鋸自動停止動作等，這都是安全儀表系統在執行安全防護功能，國家經濟和技術水平越高，這樣的安全儀表系統的應用就越普遍。安全儀表系統保證了成套設備或成套裝置的運行安全，對于減少生產事故、減少人員和財產的損失起到了不可估量的作用。可是一旦其功能失效，就可能導致相當大的人身財產損失，如果安全儀表系統設計不合理，經常引起裝置非計劃停工，將會給企業帶了巨大的經濟損失，還給人員、環境帶了巨大的潛在威脅。
[0003]CN201010577606涉及一種安全儀表系統的功能安全評估方法，為對安全儀表系統進行可靠模擬、監控以及功能安全評估，并研究安全儀表系統共因失效的變化情況，方法包括:安全儀表系統對受控系統進行功能安全控制；對安全儀表系統進行初始風險分析，確定安全完整性等級；驗證安全儀表系統是否達到所確定的安全完整性等級；改變安全儀表系統的組成結構或組成設備。
[0004]透平作為石油化工裝置最常用的動設備之一，其可靠性直接影響到裝置的安全穩定運行。設計師們為機透平設計了安全儀表系統(如軸振動大、軸位移大、軸承溫度高等)來保護設備的安全，但是由于安全儀表系統設計的不合理，經常會引起機透平誤停車，進而造成整套裝置停工。
[0005]如何在保障機透平安全的前提下，減少機透平的誤停車次數，成為人們越來越關心的問題。因此，合理、可行的設置安全儀表系統對于保障裝置安全穩定運行具有重要意義。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是現有技術中透平誤停車率較高的問題，提供一種新的減少透平誤停車的安全聯鎖方法。該方法用于透平的安全聯鎖中，具有透平誤停車率較低的優點。
[0007]為解決上述問題，本發明采用的技術方案如下:一種減少透平誤停車的安全聯鎖方法，通過透平的危險與風險分析，確定與透平相關的安全儀表系統的安全完整性等級(SIL)，在滿足目標SIL等級的前提下，通過變更透平的各個安全聯鎖回路的冗余結構，來降低透平的誤停車率(STR)，包括以下幾個步驟:(I)透平的安全儀表功能(SIF)回路的辨識；(2) SIL定級，應用保護層分析(LOPA)，確定透平的各個SIF回路所需的SIL ; (3)采用故障樹分析(FTA)方法，結合專業分析軟件進行SIL等級驗證計算；(4)調整透平的SIF回路的冗余結構，降低透平的STR。
[0008]上述技術方案中，優選地，所述SIF回路的辨識，根據透平的工藝流程圖(PFD)、管道和儀表圖(P&ID)、聯鎖說明等資料，采用危險與可操作性分析(HAZOP)方法識別與分析各種參數偏差發生的原因以及這種偏差所殘生的后果，找出現有的安全保護設施并提出建議措施，來進一步降低風險等級。梳理現有的和建議增加的SIF回路，并列出SIF清單。
[0009]上述技術方案中，優選地，所述應用LOPA從在定性危害分析的基礎上，進一步評估保護層的有效性，其目的是確定是否有足夠的保護層使風險滿足企業標準。保護層分析的基本程序如附圖1所示，其中IPL為獨立保護層。
[0010]上述技術方案中，優選地，所述采用故障樹分析軟件，根據布爾邏輯用圖表示系統特定故障間的相互關系，建立從結果到原因描述故障的有向邏輯圖，輸入各個基本事件的失效參數，進行SIL驗證計算。
[0011]上述技術方案中，優選地，所述安全聯鎖包括透平轉速高高聯鎖、透平溫度高高聯鎖、軸承振動聞聞聯鎖等。
[0012]清晰地、準確地辨識SIF(Safety Instrumented Function),是SIL定級分析的首要工作之一。IEC61508中定義安全儀表功能為“由電氣/電子/可編程電子安全相關系統、其他技術安全相關系統或外部風險降低設施執行的功能，該功能針對某一特定危險事件使得或者維持受控設備處于安全狀態”。受控設備的安全狀態定義為擺脫了不可接受風險的狀態。IEC61511定義安全儀表功能為“具有某個特定SIL的，用以達到功能安全的安全功能，它既可以是一個儀表安全保護功能，也可以是儀表安全控制功能”。換句話說，安全儀表功能就是當潛在危險發生時安全儀表系統為了整個過程的安全所采取的動作。為了使過程進入安全狀態，這個動作必須以一定的概率得到執行，這就是該功能的安全完整性水平。
[0013]SIS (Safety Instrumented Systems)的SIF回路所需求的SIL是通過評估安全儀表功能失效后的風險而確定的，這些風險包括人員傷亡、環境破壞以及經濟損失。本發明應用保護層分析(L0PA)，確定各個SIF回路所需的SIL。LOPA從危險和可操作性分析導出的數據著手，通過文檔化引發原因和預防或減輕危險的保護層計算每個識別的危險。于是就能確定風險降低的總量以及是否需要進一步降低所分析的風險。如需附加的風險降低并且如果是以一個SIF的形式提供這種降低，LOPA方法允許確定合適的SIF的SIL。
[0014]故障樹分析(FTA)是根據布爾邏輯用圖表示系統特定故障間的相互關系，它是對故障發生的基本原因進行推理分析，然后建立從結果到原因描述故障的有向邏輯圖。其基本原理是把所研究系統中最不希望發生的故障狀態或故障事件作為故障分析的目標和出發點，然后，在系統中尋找直接導致這一故障發生的全部因素，將其作為不希望發生的故障的第一層原因事件，接著再以這一層中的各個原因事件為出發點，分別尋找導致每一個原因事件發生的下一級的全部因素，以此類推，直至追查到那些原始的、故障機理或概率分布都是已知的因素為止。用它描述故障的因果關系直觀、明了、思路清晰、邏輯性強，既可定性分析，又可定量分析。
[0015]本專利采用一種半定量的危險分析、風險評估方法，解決透平日常運行過程中“安全性”和“可用性”問題，通過危險與風險分析，確定安全儀表系統的可靠性指標，即SIL，在滿足目標SIL等級的前提下，通過變更各個安全聯鎖回路的冗余結構，來降低透平的誤停車率STR，可以在確保透平安全運行的狀況下，盡可能低的降低透平運行中誤動導致停車的頻率，避免由于透平所引起的非計劃停車，大大提升了透平安全穩定運行，取得了較好的技術效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明所述保護層分析的基本程序結構示意圖；
[0017]圖2為本發明所述根據故障樹分析方法建立的誤停車率分析模型之一；
[0018]圖3為本發明所述根據故障樹分析方法建立的誤停車率分析模型之二。
[0019]下面通過實施例對本發明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
【具體實施方式】
[0020]【實施例1】
[0021]在某石油化工裝置上對透平HT-101進行減少其停車率的實施方式驗證和說明，包括如下步驟:
[0022]1、安全儀表功能辨識
[0023]根據透平HT-101的因果聯鎖圖等相關資料，進行安全儀表功能辨識，結果如表1所示。
[0024]表1HT-101 安全聯鎖回路一覽表
[0025]
【權利要求】
1.一種減少透平誤停車的安全聯鎖方法，通過透平的危險與風險分析，確定與透平相關的安全儀表系統的安全完整性等級(SIL)，在滿足目標SIL等級的前提下，通過變更透平的各個安全聯鎖回路的冗余結構，來降低透平的誤停車率(STR)，包括以下幾個步驟: (1)透平的安全儀表功能(SIF)回路的辨識； (2)SIL定級，應用保護層分析(LOPA)，確定透平的各個SIF回路所需的SIL ； (3)采用故障樹分析(FTA)方法，結合專業分析軟件進行SIL等級驗證計算； (4)調整透平的SIF回路的冗余結構，降低透平的STR。
2.根據權利要求1所述減少透平誤停車的安全聯鎖方法，其特征在于所述SIF回路的辨識，根據透平的工藝流程圖(PFD)、管道和儀表圖(P&ID)、聯鎖說明等資料，采用危險與可操作性分析(HAZOP)方法識別與分析各種參數偏差發生的原因以及這種偏差所殘生的后果，找出現有的安全保護設施并提出建議措施，來進一步降低風險等級。梳理現有的和建議增加的SIF回路，并列出SIF清單。
3.根據權利要求1所述減少透平誤停車的安全聯鎖方法，其特征在于所述應用LOPA從在定性危害分析的基礎上，進一步評估保護層的有效性，保護層分析的基本程序如附圖1所示。
4.根據權利要求1所述減少透平誤停車的安全聯鎖方法，其特征在于所述采用故障樹分析軟件，根據布爾邏輯用圖表示系統特定故障間的相互關系，建立從結果到原因描述故障的有向邏輯圖，輸入各個基本事件的失效參數，進行SIL驗證計算。
5.根據權利要求1所述減少透平誤停車的安全聯鎖方法，其特征在于所述安全聯鎖包括透平轉速高高聯鎖、透平溫度高高聯鎖、軸承振動高高聯鎖等。
【文檔編號】G06F17/50GK103984796SQ201410146249
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2014年4月11日
【發明者】曹德舜 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院