安全儀表系統(tǒng)的功能安全分析

1、安全儀表系統(tǒng)安全儀表系統(tǒng)的功能安全分析的功能安全分析 2目錄目錄1. 課題背景及研究現(xiàn)狀課題背景及研究現(xiàn)狀2. 安全儀表安全儀表系統(tǒng)的可靠性系統(tǒng)的可靠性與安全性評(píng)估與安全性評(píng)估3. 火電廠(chǎng)鍋爐運(yùn)行過(guò)程的危險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)分析火電廠(chǎng)鍋爐運(yùn)行過(guò)程的危險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)分析4. 鍋爐爐膛爆炸的保護(hù)層分析鍋爐爐膛爆炸的保護(hù)層分析5. 爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能安全評(píng)估爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能安全評(píng)估6. 總結(jié)總結(jié)與展望與展望3 研究背景及意義研究背景及意義 隨著現(xiàn)代化工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的控制規(guī)模隨著現(xiàn)代化工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的控制規(guī)模在不斷擴(kuò)大，復(fù)雜程度不斷增加，工藝過(guò)程不斷強(qiáng)化，對(duì)在不斷擴(kuò)大，復(fù)雜程度不斷

2、增加，工藝過(guò)程不斷強(qiáng)化，對(duì)過(guò)程過(guò)程控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。的要求也越來(lái)越高。 在在生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)過(guò)程中，用于中，用于監(jiān)視監(jiān)視生產(chǎn)生產(chǎn)過(guò)程過(guò)程，在危險(xiǎn)條件下采取，在危險(xiǎn)條件下采取相應(yīng)措施相應(yīng)措施防止危險(xiǎn)事件發(fā)生防止危險(xiǎn)事件發(fā)生的的安全安全儀表儀表系統(tǒng)系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛已經(jīng)得到了廣泛使用。使用。 但但安全安全儀表儀表系統(tǒng)系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，遇到了系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，遇到了系統(tǒng)功能安全功能安全難以難以保證保證這個(gè)最大的阻力。這個(gè)最大的阻力。19761976年意大利化工廠(chǎng)年意大利化工廠(chǎng)二噁英二噁英泄漏、泄漏、19841984年印度年印度BhopalBhopal農(nóng)藥廠(chǎng)毒氣泄漏、農(nóng)藥廠(chǎng)毒氣泄漏、198

3、61986年切爾諾貝利核電站年切爾諾貝利核電站事故事故連接發(fā)生的工業(yè)事故起因都是連接發(fā)生的工業(yè)事故起因都是安全安全儀表儀表系統(tǒng)的功能系統(tǒng)的功能失效失效。4安全儀表系統(tǒng)（安全儀表系統(tǒng)（SISSIS） 監(jiān)視控制系統(tǒng)狀態(tài)，完成安全保護(hù)功能，注重監(jiān)視控制系統(tǒng)狀態(tài)，完成安全保護(hù)功能，注重安全性安全性 研究背景及意義研究背景及意義控制系統(tǒng)分為兩類(lèi)：控制系統(tǒng)分為兩類(lèi)：基本過(guò)程控制系統(tǒng)（基本過(guò)程控制系統(tǒng)（BPCSBPCS） 實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程的連續(xù)控制或順序控制，強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程的連續(xù)控制或順序控制，強(qiáng)調(diào)可靠性可靠性5 研究背景及意義研究背景及意義安全儀表系統(tǒng)安全儀表系統(tǒng) ( (SIS) )功能安全理論功能安全理論安全

4、功能安全功能（Safety Function）功能安全功能安全（Functional Safety ）6 研究背景及意義研究背景及意義火電廠(chǎng)爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)火電廠(chǎng)爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）統(tǒng)一統(tǒng)一SIS的范圍：包括的范圍：包括 ESD、FSSS、FGS等等安全完整性等級(jí)（安全完整性等級(jí)（SIL）作為功能安全）作為功能安全的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)安全生命周期（安全生命周期（SLC）為架構(gòu)）為架構(gòu)廣泛應(yīng)用到化工、冶金、鐵路、機(jī)械廣泛應(yīng)用到化工、冶金、鐵路、機(jī)械等領(lǐng)域，電力行業(yè)開(kāi)始引進(jìn)和滲透。等領(lǐng)域，電力行業(yè)開(kāi)始引進(jìn)和滲透。功能安全理論功能安全理論7 功能安全技術(shù)的研究?jī)?nèi)容功能安全技術(shù)的研究?jī)?nèi)容以功能

5、安全標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)以功能安全標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)以安全生命周期為架構(gòu)以安全生命周期為架構(gòu)基于風(fēng)險(xiǎn)降低原理基于風(fēng)險(xiǎn)降低原理8功能安全技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀功能安全技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀功能安全技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀功能安全技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀功能安全功能安全技術(shù)技術(shù)可靠性數(shù)學(xué)可靠性數(shù)學(xué)可靠性物理可靠性物理可靠性工程可靠性工程危險(xiǎn)識(shí)別危險(xiǎn)識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)控制風(fēng)險(xiǎn)控制功能安全標(biāo)準(zhǔn)功能安全標(biāo)準(zhǔn)功能安全理論功能安全理論功能安全產(chǎn)品的評(píng)估和認(rèn)證功能安全產(chǎn)品的評(píng)估和認(rèn)證9危險(xiǎn)辨識(shí)及危險(xiǎn)辨識(shí)及風(fēng)險(xiǎn)分析風(fēng)險(xiǎn)分析確定目標(biāo)安全確定目標(biāo)安全完整性等級(jí)完整性等級(jí)(SIL)FSSS的的SIL驗(yàn)證驗(yàn)證及改進(jìn)措施及改進(jìn)措施FSSS的功能安全分析的功能安全分析火

6、電廠(chǎng)鍋爐的危險(xiǎn)火電廠(chǎng)鍋爐的危險(xiǎn)辨識(shí)辨識(shí)建立建立爐膛爐膛爆炸后果爆炸后果的數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)模型爐膛爆炸事故爐膛爆炸事故保護(hù)層分析保護(hù)層分析采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣及采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣及風(fēng)險(xiǎn)圖法，風(fēng)險(xiǎn)圖法，確定確定FSSS的目標(biāo)的目標(biāo)SIL主燃料跳閘（主燃料跳閘（MFT）硬跳閘回路安全性硬跳閘回路安全性與可靠性分析與可靠性分析風(fēng)量風(fēng)量30%觸發(fā)觸發(fā)MFT，對(duì)比實(shí)際對(duì)比實(shí)際SIL與目標(biāo)與目標(biāo)SIL，提出整改措施。，提出整改措施。10目錄目錄1. 課題背景及研究現(xiàn)狀課題背景及研究現(xiàn)狀2. 安全儀表安全儀表系統(tǒng)的可靠性系統(tǒng)的可靠性與安全性評(píng)估與安全性評(píng)估3. 火電廠(chǎng)鍋爐運(yùn)行過(guò)程的危險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)分析火電廠(chǎng)鍋爐運(yùn)行過(guò)程的危險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)

7、分析4. 鍋爐爐膛爆炸的保護(hù)層分析鍋爐爐膛爆炸的保護(hù)層分析5. 爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能安全評(píng)估爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能安全評(píng)估6. 總結(jié)總結(jié)與展望與展望11可靠性與安全性指標(biāo)可靠性與安全性指標(biāo)可靠性指標(biāo)可靠性指標(biāo)可靠度可靠度R(t)、可用率、可用率A(t)、失效率、失效率(t)、平均、平均故障前時(shí)間故障前時(shí)間MTTF、平、平均故障修復(fù)時(shí)間均故障修復(fù)時(shí)間MTTR、維修率維修率(t)及平均故障及平均故障間隔時(shí)間間隔時(shí)間MTBF安全性指標(biāo)安全性指標(biāo)要求時(shí)失效概率要求時(shí)失效概率PFD、安全失效概率安全失效概率P PFS、平、平均無(wú)危險(xiǎn)故障時(shí)間均無(wú)危險(xiǎn)故障時(shí)間MTTF及診斷覆蓋率及診斷覆蓋率C基于連續(xù)基于

8、連續(xù)時(shí)間時(shí)間馬爾可夫馬爾可夫模型模型的系統(tǒng)可用性評(píng)估的系統(tǒng)可用性評(píng)估考慮共因失效因素的系統(tǒng)可靠性與安全性評(píng)估考慮共因失效因素的系統(tǒng)可靠性與安全性評(píng)估12基于連續(xù)基于連續(xù)時(shí)間時(shí)間馬爾可夫馬爾可夫模型模型的系統(tǒng)可用性評(píng)估的系統(tǒng)可用性評(píng)估SIS控制器的控制器的冗余結(jié)構(gòu)冗余結(jié)構(gòu)1oo1結(jié)構(gòu)1oo2結(jié)構(gòu)2oo3結(jié)構(gòu)2oo2結(jié)構(gòu)13基于連續(xù)基于連續(xù)時(shí)間時(shí)間馬爾可夫馬爾可夫模型模型的系統(tǒng)可用性評(píng)估的系統(tǒng)可用性評(píng)估失效模式失效模式安全（安全（S）危險(xiǎn)（危險(xiǎn)（D）無(wú)影響無(wú)影響安全檢測(cè)到的（安全檢測(cè)到的（SD）安全未檢測(cè)到的（安全未檢測(cè)到的（SU）危險(xiǎn)檢測(cè)到的（危險(xiǎn)檢測(cè)到的（DD）危險(xiǎn)未檢測(cè)到的（危險(xiǎn)未檢測(cè)到的（

9、DU）安全檢測(cè)到的共因（安全檢測(cè)到的共因（SDC）安全檢測(cè)到的獨(dú)立（安全檢測(cè)到的獨(dú)立（SDN）安全未檢測(cè)到的共因（安全未檢測(cè)到的共因（SUC）安全未檢測(cè)到的獨(dú)立（安全未檢測(cè)到的獨(dú)立（SUN）危險(xiǎn)檢測(cè)到的共因（危險(xiǎn)檢測(cè)到的共因（DDC）危險(xiǎn)檢測(cè)到的獨(dú)立（危險(xiǎn)檢測(cè)到的獨(dú)立（DDN）危險(xiǎn)未檢測(cè)到的共因（危險(xiǎn)未檢測(cè)到的共因（SUC）危險(xiǎn)未檢測(cè)到的獨(dú)立（危險(xiǎn)未檢測(cè)到的獨(dú)立（SUN）失效模式分類(lèi)失效模式分類(lèi)14基于連續(xù)基于連續(xù)時(shí)間時(shí)間馬爾可夫馬爾可夫模型模型的系統(tǒng)可用性評(píng)估的系統(tǒng)可用性評(píng)估定義出定義出12種狀態(tài)種狀態(tài)：OK、DDN、DUN、SDN、SUN、DDN SDN、DDN SUN、DUN SDN、D

10、UN SUN、FS、FDD、FDU四種四種冗余冗余結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的馬爾可夫模型的馬爾可夫模型1oo1結(jié)構(gòu)1oo2結(jié)構(gòu)00120012221000010010000010000001DDNDUNSCSNDDCDUCSDSDDDUSDSD2P001 ()1000100001SDSDSUDDDUSDSD1P15基于連續(xù)基于連續(xù)時(shí)間時(shí)間馬爾可夫馬爾可夫模型模型的系統(tǒng)可用性評(píng)估的系統(tǒng)可用性評(píng)估2oo3結(jié)構(gòu)2oo2結(jié)構(gòu)001200122221000010010000010000001SD NSU NSCD D CD D ND U CD U NSDSD DD USDSD3P001200133.3310.20001

11、.22.00.10000.01DDNDUNDDCDUCDCDNDDCDDNDUCDUN4P16基于連續(xù)基于連續(xù)時(shí)間時(shí)間馬爾可夫馬爾可夫模型模型的系統(tǒng)可用性評(píng)估的系統(tǒng)可用性評(píng)估安全完整性等級(jí)低要求操作模式下的PFD高要求操作模式下的PFH410-410-510-810-9310-310-410-710-8210-210-310-610-7110-110-210-510-6安全性和可用性指標(biāo)安全性和可用性指標(biāo)安全完整性等級(jí)（安全完整性等級(jí)（SIL）是）是SIS安全性能最重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)安全性能最重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)可用率可用率( (A) )用來(lái)表征可維修系統(tǒng)用來(lái)表征可維修系統(tǒng)的的正常工作特性正常工作特性穩(wěn)

12、態(tài)可用率穩(wěn)態(tài)可用率時(shí)變可用率時(shí)變可用率A A tPFS tPFD t1 17基于連續(xù)基于連續(xù)時(shí)間時(shí)間馬爾可夫馬爾可夫模型模型的系統(tǒng)可用性評(píng)估的系統(tǒng)可用性評(píng)估基于連續(xù)馬爾可夫模型求取基于連續(xù)馬爾可夫模型求取 PFD、PFS 初始狀態(tài)矩陣初始狀態(tài)矩陣為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣 ，經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)n個(gè)時(shí)間間隔個(gè)時(shí)間間隔安全失效向量安全失效向量危險(xiǎn)失效向量危險(xiǎn)失效向量 令時(shí)間增量趨于令時(shí)間增量趨于0 0，得到連續(xù)時(shí)間馬爾可夫模型，得到連續(xù)時(shí)間馬爾可夫模型假設(shè)條件假設(shè)條件推導(dǎo)過(guò)程推導(dǎo)過(guò)程離散時(shí)間馬爾可夫模型離散時(shí)間馬爾可夫模型或或0010SPT0 0 .1 0 0FSVT1 1 0 . 0 0FDV0nnSS

13、PnnFSPFS SVnnFDPFD SV tttSSP tIttttttttSPSSSPS dttdtSSPI TTTdttdtSPIS18基于連續(xù)基于連續(xù)時(shí)間時(shí)間馬爾可夫馬爾可夫模型模型的系統(tǒng)可用性評(píng)估的系統(tǒng)可用性評(píng)估020004000600080001000000.511.522.5x 10-3t(h)PFD02000400060008000100000123456x 10-4t(h)PFS1oo11oo22oo22oo31oo11oo22oo22oo3 N取取M(MooN)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的PFS、PFD曲線(xiàn)曲線(xiàn)PFS最終趨于穩(wěn)態(tài)曲線(xiàn)分析曲線(xiàn)分析PFD都呈線(xiàn)性增加趨勢(shì)與1oo1結(jié)構(gòu)相比1oo

14、2： PFD PFS2oo2： PFD PFS2oo3： PFD PFS05000100000.9970.9980.99911oo1t(h)A05000100000.9970.9980.99911oo2t(h)A05000100000.9970.9980.99912oo2t(h)A05000100000.9970.9980.99912oo3t(h)AMooN結(jié)構(gòu)的時(shí)變可用率結(jié)構(gòu)的時(shí)變可用率2oo2 1oo1 1oo22.94大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞80%2.94大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞100%2.94大部分人員死亡

15、，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞部部件件爆炸爆炸比例比例沖擊波超壓沖擊波超壓 （MPa）后果后果水水冷冷壁壁1%0.0790.126人員內(nèi)臟嚴(yán)重?fù)p傷或死亡，磚墻倒塌人員內(nèi)臟嚴(yán)重?fù)p傷或死亡，磚墻倒塌防震鋼筋混凝土破壞，小房屋倒塌防震鋼筋混凝土破壞，小房屋倒塌5%0.2350.33大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞10%0.500.76大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞30%1.271.67大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞50%1.672.06大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞大部分人員死亡

16、，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞80%2.062.94大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞100%2.94大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞大部分人員死亡，大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞省煤器省煤器爆破能量、沖擊波超壓及后果爆破能量、沖擊波超壓及后果水冷壁水冷壁爆破能量、沖擊波超壓及后果爆破能量、沖擊波超壓及后果40直流鍋爐的爆炸風(fēng)險(xiǎn)分析直流鍋爐的爆炸風(fēng)險(xiǎn)分析部部件件爆炸比爆炸比例例沖擊波超壓沖擊波超壓（MPa）后果后果分分離離器器1%0.013人員輕微損傷，受壓面的門(mén)窗玻璃大部分破碎人員輕微損傷，受壓面的門(mén)窗玻璃大部分破碎5%0.013人員輕微損傷，受壓面的門(mén)窗玻璃大部分破碎人員輕微損傷，受壓

17、面的門(mén)窗玻璃大部分破碎10%0.013人員輕微損傷，受壓面的門(mén)窗玻璃大部分破碎人員輕微損傷，受壓面的門(mén)窗玻璃大部分破碎30%0.0210.0235人員輕微損傷，墻裂縫人員輕微損傷，墻裂縫50%0.02350.027人員輕微損傷，墻裂縫人員輕微損傷，墻裂縫80%0.0330.043人員聽(tīng)覺(jué)器官損傷或骨折，墻大裂縫，屋瓦掉落人員聽(tīng)覺(jué)器官損傷或骨折，墻大裂縫，屋瓦掉落100%0.0330.043人員聽(tīng)覺(jué)器官損傷或骨折，墻大裂縫，屋瓦掉落人員聽(tīng)覺(jué)器官損傷或骨折，墻大裂縫，屋瓦掉落部部件件爆炸比爆炸比例例沖擊波超壓沖擊波超壓（MPaMPa）后果后果過(guò)過(guò)熱熱器器1% 10-1操作員干預(yù)操作員干預(yù) 110-

18、2安全儀表系統(tǒng)安全儀表系統(tǒng) SIL分類(lèi)分類(lèi)安全閥安全閥/ /爆破片爆破片 10-110-5防火堤防火堤/ /防爆墻防爆墻 10-210-3耐火材料耐火材料/ /通風(fēng)口通風(fēng)口 10-210-3 阻火器或防爆器阻火器或防爆器 10-110-3 47鍋爐爐膛爆炸事故的保護(hù)層分析鍋爐爐膛爆炸事故的保護(hù)層分析分析場(chǎng)景識(shí)別分析場(chǎng)景識(shí)別 鍋爐爐膛外爆的場(chǎng)景路徑鍋爐爐膛外爆的場(chǎng)景路徑鍋爐爐膛內(nèi)爆的場(chǎng)景路徑鍋爐爐膛內(nèi)爆的場(chǎng)景路徑48鍋爐爐膛爆炸事故的保護(hù)層分析鍋爐爐膛爆炸事故的保護(hù)層分析初始事件頻率確定初始事件頻率確定爐膛瞬間滅火爐膛瞬間滅火燃料漏入爐膛燃料漏入爐膛未經(jīng)適當(dāng)吹掃進(jìn)行點(diǎn)火未經(jīng)適當(dāng)吹掃進(jìn)行點(diǎn)火燃燒器

19、火焰喪失燃燒器火焰喪失吹掃風(fēng)量過(guò)大將灰斗的可燃物揚(yáng)起吹掃風(fēng)量過(guò)大將灰斗的可燃物揚(yáng)起外爆事故初始事件外爆事故初始事件內(nèi)爆事故初始事件內(nèi)爆事故初始事件送風(fēng)和引風(fēng)設(shè)備運(yùn)行不正常送風(fēng)和引風(fēng)設(shè)備運(yùn)行不正常燃料輸入急劇減少燃料輸入急劇減少主燃料跳閘主燃料跳閘 根據(jù)根據(jù)OREDA數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合電力公司調(diào)研結(jié)果，數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合電力公司調(diào)研結(jié)果，確定外爆和內(nèi)爆初始事件的發(fā)生頻率分別為確定外爆和內(nèi)爆初始事件的發(fā)生頻率分別為16次次/年和年和31次次/年年49鍋爐爐膛爆炸事故的保護(hù)層分析鍋爐爐膛爆炸事故的保護(hù)層分析場(chǎng)景風(fēng)險(xiǎn)量化場(chǎng)景風(fēng)險(xiǎn)量化鍋爐爐膛外爆的保護(hù)層分析圖鍋爐爐膛外爆的保護(hù)層分析圖鍋爐爐

20、膛內(nèi)爆的保護(hù)層分析圖鍋爐爐膛內(nèi)爆的保護(hù)層分析圖 51jj=1-1-1-1-2-1-6= =16 0.3 1010101010 =4.8 10ffPPFD 初初始始觸觸次次/年/年 42jj=1-1-1-1-2-4= =31 10101010 =3.1 10ffPFD 初初始始次次/ /年年50爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)安全完整性等級(jí)確定爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)安全完整性等級(jí)確定風(fēng)險(xiǎn)矩陣法風(fēng)險(xiǎn)矩陣法事故后果分類(lèi)事故后果分類(lèi)嚴(yán)重程度嚴(yán)重程度描述描述較輕較輕影響一開(kāi)始只限制在本地區(qū)域，若無(wú)相應(yīng)保護(hù)影響一開(kāi)始只限制在本地區(qū)域，若無(wú)相應(yīng)保護(hù)措施，可能造成嚴(yán)重后果措施，可能造成嚴(yán)重后果嚴(yán)重嚴(yán)重可能造成嚴(yán)重?fù)p害或

21、死亡，造成出事地可能造成嚴(yán)重?fù)p害或死亡，造成出事地500萬(wàn)萬(wàn)元或出事地周邊元或出事地周邊100萬(wàn)元財(cái)產(chǎn)損失萬(wàn)元財(cái)產(chǎn)損失特別嚴(yán)重特別嚴(yán)重超過(guò)超過(guò)“嚴(yán)重嚴(yán)重”的程度的程度5倍倍事故事故可能性可能性分類(lèi)分類(lèi)事故可能性事故可能性描述描述低低事故發(fā)生小于事故發(fā)生小于10-4次次/年，具有非常低的可能性年，具有非常低的可能性中中事故發(fā)生介于事故發(fā)生介于10-4與與10-2次次/年，具有中等可能性年，具有中等可能性高高事故發(fā)生大于事故發(fā)生大于10-2次次/年，具有高可能性年，具有高可能性風(fēng)險(xiǎn)矩陣風(fēng)險(xiǎn)矩陣51爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)安全完整性等級(jí)確定爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)安全完整性等級(jí)確定風(fēng)險(xiǎn)圖法風(fēng)險(xiǎn)圖法事故后

22、果分類(lèi)事故后果分類(lèi)分類(lèi)分類(lèi)描述描述CA輕微受傷輕微受傷CBPLL=0.01至至0.1CCPLL=0.1至至1.0CDPLL1.0人員處于危險(xiǎn)區(qū)域的頻率分類(lèi)人員處于危險(xiǎn)區(qū)域的頻率分類(lèi)分類(lèi)分類(lèi)描述描述FA較少處于危險(xiǎn)區(qū)域，處于危險(xiǎn)較少處于危險(xiǎn)區(qū)域，處于危險(xiǎn)區(qū)域的時(shí)間少于總時(shí)間的區(qū)域的時(shí)間少于總時(shí)間的10%FB經(jīng)?；蛴谰锰幱谖ｋU(xiǎn)區(qū)域經(jīng)常或永久處于危險(xiǎn)區(qū)域未能避開(kāi)危險(xiǎn)事件的概率分類(lèi)未能避開(kāi)危險(xiǎn)事件的概率分類(lèi)分類(lèi)分類(lèi)描述描述PA一定條件下可能一定條件下可能PB幾乎不可能幾乎不可能未安裝未安裝SIS的后果發(fā)生頻率的后果發(fā)生頻率分類(lèi)分類(lèi)描述描述W10.03次次/年年W20.03次次/年年0.3次次/年年W3

23、0.3次次/年年3次次/年年52目錄目錄1. 課題背景及研究現(xiàn)狀課題背景及研究現(xiàn)狀2. 安全儀表安全儀表系統(tǒng)的可靠性系統(tǒng)的可靠性與安全性評(píng)估與安全性評(píng)估3. 火電廠(chǎng)鍋爐運(yùn)行過(guò)程的危險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)分析火電廠(chǎng)鍋爐運(yùn)行過(guò)程的危險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)分析4. 鍋爐爐膛爆炸的保護(hù)層分析鍋爐爐膛爆炸的保護(hù)層分析5. 爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能安全評(píng)估爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能安全評(píng)估6. 總結(jié)總結(jié)與展望與展望53FSSS的的工作原理、結(jié)構(gòu)及安全功能工作原理、結(jié)構(gòu)及安全功能FSSS的工作原理的工作原理燃燒控制系統(tǒng)（燃燒控制系統(tǒng)（CCS）:控制燃燒狀態(tài)控制燃燒狀態(tài)、空氣空氣/燃料比燃料比爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS） :

24、安全保護(hù)安全保護(hù)、順序控制順序控制FSSS 的組成結(jié)構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)FSSS的安全功能的安全功能點(diǎn)火前點(diǎn)火前 油泄漏試驗(yàn)油泄漏試驗(yàn)、爐膛吹掃爐膛吹掃運(yùn)行中運(yùn)行中 油燃燒器管理油燃燒器管理、煤燃燒器管理煤燃燒器管理危險(xiǎn)狀況危險(xiǎn)狀況 主燃料跳閘主燃料跳閘、油燃料跳閘油燃料跳閘54主燃料跳閘硬跳閘回路的安全性與可靠性分析主燃料跳閘硬跳閘回路的安全性與可靠性分析主燃料跳閘主燃料跳閘（MFT）的功能實(shí)的功能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)帶電動(dòng)作帶電動(dòng)作MFT硬跳閘回路硬跳閘回路 MFT原理原理失失電動(dòng)作電動(dòng)作MFT硬跳閘回路硬跳閘回路55主燃料跳閘硬跳閘回路的安全性與可靠性分析主燃料跳閘硬跳閘回路的安全性與可靠性分析兩種動(dòng)作方式硬

25、跳閘回路結(jié)構(gòu)對(duì)比兩種動(dòng)作方式硬跳閘回路結(jié)構(gòu)對(duì)比 帶電動(dòng)作帶電動(dòng)作 失電動(dòng)作失電動(dòng)作手動(dòng)手動(dòng)按鈕按鈕 觸點(diǎn)串觸點(diǎn)串-并聯(lián)并聯(lián) 觸點(diǎn)并觸點(diǎn)并-串聯(lián)串聯(lián)DCS輸出輸出繼電繼電器組器組 常開(kāi)型繼電器三取二常開(kāi)型繼電器三取二 常閉型繼電器三取二常閉型繼電器三取二跳閘跳閘繼電繼電器器 SIMTT KDN-B 型繼電器型繼電器 SIMTT D8-ULB型作繼電器型作繼電器56主燃料跳閘硬跳閘回路的安全性與可靠性分析主燃料跳閘硬跳閘回路的安全性與可靠性分析MFT硬硬跳閘回路的失效模式、影響及診斷分析（跳閘回路的失效模式、影響及診斷分析（FMEDA）帶電動(dòng)作帶電動(dòng)作MFT硬跳閘回路的失效率分類(lèi)硬跳閘回路的失效率

26、分類(lèi)名稱(chēng)名稱(chēng)各失效模式下的失效率各失效模式下的失效率 ( )冗余結(jié)構(gòu)冗余結(jié)構(gòu)12SUSDDUDD電源單元電源單元004477121oo20.02手動(dòng)跳閘按鈕手動(dòng)跳閘按鈕404002oo20.05按鈕常開(kāi)觸點(diǎn)按鈕常開(kāi)觸點(diǎn)10200正邏輯串正邏輯串-并聯(lián)并聯(lián)DCS輸出繼電器輸出繼電器80102oo30.0250.3SIMTT KDN-B型繼電器型繼電器77010101oo1OMRON帶電跳繼電器帶電跳繼電器4406901oo19110 h 失失電動(dòng)作電動(dòng)作MFT硬跳閘回路的失效率分類(lèi)硬跳閘回路的失效率分類(lèi)名稱(chēng)名稱(chēng)各失效模式下的失效率各失效模式下的失效率 ( ) ( )冗余結(jié)構(gòu)冗余結(jié)構(gòu)12SUSDD

27、UDD電源單元電源單元447712001oo20.02手動(dòng)跳閘按鈕手動(dòng)跳閘按鈕1103302oo20.05按鈕常閉觸點(diǎn)按鈕常閉觸點(diǎn)20010負(fù)邏輯并負(fù)邏輯并-串聯(lián)串聯(lián)DCS輸出繼電器輸出繼電器80102oo30.0250.3SIMTT D8-ULB型繼電器型繼電器3007201oo1OMRON失電跳繼電器失電跳繼電器6205101oo19110 h 57主燃料跳閘硬跳閘回路的安全性與可靠性分析主燃料跳閘硬跳閘回路的安全性與可靠性分析MFT硬硬跳閘回路的故障樹(shù)分析跳閘回路的故障樹(shù)分析帶電動(dòng)作帶電動(dòng)作MFT硬跳閘回路故障樹(shù)硬跳閘回路故障樹(shù)跳閘跳閘方式方式名稱(chēng)名稱(chēng)要求時(shí)失效概率要求時(shí)失效概率 PFD

28、安全失效概率安全失效概率PFS帶電動(dòng)作帶電動(dòng)作電源單元電源單元0手動(dòng)跳閘按鈕手動(dòng)跳閘按鈕按鈕常開(kāi)觸點(diǎn)按鈕常開(kāi)觸點(diǎn)DCS輸出繼電器輸出繼電器SIMTT KDN-B型繼電器型繼電器OMRON繼電器繼電器MFT跳閘回路跳閘回路48.846 10 43.417 10 76.571 10 72.629 10 44.424 10 43.022 10 95.908 10 82.843 10 81.602 10 61.848 10 61.056 10 21.261 10 24.282 10 5 58主燃料跳閘硬跳閘回路的安全性與可靠性分析主燃料跳閘硬跳閘回路的安全性與可靠性分析失電動(dòng)作失電動(dòng)作MFT硬跳閘回路

29、故障樹(shù)硬跳閘回路故障樹(shù)跳閘跳閘方式方式名稱(chēng)名稱(chēng)要求時(shí)失效概率要求時(shí)失效概率 PFD安全失效概率安全失效概率PFS失失電動(dòng)作電動(dòng)作電源單元電源單元0手動(dòng)跳閘按鈕手動(dòng)跳閘按鈕按鈕常開(kāi)觸點(diǎn)按鈕常開(kāi)觸點(diǎn)DCS輸出繼電器輸出繼電器SIMTT U8-ULB型繼電器型繼電器OMRON繼電器繼電器MFT跳閘回路跳閘回路42.819 10 71.643 10 72.629 10 43.154 10 42.234 10 42.134 10 82.157 10 87.082 10 81.602 10 77.2 10 61.488 10 38.594 10 42.604 10 59主燃料跳閘的功能安全評(píng)估主燃料跳閘的

30、功能安全評(píng)估SIS的組成的組成爐膛風(fēng)量爐膛風(fēng)量30%信號(hào)生成信號(hào)生成爐膛風(fēng)量爐膛風(fēng)量30%MFT的信號(hào)流圖的信號(hào)流圖60主燃料跳閘的功能安全評(píng)估主燃料跳閘的功能安全評(píng)估風(fēng)量小觸發(fā)風(fēng)量小觸發(fā)MFT的的SIS組成組成SIF傳感器部分傳感器部分邏輯部分邏輯部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)風(fēng)量小風(fēng)量小觸發(fā)觸發(fā)MFT測(cè)量左側(cè)二次風(fēng)流測(cè)量左側(cè)二次風(fēng)流量的量的3臺(tái)差壓變送臺(tái)差壓變送器（器（2oo3），），測(cè)量右側(cè)二次風(fēng)流測(cè)量右側(cè)二次風(fēng)流量的量的3臺(tái)差壓變送臺(tái)差壓變送器（器（2oo3），），測(cè)量測(cè)量6臺(tái)磨煤機(jī)入臺(tái)磨煤機(jī)入口一次風(fēng)流量的口一次風(fēng)流量的12臺(tái)差壓變送器（分臺(tái)差壓變送器（分6組，組，1oo2）DPU1，DPU1

31、0，DPU12，DPU13，DPU14；DPU10中的中的AI模件模件A1、A2、A3（2oo3），），DO模件模件B5、E2、F2（2oo3）；）；DPU12/13/14中的中的AI模件模件A1、A2（1oo2），），B1、B2（1oo2）；）；DPU1中的中的DI模件模件B5、C3、D1（2oo3），），DO模件模件B4、C4、C5（2oo3）。）。硬跳閘回路，采用失電動(dòng)作硬跳閘回路，采用失電動(dòng)作方式；方式；電氣開(kāi)關(guān)柜；電氣開(kāi)關(guān)柜；6臺(tái)磨煤機(jī)、臺(tái)磨煤機(jī)、6臺(tái)給煤機(jī)、臺(tái)給煤機(jī)、2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、2臺(tái)給水泵；臺(tái)給水泵；過(guò)熱器、再熱器減溫水相關(guān)過(guò)熱器、再熱器減溫水相關(guān)電動(dòng)門(mén)共電動(dòng)門(mén)共10

32、個(gè)；個(gè)；燃油進(jìn)油快關(guān)閥、燃油回油燃油進(jìn)油快關(guān)閥、燃油回油快關(guān)閥、燃油泄漏試驗(yàn)閥；快關(guān)閥、燃油泄漏試驗(yàn)閥；6磨煤機(jī)各分離器出口風(fēng)粉磨煤機(jī)各分離器出口風(fēng)粉關(guān)斷門(mén)共關(guān)斷門(mén)共24個(gè)；各油角閥共個(gè)；各油角閥共32個(gè)。個(gè)。61主燃料跳閘的功能安全評(píng)估主燃料跳閘的功能安全評(píng)估SIL的確定的確定部件部件12二次風(fēng)二次風(fēng)FT（2oo3）059318861720.10.3一次風(fēng)一次風(fēng)FT（1oo2）059318861720.1AI模件模件(1oo2)31452060.025AI模件模件(2oo3)31452060.0250.3DO模件（模件（2oo3）16121730.0250.3DI模件（模件（2oo3）231636150.0250.3DPU109169412514通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)1757515892 第一層跳閘繼電器第一層跳閘繼電器21931040第二層跳閘繼電器第二層跳閘繼電器661011截止閥截止閥0201144224電動(dòng)執(zhí)行器電動(dòng)執(zhí)行器4619052510388SD SU DD DU avgPFD41.859 10 57.746 10 76.619 10 61.588 10 77.972 10 63.975 10 52.753 10 44.042 10 41.752 10 54.826 10 49.823 10 31.719