雙三重冗余容錯系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)和安全性研究.pdf

1、安全儀表系統(tǒng)（Safety Instrument System，SIS）被廣泛應(yīng)用于石油化工、機(jī)械、鐵路等行業(yè)以提高控制安全水平。特別地，石化領(lǐng)域?qū)IS的安全性和可用性都提出了很高的要求，因?yàn)樗鼈兌寂c企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。目前中國的SIS市場基本被國外產(chǎn)品占領(lǐng)，這不利于我國產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益。因此，基于石化領(lǐng)域，對SIS進(jìn)行研究具有重要意義。
　　本文基于石化行業(yè)SIS，提出了一個(gè)雙三重冗余容錯系統(tǒng)架構(gòu)，并對系統(tǒng)進(jìn)行了

2、安全性研究。首先，采用了雙三重設(shè)計(jì)和冗余容錯設(shè)計(jì)提升系統(tǒng)的安全性和可用性，提出雙機(jī)雙工工作方式解決了傳統(tǒng)安全儀表系統(tǒng)雙機(jī)熱備工作方式帶來的功能安全擾動問題。然后，本文對冗余容錯系統(tǒng)的安全性建模方法進(jìn)行了研究，綜合考慮了多種失效模式和多個(gè)安全影響因子，計(jì)算了系統(tǒng)的平均危險(xiǎn)失效率、平均安全失效率和平均可用率。接下來，提出了具有轉(zhuǎn)移狀態(tài)的馬爾可夫模型并將它與可靠性框圖結(jié)合起來對系統(tǒng)建模，極大地簡化了建模過程而且能動態(tài)反映系統(tǒng)所有安全性能。對這

3、種建模方法進(jìn)行應(yīng)用拓展，解決了復(fù)雜冗余容錯系統(tǒng)建模困難的問題。最后，用提出的安全性建模方法對雙三重冗余容錯系統(tǒng)進(jìn)行安全性建模和分析，并將該系統(tǒng)的安全性能和典型冗余容錯系統(tǒng)進(jìn)行對比。結(jié)果表明，雙三重冗余容錯系統(tǒng)能滿足石化領(lǐng)域要求的安全完整性等級，并且比典型冗余容錯系統(tǒng)具有更好的可用性。
　　本文的冗余容錯系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)權(quán)衡了安全性和可用性，對提高石化生產(chǎn)的安全水平和效率具有積極意義。此外，本文的安全性研究方法可用于計(jì)算SIS的可靠性數(shù)