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安全相关系统(低要求运行模式)的安全性评估示例-基于IEC61508、GB/T 20438标准

        

        1、安全相关系统概述

        某系统属于安全系统,设计时初步确定其安全功能要求为SIL2,并且在初步评估时选择的系统架构是一组表决架构为2oo3的3个模拟压力传感器。逻辑子系统是配置为冗余1ooD的PE系统,用于驱动1个停机阀和1个通风阀。为了达到安全要求,需要操作、控制通风阀和停机阀(数据来源于IEC 61508)。 安全相关系统(低要求运行模式)的安全性评估示例

        2、功能安全模型建模

        根据上述设计信息,使用PosVim的功能安全分析模块建立该安全系统的模型。安全系统的传感器子系统使用2oo3架构模型建立,逻辑子系统使用2个1oo2D架构模型建立,最终元件子系统(通风阀、停机阀)使用2个1oo1架构的架构模型建立。各组成部分的参数如下。 安全相关系统参数

安全相关系统(低要求运行模式)的安全性评估示例

安全相关系统(低要求运行模式)的安全性评估示例

        3、功能安全分析评估与设计优化

        根据所建立的模型,计算出PFDs=1.34X10E-2。与IEC61508标准给出的不同安全完整性等级的PFD要求值比较,该安全系统属于安全完整性等级1,与原来的设计要求不符合,需要进行调整、优化。

        优化方案1:为了改进系统使其满足安全完整性等级2的要求,进行了两个方法的设计改进。第一个是将检测测试时间间隔周期由原来的1年改为6个月(4380小时)。 安全相关系统设计方案优化后的安全评估结果

安全相关系统设计方案优化后的安全评估结果

        修改模型的检测周期参数之后,重新计算,得到的PFDs=6.7X10E-3。与IEC61508标准给出的不同安全完整性等级的PFD要求值比较,该安全系统属于安全完整性等级2。符合安全设计要求。

        需要注意的是,采用该设计方案,尽管系统结构没变,但是检测周期调整之后,会对维护成本有一定影响,需要与其他可选的方案进行综合权衡。

        优化方案2:同时,也提出了另外一种修改设计方案。通过分析可知,1oo1停机阀的可靠性与设备相比较,其可靠性较低。因此,可通过调整停机阀的结构以达到提高可靠性的目的。将停机阀的架构模型由原来的1oo1架构改为1oo2架构。在软件中将停机阀的架构模型调整为1oo2之后,重新计算该安全系统的PDFs=5.6X10E-3。与IEC61508标准给出的不同安全完整性等级的PFD要求值比较,该安全系统属于安全完整性等级2,符合安全设计要求。

        需要注意的是,采用该方案(停机阀的架构模型由原来的1oo1架构改为1oo2架构),由于增加了冗余设备,也会增加系统的成本。 安全相关系统设计方案优化后的安全评估结果

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