摘要
本篇文章介紹了如何使用IEC61508部分6的表格，計算安全儀表系統(tǒng)中的邏輯解算器和傳感器部分的b 系數(shù)的方法。給出了計算3選2傳感器的實例。
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安全儀表系統(tǒng)， b系數(shù)，共因失效
ABSTRACT
This article present how to calculate b factor of logic resolver and senser in SIS according table D.1, part 6 IEC 61508. It also provides an example for sensor in 2oo3 system.
KEYWORDS
Safety Instrument System(SIS), Beta Factor, Common Cause Failure
概述
安全儀表系統(tǒng)（SIS）主要用于保護一個工業(yè)過程的設(shè)備、人員和環(huán)境，防止?jié)撛谖ｋU。這些系統(tǒng)經(jīng)常使用冗余設(shè)備達到需要的保護等級。如果設(shè)計滿足IEC 61511 或 IEC 61508 的要求，通常使用失效概率來評估和檢驗設(shè)計是否達到了降低危險的目標。
過去的幾年中，人們認識到共因失效對冗余設(shè)備的安全和有效性起了主要的負作用。冗余的整個價值被毀滅了。IEC 61508和概率分析清楚地意識到現(xiàn)在需要一種對共因的定量估算。
在以前的工作中，建議從下面三個方面減少共因?qū)ο到y(tǒng)的影響：
1. 減少共同作用的機會 – 在冗余單元中實現(xiàn)物理分離和電氣分離。
2. 對一個共同作用做不同的響應(yīng) – 冗余單元應(yīng)該使用不同的技術(shù)/機制。
3. 對所有失效增加抵制能力。
但這些通用指南和規(guī)則并不能幫助用戶建立一種定量的計算。
共因模型
幾個已有的模型給出了共因失效的概念模型。而在這些模型中，最簡單的模型被稱為b（beta）模型，如果使用的得當，這個模型已經(jīng)足以滿足要求了。概率論和模擬都表明：不同類型的冗余結(jié)構(gòu)必須使用不同的b系數(shù)。有了這樣的原則之后，就要為b系數(shù)的選擇提供簡便和保險的方法。
選擇b系數(shù)
多個使用統(tǒng)計方法估算b系數(shù)的研究項目已經(jīng)完成。它們指出：在使用條件相似的工業(yè)過程控制設(shè)備時，有效的b值應(yīng)在1％到10％之間。對特定過程工廠進行詳細統(tǒng)計研究分析的b系數(shù)似乎沒有用。因此b系數(shù)必須基于工廠條件來估算。
在 IEC 61508 部分6 提供了使用的方法。標準的這個部分僅提供了資料性信息，還要使用相關(guān)附錄來估算b系數(shù)。使用估算共因系數(shù)其他技術(shù)的結(jié)果需要證明，當打算遵從 IEC16508 或 IEC61511時，使用 IEC61508 部分 6 的方法具有特殊的意義。
在IEC 61508 提供的方法是要你回答一系列的問題。對每個問題的肯定回答，就能得分。把所有問題的得分相加就得到了總分。基于總分，由表D.4就可以得到 b系數(shù)的數(shù)值，見表1。 例如，如果對于一個變送器問題的肯定回答得分達到 76 分時，用于冗余變送器的b系數(shù)就是2%。
表 1 - IEC 61508 部分 6, 表 D.4
一開始你會感覺這個過程非常的復(fù)雜，但如果使用了適當?shù)墓こ谭椒ň蜁杏X非常簡單。最簡單的方法是使用表中的最大值。對于現(xiàn)場儀表（傳感器、最終元件）最大的b系數(shù)為10%。對于邏輯解算器，最大的b系數(shù)為 5%。如果這些最大數(shù)值用于PFDavg 計算和設(shè)計滿足要求的 SIL 等級，任務(wù)就完成了。
如果PFDavg共因部分是重要的，那么值得花時間仔細復(fù)習一下IEC 61508，部分 6 的問題。很多問題與產(chǎn)品的選擇相關(guān)。如果對廠家選擇的一個高質(zhì)量產(chǎn)品進行了全面測試，那么得到的分數(shù)是20分。如果已經(jīng)完成的詳細共因分析做為設(shè)計的一部分，那么得到6分。如果選擇的產(chǎn)品已有至少5 年類似應(yīng)用的使用驗證，那么得到5分。如果產(chǎn)品制造商維護一個很好的現(xiàn)場返回數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，對產(chǎn)品開發(fā)具有反饋，就多得到4分。如果產(chǎn)品具有過壓保護和使用較好等級的元件，那么就再加上4分。作為這個選擇好產(chǎn)品的得分結(jié)果是39分。
接下來的問題集中在如何對產(chǎn)品進行安裝和維護。冗余部件的物理分離，電纜和電源計算（16 分）。在冗余系統(tǒng)中使用不同的技術(shù)給予13分。另加的分數(shù)要給予：
a）在交叉時間表測試不同元件的工作過程；
b）要求完成一個工作過程以后再開始另一個；
c）變更過程維護要求：沒有共因復(fù)審就不允許設(shè)備改變位置；
d）對系統(tǒng)設(shè)計人員和維護人員進行共因這是培訓；
e）限制對冗余設(shè)備的訪問；
f） 在安裝時段檢查環(huán)境條件。
實例 ——2oo3 壓力變送器
對選擇的3個羅斯蒙特 3051S壓力變送器設(shè)計進行評估。變送器連接到一臺邏輯解算器，編程檢測過電流和欠電流，并帶診斷報警。當一個變送器出現(xiàn)報警時，過程不停機。邏輯解算器具有3選2（2oo3）功能塊，對3個變送器的2個選擇結(jié)果進行表決輸出。
