2017年6月
石油化工自动化
AUTOMATIONINPETRO-CHEMICALINDUSTRY
基于故障树的SIS可用性分析
徐飞，谭壮壮
（中国石油海洋集团工程有限公司，北京100028）
Vol.53, No.3 June,2017
摘要：安全失效概率(PFS)是衡量安全仪表系统(SIS)性能优劣的重要指标之一，在阐述SIS表决结构的设计待性及其可用性关系基瞻上，研究了基于故障树SIS表决结构的可用性关系，并通过其体实例进行验证，研究结果表明：表决结构故障树可
用性与设计特性不能完全相符，更加准确的可用性模型尚需进一步研究，关键词：安全仪表系统故障树可用性安全失效概率表决结构
中图分类号：TP273
文献标患码：A
文章编号：10077324(2017)03-004103
Availability Analysis Based on Fault Tree for Safety Instrumented System
XuFei,Tan Zhuangzhuang
(China National Petroleum Offshore Engineering Co, Ltd., Beijing, 100028, China)
Abstract: Probability of failing safety is one of important indicators to measure performance of safety instrumented system (SIS). Based on expounding of design characteristics and availability of SIS voting configurations,the availability of SIS voting configurations based on fault tree analysis (FTA) is studied. It is verified with some special actual cases, The results show the availability of SiS voting configurations is not completely consistent with design characteristics, More accurate availability model needs to be further studied.
Key words: safety instrumented system (SIS); fault tree analysis (FTA); probability of failing safety (PFS);voting configurations
安全仪表系统(SIS)已广泛应用于石油、化工及冶金等行业中，是保障生产安全的重要措施，其安全性和可用性是衡量SIS性能优劣的两大重要指标[H]。因安全性直接反应了SIS生产安全有效的防护能力，是设计SIS的前提条件，也是诸多学者研究的对象，但在实际应用中，人们希望SIS也具有一定的可用性，若系统可用性差，将使生产无法正常进行，从面造成巨大的经济损失34)。因此，对SIS进行可用性定量研究也有定的意义。
安全失效概率(PFS)是可用性的具体量化指标，其定量计算模型主要通过可靠性框图法、故障树法和马尔科夫（Markov）模型法三种方法建立[24]，在实际工程应用中，可靠性框图计算简单但是精确度不高；Markov模型虽然精确度高且能反应系统的动态性能，但当系统较大或系统状态较多时，模型的建立和计算都会变的异常复杂；故障树因模型计算量及精确度都较为均衡面在实际中应用较广。
表决结构故障树可用性模型在文献[5]、文献[6]中进行了主要描述，本文基于SIS表决结构设计特性的可用性关系，对文献[5]、文献[6]所述的
万方数据
故障树可用性模型进行分析研究。
SIS表决结构设计特性可用性分析
SIS常见表决结构主要有“1oo1”，“1002”，“2002”，“2003”，其主要设计特性；“1001"结构是 1个最小的系统，不具备容错的能力，对设备的各种失效模式没有保护能力，如果通道发生检测到的安全失效或未检测到的安全失效，系统就将发生安全失效；“1002"结构系统危险失效概率很低，但是安全失效概率却增大了，任一通道的安全失效会造成系统的安全失效，容易造成受控系统的误停车；“2002"结构将2个通道的输出并联，这样可以保护单一通道的安全失效不致使系统的安全失效； 0 以确定当前系统的输出[5]。
在实际应用中，“1oo1"表决结构安全性相对较
稿件收到日期：2017-02-03，修改稿收到日期：2017-03-14。作者简介：徐飞(1984--），男，安微桐城人，2009年毕业于中国石油大学(北京)控制理论与控制工程专业，获硕士学位，现就职于中国石油集团海洋工程有限公司，从事海上石油平台仪表电气设计工作，任工程师。