基于风险的安全阀完整性管理与技术研究

摘要

安全阀是压力容器的重要保护装置，对其进行管理与维护研究，于石油化工企业工艺生产有至关重要的作用。目前完整性管理研究对象主要为管道系统、储罐压力容器等，而安全阀完整性管理内容较少。建立安全阀完整性管理体系有助于对安全阀整个生命周期的管理与维护。基于风险的管理方案整合安全阀生命周期各阶段的数据信息，确定适合安全阀的完整性管理体系与技术方法。针对上述情况，本文主要研究内容有： （1）将完整性管理理念，融入到安全阀管理当中。概述安全阀、完整性管理的基本术语；介绍管道完整性管理、机械完整性相关理念并对其进行比较性研究；针对安全阀特征，建立涵盖安全阀整个生命周期的完整性管理体系；健全安全阀完整性管理相关概念及要素内容，构建安全阀完整性管理架构；提出安全阀完整性管理各阶段所存在的主要问题。 （2）针对石油化工行业历史数据缺失的情况，以OREDA数据作为安全阀历史数据进行可用性分析。拟合安全阀寿命分布为指数分布，整理O REDA安全阀失效数据，确定失效率；解决完整性评价阶段，安全阀检测时间间隔的优化问题；拟合不同安全阀组合方式逻辑框图，并绘制状态转移图；通过单元状态变化对系统状态的影响，确定系统可用状态的各单元状态及逻辑关系，从而确定可用度函数；对不同安全阀组合方式进行可用性分析，确定不同检测时间间隔下各安全阀可用度函数，并根据实际需求，调整安全阀检测时间间隔。 （3）对安全阀配置方案进行风险分析。从定性与定量两方面出发，运用专家评价法进行定性风险分析，根据行业标准和厂区工艺安全要求，对安全阀单元工艺环境进行评价，并给出建议配置方案；运用基于风险的检测技术进行定量风险分析，拟合安全阀寿命分布为Weibull分布，依照安全阀历史数据和台架试验结果，修正与更新Weibull特征寿命参数η；根据事故场景失效造成的经济后果对不同配置方案进行后果计算。以某厂加氢裂化装置为工艺背景，对单在役安全阀配置方案和多在役安全阀配置方案进行风险分析。 （4）针对压力容器介质变更，安全阀能否继续使用问题，提出安全阀审核方法并应用。计算需求安全泄放量，得出安全阀理论泄放面积，与现有安全阀实际泄放面积相比较；考虑安全阀能否作为一个独立保护层，从而判断安全阀能否利旧；运用Excel软件对安全阀审核方法进行编程，建立安全阀审核工具。以某球形储罐介质变更情况为背景，判断现有安全阀能否作为一个独立保护层，能否继续使用。

目录

声明

第一章 绪论

1. 1 研究背景及研究意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1. 2 国内外研究现状

1.2.1 安全阀国内外研究现状

1.2.2 完整性管理国内外研究现状

1. 3 本文研究内容

1.3.1 完全阀可用性分析

1.3.2 不同配置方案安全阀风险分析

1.3.3 安全阀审核与应用

第二章 安全阀完整性管理基本概念

2. 1 安全阀

2.1.1 安全阀相关术语

2.1.2 安全阀结构分类

2. 2 完整性管理理念

2.2.1 管道完整性管理

2.2.2 机械完整性

2.2.3 完整性管理理念比较性研究

2. 3 基于风险的安全阀完整性管理体系

2.3.1 相关概念与应用意义

2.3.2 SVIM要素及流程

2. 4 本章小结

第三章 基于可用性分析的安全阀检测时间间隔优化

3. 1 数据分析

3. 2 可用性分析

3.2.1 安全阀组合方式

3.2.2 状态分析

3.2.3 可用度计算

3. 3 优化检测时间间隔

3. 4 案例分析

3.4.1 工艺背景

3.4.2 数据分析

3.4.3 可用性分析

3. 5 本章小结

第四章 基于风险分析的安全阀配置方案研究

4. 1 定性风险分析

4.1.1 安全阀拆装环境

4.1.2 排放管线尺寸

4.1.3 排放反力

4.1.4 经济效益

4.1.5 介质性质影响

4. 2 定量风险分析

4.2.1 发生概率

4.2.2 后果

4. 3 案例分析

4.3.1 工艺背景

4.3.2 定性风险分析

4.3.3 定量风险分析

4. 4 本章小结

第五章 安全阀审核方法与应用

5. 1 安全阀审核原理

5. 2 压力容器安全泄放量

5.2.1 符号说明

5.2.2 计算方法

5. 3 安全阀泄放面积

5.3.1 安全阀理论泄放面积

5.3.2 安全阀实际泄放面积

5. 4 审核工具

5.4.1 介质参数

5.4.2 容器参数

5.4.3 安全阀参数

5.4.4 安全阀审核程序流程

5. 5 案例分析

5.5.1 工艺背景

5.5.2 安全阀审核

5. 6 本章小结

结论

（1）结论

（2）创新点

（3）展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢