基于图模型的间歇过程误操作风险辨识方法研究

论文摘要

化工过程日益大型化和复杂化,各种重大恶性事故不断发生,世界各国为此付出了惨重的代价。如何保障过程工业安全成为全球科研的一个重要方向。化工过程分为间歇过程和连续过程,间歇过程广泛应用于食品、聚合物、药品、染料等产品的生产,受到人们的普遍重视。和连续过程相比,间歇过程自动化水平低、涉及大量的手动操作,易发生误操作,进而导致灾难性的后果。本文研究的重点正是针对间歇过程的误操作进行风险辨识,预先分析出误操作可能导致的后果,便于工厂采取有针对性的防护措施,从而降低误操作带来的危害。对间歇过程误操作进行风险辨识的重点和难点在于建模。常用的建模方法有符号有向图(SDG)、Petri网以及SDG结合Petri网。SDG能够较好地描述连续过程；Petri网在描述系统的动态信息方面具有较好的适用性；SDG结合Petri网的方式能够结合各自的优点,然而当前的研究结果却很难描述具体操作,因此,在描述误操作方面显得无能为力。本文提出了一套基于图模型的建模方法,该模型以Petri网和符号有向图(SDG)为基础将模型分为上部和下部,加入操作点、控制库所、判断模块等图模型元素,并结合间歇过程的特点,首次提出了关联变量、目标变量检查表、操作点检查表和关联变量检查表等概念。根据误开误关、过早过晚、步骤颠倒及删除等误操作,对模型进行验证。验证结果表明,该模型解决了先前方法难以描述具体操作的缺陷,并且模型结构简单,具有整体性。不仅能够方便地描述三种不同类型的误操作,还能有效地对误操作进行风险辨识,具有一定的适用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 常用安全分析法
• 1.2.2 计算机辅助HAZOP分析现状
• 1.2.3 间歇过程安全分析现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 常用的间歇过程安全分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 HAZOP方法
• 2.2.1 HAZOP方法的原理
• 2.2.2 HAZOP的实施过程
• 2.3 SDG技术
• 2.3.1 SDG简介
• 2.3.2 SDG在HAZOP中的应用
• 2.4 Petri网
• 2.4.1 Petri网概述
• 2.4.2 Petri网原理
• 2.4.3 Petri网应用实例
• 2.5 Petri网结合SDG的建模方法
• 2.5.1 SDG和Petri网的本质
• 2.5.2 普渡大学的经典方法
• 2.6 本章小结
• 第三章 针对误操作的图模型建模方案
• 3.1 引言
• 3.2 间歇过程的特点
• 3.3 模型的数学表述
• 3.3.1 图模型元素
• 3.3.2 数学表达式
• 3.4 模型建立
• 3.4.1 研究对象的选择
• 3.4.2 建立模型
• 3.5 模型的特点
• 3.6 模型的算法
• 3.7 本章小结
• 第四章 针对间歇过程误操作的风险辨识
• 4.1 引言
• 4.2 基于IEC 61882中检查方法作出的改进
• 4.2.1 IEC 61882简介
• 4.2.2 IEC 61882中风险辨识原理
• 4.2.3 本文方法中风险辨识原理
• 4.3 误操作风险辨识
• 4.3.1 过早过晚
• 4.3.2 误开误关
• 4.3.3 步骤添加删除
• 4.4 误操作风险辨识分析报告
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件