基本介紹
內容簡介,編輯推薦,圖書目錄,作者簡介,
內容簡介
《安全儀表系統的功能安全》是由陽憲惠，郭海濤編寫的一本書籍。本書以石油化工等流程工業中廣泛採用的安全儀表系統為對象，介紹安全儀表系統功能安全的相關理論、方法與技術。以安全生命周期為主線，圍繞在設計、實施、評估、運行、維護環節如何提高安全儀表系統的安全性、可用性展開討論。介紹了功能安全的概念和基本術語；安全儀表系統的組成、冗餘結構、典型解決方案；失效模式、失效數據。闡述了系統風險分析、可靠性建模、安全完整性水平選擇的相關方法。提供了典型石化單元安全儀表功能的設計、分析、性能指標計算，以及改進設計的相關示例。
本書力圖內容深入淺出，圖文並茂，在講述功能安全基本原理方法的同時，也注重與工程實際套用相結合。
編輯推薦
本書力圖內容深入淺出，圖文並茂，在講述功能安全基本原理方法的同時，也注重與工程實際套用相結合。
本書可作為高等院校自動化類專業、與安全儀表系統相關的理工科其他專業的教學參考書，也可作為安全儀表系統設計人員、流程丁業安全技術人員的培訓教材或參考書。
圖書目錄
第1章 安全儀表系統概述
1.1引言
1.2 安全儀表系統及其構成
1.3 安全儀表系統與基本過程控制系統
1.4 功能安全
1.5 安全生命周期
1.5.1安全生命周期的各項活動
1.5.2 分析階段
1.5.3實現階段
1.5.4運行階段
1.6 安全生命周期概念的特點
1.7 保護層
第2章系統風險分析
2.1 危險與風險
2.2 後果分析
2.2.1定性方法
2.2.2 半定量方法
2.2.3 事故的統計分析
2.2.4 定量方法：泄漏現象建模
2.3 可能性分析
2.3.1統計分析
2.3.2 故障傳播模型法
2.3.3 可能性分析實例
2.4保護層分析(LOPA)
2.4.1LOPA概述
2.4.2 保護層和減緩事件
2.4.3LOPA的量化
2.4.4 典型的保護層
2.4.5 多重的初始事件
2.5 確定安全功能
2.5.1常用的危險分析與風險識別
2.5.2根據PHA報告確定SIF
2.5.3根據丁程文檔確定sIF
第3章安全完整性水平及其選擇
3.1 安全完整性水平SIL
3.2 可容忍風險
3.3必要的風險降低和sIL的關係
3.4風險矩陣
3.5風險圖
3.6風險矩陣和風險圖的校準
3.7SIL分配
第4章安全功能要求與安全完整性要求的規範
4.1 不正確規範造成事故的原因
4.1.1管理制度
4.1.2工作內容
4.1.3 評估時間的安排
4.1.4 關鍵人員的協同參與
4.1.5 明確職責
4.1.6 培訓與工具的支持
4.1.7 規範的複雜性
4.1.8規範文檔的完整性
4.1.9 文檔的最終評審
4.1.10 規範的修改
4.2 IEC61511中的安全規範要求
4.3 規範的文檔要求
第5章可靠性模型與失效數據
5.1 安全儀表功能的失效模式
5.1.1危險失效
5.1.2 安全失效
5.1.3 通報失效
5.1.4 無影響失效
5.1.5檢測到和未檢測到的失效及診斷覆蓋
5.1.6 共因失效
5.2設備失效模式的分類
5.3可靠性指標定義
5.3.1可靠性
5.3.2有效性
5.3.3平均無故障時間
5.3.4平均修復時間和維修率
5.3.5平均故障間隔時間
5.3.6失效率
5.3.7安全失效機率（PFS）和要求時失效機率（PFD）
5.3.8平均無安全故障時間（MTTFS）和平均無危險故障時間（MTTFD）
5.4可靠性建模
5.4.1可靠性框圖
5.4.2故障樹分析
5.4.3馬爾可夫模型
5.5失效數據
5.5.1工業失效資料庫
5.5.2失效模式和診斷有效性數據
5.5.3具體設備的失效數據
5.5.4失效數據比較
5.5.5失效數據未來的發展
第6章安全儀表系統的冗餘結構
6.1控制器的基本組成
6.21oo1：單通道系統
6.2.11oo1的PFD故障樹
6.2.21oo1的PFS故障樹
6.2.31oo1的馬爾可夫模型
6.31oo2：雙通道系統
6.3.11oo2的PFD故障樹
6.3.21oo2的PFS故障樹
6.3.31oo2的馬爾可夫模型
6.42oo2：雙通道系統
6.4.12oo2的PFD故障樹
6.4.22oo2的PFS故障樹
6.4.32oo2的馬爾可夫模型
6.51oo1D：雙通道系統
6.5.11oo1D的PFD故障樹
6.5.21oo1D的PFS故障樹
6.5.31oo1D的馬爾可夫模型
6.62oo3：三通道系統
6.6.12oo3的PFD故障樹
6.6.22oo3的PFS故障樹
6.6.32oo3的馬爾可夫模型
6.71oo2D結構
6.7.11oo2D的PFD故障樹
6.7.21oo2D的PFS故障樹
6.7.31oo2D的馬爾可夫模型
第7章功能安全的相關因素
7.1安全管理
7.1.1工作內容與時間安排
7.1.2人員
7.1.3人員之間的交流
7.1.4文檔編制
7.2硬體
7.2.1故障安全型系統和非故障安全型系統
7.2.2失效模式
7.2.3系統診斷
7.2.4最小化共因失效
7.2.5機櫃尺寸和布局
7.2.6環境
7.2.7電源
7.2.8接地
7.2.9開關和繼電器的選擇
7.2.10旁路
7.2.11功能測試
7.2.12保全性
7.2.13人機接口
7.3軟體
7.3.1軟體生命周期
7.3.2程式和語言類型
7.3.3軟體性能的量化問題
7.3.4測試軟體
第8章安全儀表功能的典型解決方案
8.1概述
8.2結構約束
8.2.1IEC61508中的結構約束
8.2.2IEC61511中的結構約束
8.3SIL1的典型結構
8.4SIL2的典型結構
8.5SIL3的典型結構
8.6各種方案的硬體共同事項
第9章安全儀表系統的功能測試
9.1安全功能的功能測試
9.2測試頻率
9.3測試職責
9.4測試條件與過程
9.5文檔記錄
第10章安全生命周期成本
10.1安全成本與經濟效益
10.2固定成本
10.2.1系統設計成本
10.2.2購置成本
10.2.3安裝成本
10.2.4啟動成本
10.3運行成本
10.3.1工程更改
10.3.2消耗成本
10.3.3固定維護成本
10.4系統失效成本
10.4.1基於時間的失效成本
10.4.2基於事件的失效成本
10.5資金的時間價值
10.5.1貼現率
10.5.2現值
10.5.3年金
10.6安全儀表系統生命周期成本
第11章循環氫加熱爐安全儀表功能的設計與分析
11.1循環氫加熱爐的安全儀表系統設計
11.1.1加氫裂化裝置簡介
11.1.2循環氫加熱爐的安全儀表功能
11.1.3循環氫加熱爐安全儀表系統的組成
11.2燃氣壓力安全儀表系統的功能安全分析
11.2.1安全控制的風險矩陣
11.2.2燃氣壓力安全儀表功能的SIL選擇
11.2.3安全性能的指標計算
11.3燃氣壓力安全儀表系統基於感測器的改進設計
11.3.1感測器全冗餘的1oo2改進方案
11.3.2感測器全冗餘的2oo2改進方案
11.3.3感測器簡化配置的改進方案
11.4燃氣壓力安全儀表系統基於執行機構的改進設計
11.4.1執行器冗餘配置
11.4.2執行器非冗餘配置
11.5基於測試周期的改進
11.5.1測試周期縮短到半年
11.5.2測試周期縮短到3個月
11.5.3執行器自檢與縮短測試周期
11.5.4關於選擇失效率小的儀表
11.5.5關於執行器改進方案的結果分析
11.6改進設計小結
第12章採油平台典型安全儀表系統分析
12.1採油平台SIS簡介
12.2SIF確定與SIS的組成
12.3SIL的確定
12.4分析與改進
附錄A機率基礎
A1古典機率
A2統計機率
A3機率的性質
A4機率的加法運算
A5條件機率
A6全機率公式
A7貝葉斯公式
A8事件獨立性
附錄B連續時間馬爾可夫建模
B1單一不可維修組件
B2單一可維修組件
B3有限狀態機率
B4多失效模式
附錄C安全數據示例
C1一般信息
C2失效率數據
C3套用示例
作者簡介
陽憲惠，女，湖南澧縣人．清華大學自動化系教授，博士生導師。長期從事過程控制、安全儀表系統的功能安全管理、工業數據通信與控制網路、統計過程控制等方面的教學與科研工作。作為課題負責人．承擔並完成了國家科技攻關、國家自然科學基金課題、863套用基礎研究項目及橫向合作課題等多項。在國內外學術會議、刊物上發表論文近百篇。主編出版的著作有《現場匯流排技術及其套用》，《多變數統計過程控制》，《工業數據通信與控制網路》，《計算機網路》等。
