[发明专利]一种基于马尔可夫Markov模型的SIL验算方法

说明书

本发明公开了一种基于马尔可夫Markov模型的SIL验算方法，包括用户基于SIL验算系统建立的多个项目，项目中均包含任意数量的SIF，每个SIF都可进行SIL验算，验算系统具有安全要求规范的制定功能，支持自定义SIL验算的模板。本发明的有益效果：可以对石化装置安全仪表系统进行SIL等级评估,将为石化装置的“安全、稳定、长周期、满负荷”提供技术支撑,同时还可在安全评估新技术、新方法方面取得创新成果，利用该系统能够完成石油石化装置安全仪表系统SIL等级验算,合理有效地设置安全仪表系统,减少非计划停车次数,保证装置安全生产,取得了较好的技术效果。

技术领域

本发明涉及石油和天然气、化工以及制药等流程行业安全仪表系统可靠性评估技术领域，具体为一种基于马尔可夫Markov模型的SIL验算方法。

背景技术

安全仪表系统SIS是由仪表构成的安全相关系统，也称之为仪表型安全相关系统，或执行安全功能的仪表系统。SIS—词源于国际电工协会在2003年颁布的IEC61511标准，其中文译名安全仪表系统源于中国石化行业标准SH/T3018-2003。安全仪表系统是专门用于危险场所联锁和紧急事故停车的控制系统。它和普通工艺过程控制的DCS和PLC的本质区别在于，其功能是在事故和故障状态下(包括装置事故和控制系统本身发生故障时)， 使装置能够安全停车，并处于安全状态下，从而避免灾难的发生，即避免对装置人员的伤害及对环境的影响等，因而安全仪表系统本身必须是故障安全型(Fail to Safe)的，系统的硬件和软件的可靠性都要求很高。

随着石油和天然气、化工以及制药等流程性企业的装置大型化，对自动化水平的要求也越来越高。装置要在满负荷下长期稳定运行，对于设备、仪表和控制系统都是一个挑战。石油石化装置高温、高压，涉及物料易燃、易爆，安全联锁系统的设计必须做到安全可靠。石油石化装置典型事故案例分析表明，绝大多数事故的发生都与安全联锁系统的设置有关。尽管大多数装置均安装了安全联锁系统，但由于安全联锁系统设置的针对性、合理性、有效性等方面的问题造成当灾难性 事故发生时安全联锁系统却失去了作用。如何确保装置合理、有效地设置安全仪表系统，实现安全联锁系统的功能安全，保障装置安全生产，已经成为目前迫切需要解决的问题。

IEC61508和IEC61511标准的颁布实施后，国际上对于安全仪表系统可靠性研究有了很大的发展。有很多利用IEC61508和IEC61511标准对安全仪表系统进行SIL(SafetyIntegrity Level)等级评估的机构，如德国TUV、美国的EXIDA等机构。欧盟针对安全仪表系统进行SIL安全完整性等级评估开始了一些研究项目，如欧洲协作项目 SIFI61508；该项目通过安全仪表系统改善过程工业的安全水平，为欧盟提供统一的实施 IEC61508标准指南。一些国外DCS和SIS生产商也开展安全仪表系统等级的相关研究，如Honeywell、Siemens等公司。

我国安全仪表系统功能安全理念应用起步较晚，相应的风险评估和SIS应用缺乏美国0SHA29CFR1910. 119和欧洲Seveso II Directive那样的相关法律法规基础，不过，经过业界的努力，功能安全理念越来越受到重视，并努力将SIL安全完整性等级要求纳入到工程实践中。国内目前已经有一些单位在进行安全仪表系统SIL安全完整性等级评估研究。

安全仪表系统SIL安全完整性等级评估技术是一种基于风险的SIL安全完整性等级的验证技术，其涉及危险分析和风险分析，其核心技术主要有：SIF （安全仪表功能）功能辨识、SIL安全完整性等级确定（HAZOP）、 SIL安全完整性等级验证、MTTFs计算、检验测试周期PTI确定等级。在评估过程中涉及危险、风险 分析、可靠性建模分析及大量数据计算，这个过程靠人工是无法完成的。目前国内尚没有针对石化装置，具有HAZOP分析、SIL安全完整性等级确定（LOPA）、SIL安全完整性等级验证、误动率MTTFs计算并且可以自定义分析模板等功能的计算机系统报道。

发明内容