對(duì)于功能安全微差壓變送器，安全完整性水平是衡量整個(gè)變送器安全性能的重要指標(biāo)，IEC61508 提出了安全完整性水平（Safety Integrity Level，SIL）的概念，即在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，安全儀表系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)所要求的安全功能的概率[6]。對(duì)于微差壓變送器的安全性來(lái)說(shuō)，選擇安全完整性水平實(shí)際上是選擇執(zhí)行設(shè)計(jì)功能要求的平均失效概率的數(shù)量級(jí)，為了得到平均失效概率，就引入了失效模式、影響和診斷分析（FMEDA）（Failure ModesEffects and Diagnostic Analysis），F(xiàn)MEDA 可以對(duì)變送器進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的定性分析，并能夠確定潛在的失效模式、失效原因和失效率分布，最終能夠計(jì)算出影響安全完整性水平的安全失效分?jǐn)?shù)和危險(xiǎn)失效率，從而驗(yàn)證設(shè)計(jì)的安全完整性等級(jí)的選擇。
失效模式、影響和診斷分析（FMEDA）
FMEDA 是一種對(duì)設(shè)備的不同失效模式和診斷能力進(jìn)行詳細(xì)分析的方法，F(xiàn)MEDA 分析要完成兩個(gè)安全完整性等級(jí)的測(cè)量；即：安全失效分?jǐn)?shù)SFF 和執(zhí)行設(shè)計(jì)功能要求的平均失效概率PFD。FMEDA 分析所用到的失效模式及分布數(shù)據(jù)來(lái)源于機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)IEC62061，失效數(shù)據(jù)來(lái)源于西門子內(nèi)部可靠性標(biāo)準(zhǔn)SN29500，每種失效模式對(duì)應(yīng)的診斷覆蓋率選擇依據(jù)功能安全標(biāo)準(zhǔn)IEC61508。
在功能安全標(biāo)準(zhǔn)IEC61508 中，對(duì)FMEDA 分析所用到的各種參數(shù)有詳細(xì)的說(shuō)明，只列出用到的參數(shù)，其中λS 為總的安全失效率，λD 為總的危險(xiǎn)失效率，λDU 為總的未檢測(cè)到的危險(xiǎn)失效率，λDD 為總的檢測(cè)到的危險(xiǎn)失效率，λSU 為總的未檢測(cè)到的安全失效率，λSD 為總的檢測(cè)到的安全失效率，通過計(jì)算得到FMEDA 的分析結(jié)果，如表1 所示。
功能安全微差壓變送器的Markov 模型
Markov 模型是一種安全儀表系統(tǒng)進(jìn)行可靠性建模的方法，Markov 模型將系統(tǒng)歸于不同的若干狀態(tài)，一種狀態(tài)會(huì)以某種概率轉(zhuǎn)移到另一種狀態(tài)，基于這種思想，可以計(jì)算出在某一時(shí)刻轉(zhuǎn)移到某一固定狀態(tài)的概率。
功能安全微差壓變送器采用1oo1D 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)的可能出現(xiàn)的狀態(tài)，將微差壓變送器分為四種狀態(tài)，其中：狀態(tài)0 表示初始正常狀態(tài)，狀態(tài)1 表示安全失效狀態(tài)，狀態(tài)2 表示檢測(cè)到危險(xiǎn)失效狀態(tài)，狀態(tài)3 表示未檢測(cè)到的危險(xiǎn)狀態(tài)。考慮到變送器出現(xiàn)故障后可以進(jìn)行修復(fù)，在建模過程中對(duì)系統(tǒng)啟動(dòng)率μO 和系統(tǒng)修復(fù)率μSD予以考慮，選擇μO=μSD=0.9[6]。功能安全微差壓變送器的馬爾可夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖3 所示。
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