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步的同時，也增大了災難性事故的概率。為了提高工業(yè)生產的安全性，安全儀表系統(tǒng)(SIS，safety Instrumented System)開始應用在不同領域，保護人員免受危害。為了降低災難的發(fā)生頻率，保證生產的安全運轉，有效地對安全儀表系統(tǒng)進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，但是模型的應用往往要基于一定的假設，這種假設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。
　　 2．針對循環(huán)氫加熱爐的火災和爆炸危險性高等問題，利用MarkovSIL軟件，結合風險圖分析技術，通過改變設備的冗余、測試周期等措施設計了滿足相應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)獨立設計和結合設計等不同方案，提出了1002結構雙通道失效參數(shù)不同情況下的馬爾可夫建模方法。針對非理想檢測修復情況，通過改變模型的狀態(tài)和轉移矩陣P，提出了馬爾可夫模型的改進方案。對非理想檢測情況下的Markov建模有