融合誤跳車的安全儀表系統(tǒng)測(cè)試周期優(yōu)化流程

王海清 毛奇 張鴻志 馬佳雯

摘要：安全儀表系統(tǒng)（SIS）的驗(yàn)證測(cè)試周期對(duì)油氣生產(chǎn)安全具有重大影響，目前IEC標(biāo)準(zhǔn)推薦的方法僅限于考慮平均需求失效概率的需要，且采用的名義失效率與現(xiàn)場實(shí)際不一致。為此提出一種基于貝葉斯估計(jì)的融合誤跳車影響的測(cè)試周期優(yōu)化流程（PTIST），可以綜合考慮SIS運(yùn)行階段的誤動(dòng)作和拒動(dòng)作損失，并通過獲取更精確的SIS失效率，實(shí)現(xiàn)SIS具體失效數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫信息的結(jié)合。將PTIST應(yīng)用于某加氫裂化裝置的液位聯(lián)鎖控制回路中，結(jié)果表明：相較于IEC標(biāo)準(zhǔn)，PTIST中的前兩個(gè)測(cè)試周期均縮短，測(cè)試周期內(nèi)的總損失成本平均降低了17.57%，單位損失率平均降低了10.25%，且能有效地利用SIS誤跳車信息；PTIST不僅提高了測(cè)試周期內(nèi)SIS的可靠度，而且能大幅降低SIS運(yùn)行損失成本。

關(guān)鍵詞：安全儀表系統(tǒng)； 驗(yàn)證測(cè)試周期； 誤跳車； 可靠度； 貝葉斯估計(jì)

中圖分類號(hào)：X 937 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

引用格式：王海清，毛奇，張鴻志，等.融合誤跳車的安全儀表系統(tǒng)測(cè)試周期優(yōu)化流程［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2023，47（6）：130-137.

WANG Haiqing， MAO Qi， ZHANG Hongzhi，et al. Optimization process ofproof test cycle of safety instrumented system integratingspurious trip ［J］. Journal of China University of Petroleum （Edition of Natural Science），2023，47（6）：130-137.

Optimization process of proof test cycle of safety

instrumented system integratingspurious trip

WANG Haiqing1， MAO Qi1， ZHANG Hongzhi2， MA Jiawen1

（1.College of Mechanical and Electrical Engineering in China University of Petroleum（East China）， Qingdao 266580， China;

2.China National Bluestar（Group）Company Limited， Sinochem Holdings， Beijing 100029，China）

Abstract： The proof test cycle of safety instrumented system （SIS） has a significant impact on the safety of oil and gas production. However， the recommended method in the IEC standard is only limited to considering the needs of the average probability of failure on demand， and the nominal failure rate adopted is often inconsistent with the actual situation on site. Therefore， the optimization process of proof test cycle integrating the spurious trip （PTIST） was proposed based on the Bayesian estimation， which could comprehensively consider the spurious trip and failure action loss in the SIS operation stage and by obtaining more accurate SIS failure rate， the combination of SIS specific failure data and database information was realized. The PTIST was applied to the liquid level interlock control circuit of a hydrocracking unit. The results show that， compared with the IEC standard， the first two test cycles in the PTIST are shortened， the total loss cost in the test cycle is reduced by 17.57% on average， the unit loss rate decreased by 10.25% on average， and the spurious trip information can be effectively utilized. The PTIST can not only improve the reliability of SIS during the proof test， butalso greatly reduce the SIS operation loss cost.

Keywords： safety instrumented system; proof test cycle; spurious trip; reliability; Bayesian estimation

安全儀表系統(tǒng)（safety instrumented systm，SIS）是保障油氣安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，通過自動(dòng)檢測(cè)危險(xiǎn)事件、執(zhí)行所需的安全動(dòng)作將工藝裝置維持在安全的狀態(tài)。一旦SIS設(shè)備發(fā)生故障，裝置的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平就會(huì)受到影響［1-2］。為減少SIS拒動(dòng)作的頻率，IEC功能安全標(biāo)準(zhǔn)推薦定期對(duì)SIS

進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試，以發(fā)現(xiàn)其自診斷功能無法檢測(cè)到的故障［3］。傳統(tǒng)的驗(yàn)證測(cè)試周期僅由平均需求失效率（average probability of failure on demand，PFDavg）來決定，但實(shí)際生產(chǎn)過程中，SIS的誤動(dòng)作更為頻繁，因SIS誤動(dòng)作導(dǎo)致的非計(jì)劃停車往往導(dǎo)致較大的生產(chǎn)損失及其他安全問題［4］。挪威石油工業(yè)協(xié)會(huì)推薦將誤跳車的發(fā)生作為驗(yàn)證測(cè)試的一部分，利用誤跳車信息對(duì)驗(yàn)證測(cè)試周期進(jìn)行優(yōu)化［5］。另一方面，計(jì)算測(cè)試周期需要能反映生產(chǎn)實(shí)際的失效數(shù)據(jù)。IEC61508認(rèn)為使用現(xiàn)場失效數(shù)據(jù)更新的設(shè)備失效率比使用工業(yè)數(shù)據(jù)庫更可取。鑒于此Brissaud［6］提出了從具有置信區(qū)間的現(xiàn)場失效數(shù)據(jù)中更新設(shè)備失效率的計(jì)算方法；Kim等［7］提出了適用于SIS的失效模式、影響和診斷分析（failure mode effect and diagnostic analysis， FMEDA）方法用于分割更新后的失效率；劉強(qiáng)等［8］利用貝葉斯估計(jì)對(duì)安全閥的失效率進(jìn)行了更新。上述的計(jì)算方法受IEC61508標(biāo)準(zhǔn)的引導(dǎo)，往往僅利用了設(shè)備現(xiàn)場數(shù)據(jù)對(duì)失效率進(jìn)行了更新，但由于SIS設(shè)備的現(xiàn)場失效數(shù)據(jù)較少，需借助工業(yè)數(shù)據(jù)庫中的設(shè)備失效信息（作為先驗(yàn)信息），通過蒙特卡洛模擬補(bǔ)充失效數(shù)據(jù)。此外為合理地確定、驗(yàn)證測(cè)試周期，減少SIS運(yùn)行中的生產(chǎn)損失，Zhang等［9］提出了油氣行業(yè)SIS運(yùn)行周期內(nèi)的總損失成本計(jì)算方法，但該方法中缺少因SIS誤跳車導(dǎo)致的生產(chǎn)損失。Torres-Echeverria等［10-11］以PFDavg和SIS運(yùn)行成本為目標(biāo)，使用多目標(biāo)遺傳算法對(duì)測(cè)試策略進(jìn)行優(yōu)化，Longhi等［12］綜合考慮PFDavg和平均誤動(dòng)作率（average spurious trip rate，STRavg）等因素，以最低生產(chǎn)成本為目標(biāo)確定測(cè)試和維護(hù)策略，王海清等［13］在保障SIS風(fēng)險(xiǎn)可控的前提下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)SIS設(shè)備測(cè)試周期的迭代更新。但這些研究中測(cè)試周期的確定均僅以PFDavg為約束指標(biāo)，忽視了誤跳車對(duì)測(cè)試周期的影響。筆者基于現(xiàn)場失效數(shù)據(jù)利用貝葉斯方法［14-15］得到更為準(zhǔn)確的設(shè)備失效率，并針對(duì)油氣行業(yè)提出融合誤跳車影響的驗(yàn)證測(cè)試周期優(yōu)化流程，給出誤跳車發(fā)生后的測(cè)試周期確定方法，以期在保障SIS設(shè)備安全可靠運(yùn)行同時(shí)，大幅減少設(shè)備運(yùn)行中的當(dāng)量損失。

1 基于貝葉斯估計(jì)的失效率更新

根據(jù)現(xiàn)場工程經(jīng)驗(yàn)SIS各元件的壽命分布服從指數(shù)分布，由于SIS的可修性，其抽樣分布滿足的泊松分布 ［8］ 為

式中，T為SIS失效前的累積運(yùn)行時(shí)間，s；λ為危險(xiǎn)失效率；r為失效次數(shù)；ti（i=1，2，3，…，r）為設(shè)備失效時(shí)間，s;n為設(shè)備數(shù)量。

先驗(yàn)分布選用gamma分布，其概率密度g（λ）為

式中，r0為先驗(yàn)失效次數(shù)；T0為SIS先驗(yàn)累積運(yùn)行時(shí)間。

由貝葉斯理論可得

貝葉斯估計(jì)采用平方損失函數(shù)，則失效率λ的貝葉斯估計(jì)λM為

先驗(yàn)分布r0、T0為

式中，χ2為卡方分布；λu為置信度為1-α的危險(xiǎn)失效率上限值，可通過查詢可靠性數(shù)據(jù)庫獲取，若現(xiàn)場失效數(shù)據(jù)未收集到，可通過蒙特卡洛模擬生成。

2 融合誤跳車的測(cè)試周期優(yōu)化流程

為合理的量化誤跳車對(duì)SIS驗(yàn)證測(cè)試周期的影響，不失一般性，推導(dǎo)出融合誤跳車影響的KooN冗余結(jié)構(gòu)驗(yàn)證測(cè)試周期優(yōu)化流程（proof test cycle integrating the spurious trip，PTIST），該流程滿足數(shù)學(xué)假設(shè)： ①安全儀表系統(tǒng)各元件失效率恒定；②不考慮驗(yàn)證測(cè)試所需時(shí)間，因其遠(yuǎn)小于驗(yàn)證測(cè)試周期；③驗(yàn)證測(cè)試能夠完全檢測(cè)到設(shè)備隱性故障，且對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行，維修后可視為與新的一樣好；④SIS各元件的初始狀態(tài)均處于功能最佳狀態(tài)；⑤危險(xiǎn)可檢測(cè)到的失效對(duì)SIS誤跳車無影響。

基于上述假設(shè)，測(cè)試周期優(yōu)化流程步驟為：①以所需PFDavg為約束指標(biāo)確定測(cè)試周期τm;②以STRavg為約束指標(biāo)確定測(cè)試周期τn;③分別計(jì)算τm與τn周期內(nèi)的當(dāng)量損失γall，將γall與廠區(qū)能承受的當(dāng)量損失上限γmax進(jìn)行比較；若γall≤γmax，選取τm為第一個(gè)測(cè)試周期，反之，比較τn時(shí)間段內(nèi)的當(dāng)量損失與γmax，判斷標(biāo)準(zhǔn)同上，第一個(gè)測(cè)試周期記為τmin;④以τmin為起點(diǎn)，迭代更新計(jì)算下一個(gè)測(cè)試周期Tmin，判斷方法同步驟③;⑤若測(cè)試周期內(nèi)發(fā)生誤跳車，則根據(jù)具體的誤跳車信息對(duì)測(cè)試周期進(jìn)行調(diào)整;⑥將PTIST與IEC確定的測(cè)試周期內(nèi)的當(dāng)量損失及執(zhí)行測(cè)試前的SIS可靠度進(jìn)行對(duì)比。

2.1 測(cè)試周期τm確定

SIS由傳感器（sensor element，SE）、邏輯控制器（logic controller，LC）、執(zhí)行元件（final executor，F(xiàn)E）3部分組成，對(duì)于完全驗(yàn)證測(cè)試的KooN冗余系統(tǒng)，單個(gè)子系統(tǒng)測(cè)試周期τm時(shí)間段內(nèi)的PFDavg為

式中，β為未檢測(cè)到的危險(xiǎn)失效的共因失效系數(shù)；tMRT為平均維修時(shí)間；λDU為更新后的未檢測(cè)到的危險(xiǎn)失效率;τm為驗(yàn)證測(cè)試周期，通常由所需的PFDavg確定；τ為實(shí)際驗(yàn)證測(cè)試時(shí)間;K為需要執(zhí)行安全功能的通道數(shù)；N為整體可用的通道數(shù)。

SIF回路的PFDavg為

PFDavgSIS=PFDavgLC+PFDavgSE+PFDavgFE.（9）

式中，PFDavgSE、PFDavgLC和

PFDavgFE分別為傳感器子系統(tǒng)、邏輯控制器子系統(tǒng)和執(zhí)行元件子系統(tǒng)的平均需求失效率。

2.2 測(cè)試周期τn確定

KooN冗余結(jié)構(gòu)單個(gè)子系統(tǒng)在τn時(shí)間段內(nèi)的STRavg為

式中，βS為安全失效的共因失效系數(shù)；λS為更新后的安全失效率；τn為由STRavg確定的驗(yàn)證測(cè)試周期。

由誤跳車導(dǎo)致的KooN結(jié)構(gòu)的SIF回路的STRavg并不是將3個(gè)子系統(tǒng)簡單加和，當(dāng)傳感器子系統(tǒng)發(fā)出誤跳車信號(hào)時(shí)，當(dāng)且僅當(dāng)后邊兩個(gè)子系統(tǒng)均正常運(yùn)行，才會(huì)導(dǎo)致SIF回路發(fā)生誤跳車，一種新的STRavg計(jì)算框架［16］可以表示為

STRavgSIS=STRavgSE（1-PFDavgLC）（1-PFDavgFE）+STRavgLC（1-PFDavgFE）+STRavgFE.（11）

式中，STRavgLC、STRavgSE和PFDavgFE分別為傳感器子系統(tǒng)、邏輯控制器子系統(tǒng)和執(zhí)行元件子系統(tǒng)的平均誤動(dòng)作率。

2.3 當(dāng)量損失計(jì)算

由式（8）～（11）可確定τm和τn，首先計(jì)算出τm時(shí)間段內(nèi)的STRavgSIS和PFDavgSIS，τm內(nèi)SIS的當(dāng)量損失為

式中，γall為SIS拒動(dòng)作和誤動(dòng)作的當(dāng)量損失之和；λde為工藝需求率；γPFD為拒動(dòng)作導(dǎo)致的當(dāng)量損失；γSTR為誤動(dòng)作導(dǎo)致的當(dāng)量損失；γm為拒動(dòng)作導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失；γp為拒動(dòng)作導(dǎo)致的人員傷亡損失；M為人員傷亡數(shù)量；γT為停產(chǎn)損失；D為停產(chǎn)天數(shù)；γn為誤動(dòng)作導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失。

2.4 迭代計(jì)算下一個(gè)測(cè)試周期

SIS單個(gè)子系統(tǒng)在τmin至Tm時(shí)間段內(nèi)的PFDavg為

式中，Tm為由所需PFDavg確定的第二個(gè)驗(yàn)證測(cè)試周期。

同樣單個(gè)子系統(tǒng)在τmin至Tn時(shí)間段內(nèi)的STRavg為

式中，Tn為由STRavg確定的第二個(gè)驗(yàn)證測(cè)試周期。

由式（13）～ （14）可確定Tm和Tn，根據(jù)相同的判定方法得到第二個(gè)驗(yàn)證測(cè)試周期Tmin，且可推導(dǎo)出第i個(gè)驗(yàn)證測(cè)試周期，由式（12）可得第i個(gè)測(cè)試周期內(nèi)的當(dāng)量損失。

2.5 測(cè)試周期更新

根據(jù)具體誤跳車信息更新測(cè)試周期。以傳感器子系統(tǒng)為例，t（t<τmin）時(shí)刻發(fā)出誤跳車信號(hào)導(dǎo)致SIF回路發(fā)生誤跳車，若τmin=τm，則傳感器子系統(tǒng)在τminup時(shí)間段內(nèi)的PFDavgSE為

式中，τminup為調(diào)整后的測(cè)試周期。

由式（8）可得邏輯控制器和執(zhí)行元件在τminup內(nèi)的PFDavg，結(jié)合式（9）和（15）可確定τminup。

若τmin=τn，則傳感器子系統(tǒng)在τminup時(shí)間段內(nèi)的STRavgSE為

由式（10）可確定STRavgFE與STRavgLS，結(jié)合式（11）和（16）可確定τminup。同理可推斷出SIF回路在T（τmin

PTIST的計(jì)算流程如圖1所示。

當(dāng)量損失由步驟（3）可得，KooN冗余SIS設(shè)備可靠度R（τ）為

3 工程應(yīng)用

加氫裂化成為油氣行業(yè)中油品質(zhì)量升級(jí)和原油高效加工的關(guān)鍵技術(shù)之一，其工藝流程如圖2所示。

油氣分離裝置中熱高壓分離器的液位聯(lián)鎖保護(hù)回路可靠性如圖3所示。該SIS由三取二（2oo3）表決結(jié)構(gòu)的液位傳感器、外部總體視為一取一（1oo1）表決結(jié)構(gòu)的邏輯控制器和二取一（1oo2）表決結(jié)構(gòu)的執(zhí)行元件構(gòu)成。

其主要的功能之一為反應(yīng)器的液位達(dá)到預(yù)設(shè)高觸發(fā)或低觸發(fā)值時(shí)，邏輯控制器發(fā)送關(guān)斷信號(hào)給執(zhí)行元件，執(zhí)行元件打開或關(guān)閉控制閥門，保證反應(yīng)器內(nèi)液位處于安全可控的水平。

表1為工業(yè)數(shù)據(jù)庫中的液位聯(lián)鎖保護(hù)回路相關(guān)設(shè)備失效數(shù)據(jù)（傳感器、邏輯控制器與執(zhí)行元件的平均維修時(shí)間分別為8 、12和24 h）。不失一般性，假設(shè)保護(hù)層分析報(bào)告顯示：該液位聯(lián)鎖回路的安全完整性等級(jí)（safety integrity level，SIL）需滿足SIL2要求。

依據(jù)某煉化企業(yè)提供的現(xiàn)場聯(lián)鎖當(dāng)量損失數(shù)據(jù)，假定SIS拒動(dòng)作導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失為600萬元，人員傷亡損失γp為100萬元，人員傷亡數(shù)為2，停產(chǎn)損失γT為400萬元，停產(chǎn)3 d（測(cè)試周期的確定僅與

PFDavg或STRavg有關(guān)，因而數(shù)據(jù)的選取并不影響后續(xù)計(jì)算得出的結(jié)論），工藝需求率［17］為1.14×10-4 h-1。誤跳車導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失γn為100萬元，每年廠區(qū)能承受的當(dāng)量損失為20萬元，綜合考量誤跳車發(fā)生后的經(jīng)濟(jì)損失及安全風(fēng)險(xiǎn)［18］，該聯(lián)鎖回路的誤動(dòng)作等級(jí)（spurious trip level，STL）為STL2（0.001≤STRavgSIS<0.01）。

由于SIS設(shè)備的高度可靠性，針對(duì)液位聯(lián)鎖保護(hù)回路通過生產(chǎn)收集與蒙特卡洛模擬相結(jié)合得到5組型號(hào)相同、工況大致一樣的樣本數(shù)據(jù)（每組20個(gè)），分別記為樣本1～5。以樣本1的執(zhí)行元件為例，其主要的失效模式為無法打開（fail to open，F(xiàn)TO），近6年內(nèi)的現(xiàn)場失效數(shù)據(jù)為6806、18213、26841、38401和49278 h。通過蒙特卡洛的模擬，生成50個(gè)（0～1）區(qū)間內(nèi)的均勻隨機(jī)數(shù)，代入失效分布函數(shù)的逆函數(shù)中，計(jì)算出一系列失效時(shí)間，截取其中15個(gè)數(shù)據(jù)，部分模擬生成數(shù)據(jù)為56419、68251、74496、82201 和100781 h 。

分別對(duì)傳感器、邏輯控制器和執(zhí)行元件進(jìn)行FMEDA分析，安全失效約占總的失效模式的55%，危險(xiǎn)失效約占總失效模式的45%。結(jié)合FMEDA分析結(jié)果和表1，由式（6）～（7）即可對(duì)設(shè)備失效率進(jìn)行更新，更新結(jié)果見表2。此外將文中方法與SINTEF［19］ 提出的失效率更新方法進(jìn)行對(duì)比，以樣本1～5中執(zhí)行元件為例，計(jì)算結(jié)果的平均相對(duì)誤差為2.8%，但SINTEF中計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度受設(shè)備失效數(shù)量的影響。

IEC標(biāo)準(zhǔn)以PFDavg作為確定SIS驗(yàn)證測(cè)試周期的約束指標(biāo)，以樣本1為例，由式（8）～（9）可得，此約束指標(biāo)下測(cè)試周期τm為10380 h。實(shí)際生產(chǎn)中SIS誤跳車相對(duì)于拒動(dòng)作更加頻繁，確定驗(yàn)證測(cè)試周期時(shí)將誤跳車考慮在內(nèi)更符合工程實(shí)際。

由式（10）～（11）可得，以STRavg為約束指標(biāo)確定的測(cè)試周期τn為9250 h，且τm時(shí)段內(nèi)γall>γmax，τn時(shí)段內(nèi)γall<γmax，故選取τn為第一個(gè)測(cè)試周期。在得到樣本1的第一個(gè)測(cè)試周期后，根據(jù)式（13）～（14）可實(shí)現(xiàn)測(cè)試周期的迭代更新。計(jì)算結(jié)果表明，Tn（14580 h）內(nèi)γall<γmax，Tm（16750 h）內(nèi)γall>γmax，選取Tn作為第二次測(cè)試周期，相應(yīng)計(jì)算結(jié)果見圖4（a）。同理計(jì)算其余樣本的測(cè)試周期，結(jié)果如圖4（b）所示。

由圖4可知，樣本2中τn與τm的差值（1240 h）、Tn與Tm的差值（2340 h）均為最大，若僅以PFDavg為約束指標(biāo)，τm和Tm周期內(nèi)的SIS當(dāng)量損失均會(huì)超過γmax。以樣本2為例，τm周期內(nèi)的當(dāng)量損失為27.055萬元，γmax為25.890萬元；Tm內(nèi)的當(dāng)量損失為43.424萬元，γmax為40.959萬元。樣本第一、二個(gè)測(cè)試周期均分別由τn和Tn確定。樣本測(cè)試周期及損失成本對(duì)比（以PFDavg為約束指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果為基準(zhǔn)）見表2。表2中，SE表示傳感器、LC表示邏輯控制器、FE表示執(zhí)行元件。

由表2可知，相對(duì)于IEC標(biāo)準(zhǔn)，PTIST第一個(gè)測(cè)試周期τn平均縮短1162 h，計(jì)算平均誤差為10.95%；第二個(gè)測(cè)試周期Tn平均縮短2 222 h，計(jì)算平均誤差為13.06%。按照PTIST的計(jì)算結(jié)果開展驗(yàn)證測(cè)試活動(dòng)，可以降低廠區(qū)生產(chǎn)損失。由式（12）計(jì)算可得：僅考慮PTIST中前兩個(gè)測(cè)試周期，其總當(dāng)量損失平均降低了26.93%，單位損失率平均降低了15.98%，且前兩個(gè)測(cè)試周期內(nèi)的γall均未超出γmax。

廠區(qū)維修記錄顯示，傳感器元件發(fā)出誤跳車信號(hào)導(dǎo)致該液位聯(lián)鎖保護(hù)回路分別在8760和10950 h時(shí)發(fā)生誤跳車，班組維修后可以視為對(duì)傳感器元件執(zhí)行了驗(yàn)證測(cè)試。由于τmin=τn，根據(jù)式（16）對(duì)表2中的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，并與IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，調(diào)整后的測(cè)試周期τminup及損失成本對(duì)比見表3。由表3可知，相對(duì)于IEC標(biāo)準(zhǔn)，PTIST調(diào)整后第一個(gè)測(cè)試周期平均縮短772 h，計(jì)算平均誤差為7.37%，第二個(gè)測(cè)試周期平均縮短1402 h，計(jì)算平均誤差為8.21%。調(diào)整后前兩個(gè)測(cè)試周期內(nèi)的總當(dāng)量損失平均降低了17.57%，單位損失率平均降低了10.25%。由表2、3中的計(jì)算結(jié)果可得：PTIST可結(jié)合具體的誤跳車信息對(duì)測(cè)試周期進(jìn)行調(diào)整，且調(diào)整前、后前兩個(gè)測(cè)試周期內(nèi)的SIS總當(dāng)量損失和當(dāng)量損失率均大幅降低。

以表3調(diào)整后的測(cè)試周期為基準(zhǔn)，可得不同計(jì)算流程下SIS的需求失效概率（PFD）與誤動(dòng)作率（STR）隨時(shí)間變化曲線，以樣本1為例，如圖5所示。

由圖6可得，PTIST能夠提高維護(hù)人員對(duì)SIS進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試時(shí)的設(shè)備可靠度。與傳統(tǒng)方法相比，PTIST不僅有效幫助廠區(qū)減少SIS運(yùn)行過程產(chǎn)生的當(dāng)量損失，而且能夠提高測(cè)試周期內(nèi)SIS的可用性與安全性。

由圖5可知，與傳統(tǒng)的IEC標(biāo)準(zhǔn)相比，PTIST能夠降低測(cè)試周期內(nèi)SIS的PFD與STR的最大值，這意味著SIS的安全性和可靠性均有所提高。由式（17）可求得SIS的可靠度隨時(shí)間變化曲線，以樣本1為例，如圖6所示。

4 結(jié) 論

（1）對(duì)現(xiàn)場失效數(shù)據(jù)進(jìn)行FMEDA分析后，結(jié)合貝葉斯估計(jì)與蒙特卡洛模擬得到SIS失效率，在提高驗(yàn)證測(cè)試周期計(jì)算準(zhǔn)確性的同時(shí)有助于企業(yè)建立自己的失效數(shù)據(jù)庫。

（2）原IEC標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)試周期的確定僅與PFDavg有關(guān)，按照提出的KooN冗余結(jié)構(gòu)的測(cè)試周期優(yōu)化流程PTIST執(zhí)行測(cè)試時(shí)SIS的可靠度更高，測(cè)試周期內(nèi)的總當(dāng)量損失和單位損失率更低； PTIST可結(jié)合具體的誤跳車信息對(duì)測(cè)試周期進(jìn)行調(diào)整，符合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的需要。

（3）實(shí)際生產(chǎn)中的驗(yàn)證測(cè)試并不能完全發(fā)現(xiàn)SIS的隱性故障，在今后的研究中可以考慮部分測(cè)試中的測(cè)試覆蓋率對(duì)確定測(cè)試周期的影響。

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