基于马尔可夫过程的快速SIL验证方法研究

2021-10-09崔铭芳杜炘洁

自动化仪表 2021年9期

付进,张渺,崔铭芳,杜炘洁

(中国石油西南油气田分公司安全环保与技术监督研究院,四川成都,610041)

0 引言

近年来，社会对工业过程安全日益重视，安全仪表系统的应用也越来越普遍。为保证新建或改造的安全仪表系统能够满足现有的生产工艺需求，将生产风险控制在合理、可接受的范围内，需要对安全仪表系统开展安全完整性等级(safety integrity level，SIL)评价[1]。这也是完整性管理体系中的重要环节[2]。目前，常用的方法主要包括可靠性框图[3]、故障树[4]、马尔可夫(Markov)模型法[5-6]等。其中，Markov模型法对安全仪表系统的各方面因素考虑全面。但该方法运算量大，时间成本相对较高。尤其在安全性能要求高的高冗余系统(例如大型高含硫天然气净化厂的安全仪表系统)中，Markov模型法的缺陷将被进一步放大，因此并未得到广泛应用。

郭海涛等[7]通过对状态转移矩阵预先迭代相乘来降低计算量；Brissaud等[8]通过部分测试和全面测试的试验分析，提出一种简化的计算方法；王海清等[9]提出一种多阶段马尔科夫模型简化算法。这些方法在一定程度上减少了计算量，但其实质都是通过数学近似来简化运算，从而引入了计算误差。因此，本文以Markov过程理论为基础，提出了快速马尔可夫方法(rapid Morkov,R-Markov)。该方法在保证计算精度的前提下显著降低时间成本，能够应用于大规模的安全仪表系统的SIL验证。