基于共因失效的系统可靠性分析.pdf

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1、第52卷第4期2016年8月石油化工自动化AUTOMATl0NINPETR0一CHEMICALINDUSTRYV01．52，No．4August，2016基于共因失效的系统可靠性分析朱春丽，王浩，杨金丽(中海油研究总院，北京100028)摘要：详细介绍了共因失效的定义和预测共因失效的p模型，说NT衡量共因失效的p因子的估算方法，阐述了共因失效对系统可靠性的影响。通过典型的案例分析表明：考虑了共因失效后，系统的安全性和可靠性会降低。最后提出了降低和减少共因失效的措施。关键词：共因失效p模型可靠性中图分类号

2、：TP273文献标志码：A文章编号：1007—7324(2016)04—0010-03SystemReliabilityAnalysisBasedonCommonCauseFailureZhuChunli，WangHao，YangJinli(CNOOCResearchInstitute，Beijing，100027，China)Abstract：Thedefinitionofcommoncausefailureand8modelforcommoncausefailurepredictionareintr

3、oducedindetail．Theestimationcalculationmethodfor“B”factoriSexplained．Theimpactofcommoncausefailureonreliabilityofsystemisexpounded．Itisconcludedthesystemsafetyandreliabilityarereducedwithconsiderationofcommoncausefailurethroughtypicalcasestudy．Countermea

4、surestoreduceandeliminatecommoncausefailureareputforward．Keywords：commoncausefailure；pmodel；reliability当前安全性和可靠性已经成为了系统设计的重要指标。一个安全可靠的系统可以缩短停机时间、减少维修成本、降低投资风险等，从而创造最大的经济效益。为了提高系统的可靠性，冗余容错的设计经常可见，但是在对现场设备进行了研究后发现，尽管采用了冗余容错设计，系统实际的可靠性也要比PFD，MTTF可靠性模型预测的要低。

5、这是因为一些共因失效导致了1个以上冗余设备的失效。如果没有适当考虑共因失效的影响，可靠性和安全性模型会得到过于乐观的结果L1j。1共因失效共因失效定义为由同一种原因导致的1个以上的相同的部件、模型、单元或者系统发生的失效uJ。共因失效是由共享的根源导致的部件失效，而不是因为系统中其他部件的失效联带引发的。根源一般指的是共享的环境尘埃、空气湿度、无线电射频干扰等。共因失效抵消了容错系统的优点，当一个模件发生失效时，由于容错系统同时配备了2个以上的相同的模件，可以避免系统发生失效，但如果一个根源导致2个以上

6、相同的模件同时发生故障，那么容错系统也会发生故障。举例来说，某没有经验的工程师发现某个“2003”设计的压力变送器读数偏低后，采用了错误的程序重新校准了3个变送器，并设置了错误的量程，这样即使压力变化到需要停机的范围，这3个变送器也都不会传送正确的信号，对于失效就是由于错误的校准程序导致的变送器的共因失效。2共因失效p模型对于安全系统来说，共因失效时一个重要的特性。ANSI／ISAdT】珏4．02中介绍了几种共因失效模型，其中卢模型很简单，也是目前最常用的处理共因失效的模型。该模型有一个主要的假设，假如

7、某一部件失效，该失效以概率卢引起所有此类型的部件失效，并且该特定部件独立失效的概率为1一p比J。利用卢因子将故障率A分为共因失效部分Ac和一般失效部分AN，用以下公式表示：Ac一触(1)稿件收到日期：2016—03-24。作者简介：朱春丽(1983一)，女，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，现就职于中海油研究总院工程研究设计院，主要从事海洋石油平台的过程控制系统、紧急关断系统、火气探测系统的研究与设计，任工程师。第4期朱春丽等．基于共因失效的系统可靠性分析AN一(1

8、一J臼)A(2)2．1卢因子的估计由卢因子衡量的共因失效的强度在很大程度上取决于物理上和电气上的实现。采用物理隔离和电气隔离的设备遭受共因应力的可能性较少，这将减少卢因子，而多样性的设计会减少卢因子而提高强度，这些因素结合可以大幅减少p因子。一种简化的评估方法见表1所列，可以利用对系统实现方案进行的定性评价来评估p因子‘川。表1一种简化的p因子评估方法2．2p因子估算案例冗余PLC由安装在不同机柜中的冗余控制器实现，通过不同的电源和电流隔离