本文關鍵詞：渣油加氫裝置安全完整性等級設計方法研究

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【摘要】：安全儀表系統(tǒng)(Safety instrumented system, SIS)是渣油加氫裝置中常用的一類安全控制相關系統(tǒng),SIS系統(tǒng)能夠有效地防止事故發(fā)生以及降低事故后果嚴重度。然而,在SIS系統(tǒng)的實際應用中,經(jīng)常出現(xiàn)拒動作或誤跳車等問題,導致其失去安全功能。為了有效地避免SIS系統(tǒng)的拒動作與誤跳車,本論文以渣油加氫裝置常見設備SIS系統(tǒng)設計相關數(shù)據(jù)庫為基礎,提出用于防止SIS系統(tǒng)拒動作和誤跳車的安全完整性等級設計方法。方法由兩個方面組成：基于經(jīng)驗的SIL(Safety Integrity Level)等級設計和基于風險定量計算的SIL等級設計。基于經(jīng)驗的SIL設計中,方法基于渣油裝置已經(jīng)成熟應用的SIS設計包中的經(jīng)驗SIS信息得到SIS數(shù)據(jù)庫,以及相應SIF信息數(shù)據(jù)庫信息,進行SIL等級的設計。在基于風險定量計算的SIL等級設計中,方法基于CCPS或Oracal數(shù)據(jù)庫中關于石化裝置常見的初始事件失效數(shù)據(jù)庫和保護層失效數(shù)據(jù)庫,使用保護層分析(LOPA)方法進行計算,確定SIL等級。方法共分為四個部分：(1)首先,進行裝置的風險辨識,即利用HAZOP分析方法對渣油加氫裝置進行HAZOP分析,找出風險等級較高的單元以及導致風險的原因、后果、風險等級、已有措施、建議措施等。(2)基于經(jīng)驗的SIL設計,根據(jù)高風險單元的設備類型和名稱,找出該單元常用的SIS信息以及SIF信息,辨識基于經(jīng)驗的SIL等級,并使用故障樹模型、可靠性框圖(RBD)模型以及馬爾可夫模型分析法(Markov)驗證SIL等級。(3)基于風險定量計算的SIL設計,綜合運用HAZOP/LOPA分析,結合風險矩陣分析和ALARP原則,得到基于定量計算的SIL等級,并利用(2)中驗證方法進行SIL等級驗證。(4)對比總結(2)和(3),最終完成系統(tǒng)的SIL等級確定和SIS設計。根據(jù)以上方法,本論文基于Foxtable軟件平臺,開發(fā)了SIL-ASSIST安全完整性等級設計SIL設計軟件,軟件突出強調了經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫在SIL設計中的重要作用,把已有的設計經(jīng)驗引入SIL的設計,可以使得設計結果和工程實際應用更加貼合。最后,本論文將方法和軟件應用于渣油加氫裝置設備的SIL設計中,并以汽提塔和加氫進料泵SIS系統(tǒng)設計為例,說明了方法與軟件的實際應用過程。結果顯示,本論文提出的SIL等級設計方法與軟件能夠在一定程度上避免SIS的拒動作與誤跳車,保證渣油加氫裝置的安全。
【關鍵詞】：安全儀表系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫 安全完整性等級 HAZOP/LOPA分析 渣油加氫裝置
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE96
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 課題來源及論文研究背景15-16
• 1.1.1 課題來源15
• 1.1.2 安全完整性等級設計方法的研究背景15-16
• 1.2 安全完整性等級設計方法的研究意義16
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀16-23
• 1.3.1 風險辨識方法國內外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 SIL等級辨識國內外研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.3 SIL驗證國內外研究現(xiàn)21
• 1.3.4 SIL設計軟件的研究現(xiàn)狀21-23
• 1.4 論文研究目的23-24
• 1.5 論文的創(chuàng)新點24-25
• 1.6 論文結構25-27
• 第二章 基于經(jīng)驗與風險定量計算的渣油加氫裝置安全完整性等級設計方法介紹27-33
• 2.1 基于經(jīng)驗的渣油加氫裝置安全完整性等級設計28-29
• 2.2 基于風險定量計算的渣油加氫裝置安全完整性等級設計29-30
• 2.3 渣油加氫裝置系統(tǒng)的安全完整性等級設計30-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第三章 基于經(jīng)驗的渣油加氫裝置安全完整性等級設計33-59
• 3.1 渣油加氫裝置安全儀表系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的構建33-49
• 3.1.1 渣油加氫裝置安全儀表系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基本信息34-35
• 3.1.2 渣油加氫裝置安全儀表功能詳細信息數(shù)據(jù)庫35-49
• 3.2 基于經(jīng)驗的渣油加氫裝置安全完整性等級設計流程49-57
• 3.2.1 渣油加氫裝置高風險偏差的辨識49-53
• 3.2.2 基于安全儀表系統(tǒng)經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫的原料油緩沖罐安全完整性等級辨識53-55
• 3.2.3 渣油加氫裝置原料油緩沖罐液位低SIF安全完整性等級驗證55-57
• 3.3 本章小結57-59
• 第四章 基于風險定量計算的渣油加氫裝置安全完整性等級設計59-73
• 4.1 渣油加氫裝置高風險偏差的辨識59-62
• 4.2 基于風險定量計算的渣油加氫裝置安全完整性等級辨識62-71
• 4.2.1 偏差可容忍性發(fā)生率的確定62-65
• 4.2.2 偏差經(jīng)過保護層后的發(fā)生率確定65-71
• 4.2.3 確定安全完整性等級71
• 4.3 安全完整性等級驗證71
• 4.4 渣油加氫裝置安全完整性等級設計方法實施程序71
• 4.5 本章小結71-73
• 第五章 軟件的結構及應用73-93
• 5.1 軟件的結構73-75
• 5.1.1 危險與可操作性分析73-74
• 5.1.2 基于經(jīng)驗的渣油加氫裝置安全完整性等級設計74
• 5.1.3 基于風險定量計算的渣油加氫裝置安全完整性等級設計74-75
• 5.1.4 安全儀表系統(tǒng)相關數(shù)據(jù)庫75
• 5.2 渣油加氫裝置說明75-77
• 5.2.1 汽提塔工藝說明75-76
• 5.2.2 加氫進料泵工藝說明76-77
• 5.3 汽提塔安全完整性等級設計77-92
• 5.3.1 汽提塔危險與可操作性分析77-78
• 5.3.2 基于經(jīng)驗的汽提塔安全完整性等級設計78-87
• 5.3.3 基于風險定量計算的汽提塔安全完整性等級設計87-91
• 5.3.4 汽提塔安全完整性等級設計結果91-92
• 5.4 加氫進料泵安全完整性等級設計92
• 5.5 本章小結92-93
• 第六章 總結與展望93-95
• 6.1 總結93-94
• 6.2 展望94-95
• 參考文獻95-99
• 附錄99-107
• 致謝107-109
• 研究成果和發(fā)表的學術論文109-111
• 作者和導師簡介111-112
• 附件112-113

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本文編號：1078373