燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法

摘要

本发明提出一种燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法，包括以下步骤:步骤一，梳理燃料系统逻辑结构，计算燃料系统的失效概率；步骤二，梳理经模拟改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构后的燃料系统逻辑结构，计算经模拟改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构后的燃料系统的失效概率；步骤三，改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构。本发明的有益效果为：实现对燃料管路上安装安全切断阀之后燃料系统的可靠性进行定量对比分析；通过定量对比分析以对燃料管路上安全切断阀的冗余结构进行优化，使燃烧炉用燃料系统的可靠性得到显著提高。

权利要求

1.一种燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法，其特征在于,包括以下步骤:

步骤一，梳理燃料系统逻辑结构，计算燃料系统的失效概率；

步骤二，梳理经模拟改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构后的燃料系统逻辑结构，计算经模拟改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构后的燃料系统的失效概率；

步骤三，改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构。

2.根据权利要求1所述的燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法，其特征在于：步骤一和步骤二中采用故障树梳理方法建立故障失效模型，计算燃料系统的失效概率和经模拟改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构后的燃料系统的失效概率。

3.根据权利要求1所述的燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法，其特征在于：在步骤一之前还包括如下步骤：确定燃料系统的安全完整性等级。

4.根据权利要求1所述的燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法，其特征在于：燃料管路包括燃料主管路和燃料支管路，采用在燃料主管路上加装安全切断阀的方式改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构。

5.根据权利要求1所述的燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法，其特征在于：燃料管路包括燃料主管路和燃料支管路，采用在所有的燃料支管路上加装安全切断阀的方式改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构。

6.根据权利要求1所述的燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法，其特征在于：燃料管路包括燃料主管路和燃料支管路，采用在燃料主管路上和所有的燃料支管路上加装安全切断阀的方式改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构。

说明书

燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及工业燃烧炉安全控制技术领域，特别是涉及一种燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法。

背景技术

[0002] 在工业燃烧炉安全技术控制领域，特别是在石油化工行业的燃烧炉的运行过程中，由于泄漏导致的燃料进入燃烧炉的炉膛造成起火、爆炸的事故时有发生。燃烧炉的燃料系统的安全控制，直接关系到燃烧炉在正常工况的安全运行及非正常运行工况时的安全停车。目前，本技术领域的普遍解决方案是在燃料管路上安装安全切断阀用来切断燃料管路，防止燃料管路中的燃气泄漏等情况。但是，工程管理人员不能对燃料管路上安装安全切断阀之后燃料系统的可靠性进行定量对比分析，从而不能实现对燃料管路上安全切断阀的冗余结构的优化。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法以实现对燃料管路上安装安全切断阀之后燃料系统的可靠性进行定量对比分析和对燃料管路上安全切断阀的冗余结构的优化。

[0004] 本发明提供一种燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法，包括以下步骤:

[0005] 步骤一，梳理燃料系统逻辑结构，计算燃料系统的失效概率；

[0006] 步骤二，梳理经模拟改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构后的燃料系统逻辑结构，计算经模拟改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构后的燃料系统的失效概率；

[0007] 步骤三，改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构。

[0008] 进一步的，步骤一和步骤二中采用故障树梳理方法建立故障失效模型，计算燃料系统的失效概率和经模拟改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构后的燃料系统的失效概率。

[0009] 进一步的，在步骤一之前还包括如下步骤：确定燃料系统的安全完整性等级。

[0010] 进一步的，燃料管路包括燃料主管路和燃料支管路，采用在燃料主管路上加装安全切断阀的方式改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构。

[0011] 进一步的，燃料管路包括燃料主管路和燃料支管路，采用在所有的燃料支管路上加装安全切断阀的方式改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构。

[0012] 进一步的，燃料管路包括燃料主管路和燃料支管路，采用在燃料主管路上和所有的燃料支管路上加装安全切断阀的方式改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构。

[0013] 与现有技术相比，本发明的燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法具有以下特点和优点：

[0014] 1、本发明的燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法，实现对燃料管路上安装安全切断阀之后燃料系统的可靠性进行定量对比分析。

[0015] 2、本发明的燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法，通过定量对比分析对燃料管路上安全切断阀的冗余结构进行优化，使燃烧炉用燃料系统的可靠性得到显著提高。

[0016] 结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0018] 图1为本发明实施例中的一种燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法中的安全切断阀部分的逻辑结构示意图；

[0019] 图2为本发明实施例中的一种燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法中的采用故障树梳理方法建立的故障失效模型示意图一；

[0020] 图3为本发明实施例中的一种燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法中的采用故障树梳理方法建立的故障失效模型示意图二；

[0021] 图4为本发明实施例中的一种燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法中的采用故障树梳理方法建立的故障失效模型示意图三；

[0022] 其中，

[0023] 1、安全切断阀部分初始逻辑结构，2、安全切断阀部分第一优化逻辑结构，3、安全切断阀部分第二优化逻辑结构，4、安全切断阀。

具体实施方式

[0024] 以某石油化工装置中的燃烧炉为例，结合附图对本发明予以详细描述。为了保证燃烧炉的安全运行，生产单位为燃烧炉的燃料系统设置了多重安全措施，其中，在燃料系统中的燃烧管路上设置安全切断阀就是其中一个重要的保护设施。本实施例中，在连接燃烧炉的两条燃料支管路上各设置有一个安全切断阀。基于在两条燃料支管路上各设置有一个安全切断阀的条件下，实现对燃料管路上安装安全切断阀之后燃料系统的可靠性进行定量对比分析和对燃料管路上安全切断阀的冗余逻辑结构的优化。具体的，本实施例提供一种燃烧炉用燃料系统可靠性优化方法，包括以下步骤:

[0025] 步骤一，确定燃料系统的安全完整性等级。

[0026] 综合燃料系统中燃料管路的安全功能、触发事件或原因、人员伤亡风险、环境影响风险、经济损失风险，确定安全完整性等级(SIL等级)。需要说明的是，SIL等级分为4个等级，SIL1、SIL2、SIL3、SIL4，包括对产品和对系统两个层次，其中，以SIL4的要求最高。本实施例中选择SIL1作为燃料系统的安全完整性等级。

[0027] 步骤二，梳理燃料系统逻辑结构，计算燃料系统的失效概率。

[0028] 参照附图1，本实施例中仅以一条燃料主管路和两条燃料支管路构成的燃料管路中的安全切断阀部分的逻辑结构为例。安全切断阀部分初始逻辑结构1，是在两条燃烧支管路(侧壁燃料支管路和底部燃烧支管路)上各设置有一个安全切断阀4，即采用2oo2冗余逻辑结构。

[0029] 基于图1中安全切断阀部分初始逻辑结构1的条件，参照图2，采用故障树分析方法建立故障失效模型，首先从“主燃料气压力低”的判断至“传感单元”、“逻辑单元”、“执行单元”的判断再到“压力变送器硬件失效”、“PLC”、“侧壁切断阀硬件失效”、“底部切断阀硬件失效”的判断。

[0030] 计算在图1中安全切断阀部分初始逻辑结构1的条件下，燃料系统的初始失效概率：

[0031] PFD初始＝PFD传感单元+PFD逻辑单元+PFD执行单元

[0032] ≈1.42E-7×8.76E3+1.50E-9×8.76E3+2.70E-6×8.76E3+2.70E-6×8.76E3

[0033] ＝2.399E-2

[0034] 其中，

[0035] PFD初始为燃料系统的初始失效概率，PFD传感单元为燃料系统的传感单元的失效概率，PFD逻辑单元为燃料系统的逻辑单元的失效概率，PFD执行单元为燃料系统的执行单元的失效概率。

[0036] PFD初始＝2.399E-2，满足SIL1等级要求。

[0037] 步骤三，梳理经模拟改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构后的燃料系统逻辑结构，计算经模拟改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构后的燃料系统的失效概率。

[0038] 参照图1，通过改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构来优化燃料系统。第一种优化方式，是在燃料主管路上加装一个安全切断阀，其对应的安全切断阀部分的逻辑结构就是图1中的安全切断阀部分第一优化逻辑结构2，即一种特殊的2oo3冗余逻辑结构。

[0039] 基于图1中安全切断阀部分第一优化逻辑结构2的条件，参照图3，采用故障树分析方法建立故障失效模型，首先从“主燃料气压力低”的判断至“传感单元”、“逻辑单元”、“执行单元”的判断到“压力变送器硬件失效”、“PLC”、“主管路切断阀硬件失效”的判断再到“侧壁切断阀硬件失效”、“底部切断阀硬件失效”的判断。

[0040] 计算在图1中安全切断阀部分第一优化逻辑结构2条件下，燃料系统的第一优化失效概率：

[0041] PFD优化a＝PFD传感单元+PFD逻辑单元+PFD执行单元

[0042] ≈1.42E-7×8.76E3+1.50E-9×8.76E3+(2.70E-6×8.76E3+2.70E-6×8.76E3)×[0043] (2.70E-6×8.76E3)

[0044] ＝9.040E-4

[0045] 其中，

[0046] PFD优化a为第一优化失效概率，PFD传感单元为燃料系统的传感单元的失效概率，PFD逻辑单元为燃料系统的逻辑单元的失效概率，PFD执行单元为燃料系统的执行单元的失效概率。

[0047] PFD优化a＝9.040E-4，满足SIL1等级要求。

[0048] 第二种优化方式，是在所有的燃料支管路上加装一个安全切断阀，其对应的安全切断阀部分的逻辑结构就是图1中的安全切断阀部分第二优化逻辑结构3，即一种特殊的1oo2冗余逻辑结构。

[0049] 基于图1中安全切断阀部分第二优化逻辑结构3的条件，参照图4，采用故障树分析方法建立故障失效模型，首先从“主燃料气压力低”的判断至“传感单元”、“逻辑单元”、“执行单元”的判断到“压力变送器硬件失效”、“PLC”的判断再到“侧壁切断阀硬件失效”、“侧壁切断阀硬件失效”、“底部切断阀硬件失效”、“底部切断阀硬件失效”的判断。

[0050] 计算在图1中安全切断阀部分第二优化逻辑结构3条件下，燃料系统的第二优化失效概率：

[0051] PFD优化b＝PFD传感单元+PFD逻辑单元+PFD执行单元

[0052] ≈1.42E-7×8.76E3+1.50E-9×8.76E3+(2.70E-6×8.76E3+2.70E-6×8.76E3)×[0053] (2.70E-6×8.76E3+2.70E-6×8.76E3)

[0054] ＝9.056E-4

[0055] 其中，

[0056] PFD优化b为第二优化失效概率，PFD传感单元为燃料系统的传感单元的失效概率，PFD逻辑单元为燃料系统的逻辑单元的失效概率，PFD执行单元为燃料系统的执行单元的失效概率。

[0057] PFD优化b＝9.056E-4，满足SIL1等级要求。

[0058] 综上，燃料系统的初始失效概率已经能满足SIL1等级要求，而第一优化失效概率、第二优化失效概率明显低于燃料系统的初始失效概率，更能满足SIL1等级要求。

[0059] 步骤四，改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构。本实施例中，可以基于图1中安全切断阀部分第一优化逻辑结构2或者图1中安全切断阀部分第二优化逻辑结构3来改变燃料系统中燃料管路上安全切断阀的冗余结构，使燃烧炉用燃料系统的可靠性得到显著提高。

[0060] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。