قوانین احتمال درسیستم ابزار دقیق ایمنی

قوانین احتمال درسیستم ابزار دقیق ایمنی :

مفاهیم نسبتاً ساده توابع بولی AND و OR هنگام به کارگیری آنها در معیارهای واقعی قابلیت اطمینان مؤلفه به طرز شگفت آوری پیچیده می شوند، عمدتاً به این دلیل که قابلیت اطمینان به روش های مختلفی اندازه گیری می شود.

همانطور که قبلاً دیدیم، قابلیت اطمینان (D) و امنیت (S) مفاهیم مرتبط هستند، زیرا هر دو احتمال عملکرد صحیح یک سیستم یا جزء سیستم، اما از همبستگی ساده سرپیچی می کنند، زیرا آنها مستلزم حالت های مختلف خرابی هستند. .

“قابلیت اطمینان” برای هر سیستم یا جزء مرتبط با ایمنی احتمال این است که در مواقع اضطراری عملکرد ایمنی خود را انجام دهد. در مقابل، «امنیت» احتمال این است که سیستم یا مؤلفه مورد نظر در صورت عدم وجود شرایط اضطراری، عملکرد عادی خود را حفظ کند.

قوانین احتمال برای یک سیستم ابزاری ایمنی

برای نشان دادن، ویژگی‌های حفاظت از فشار بیش از حد یک “درام ضربه‌ای” را بررسی می‌کنیم که برای جمع‌آوری مقادیر کمی از مایع در جریان گاز استفاده می‌شود.

این کشتی خاص مجهز به دو دریچه ایمنی فشار (PSV-11 و PSV-12) است که برای باز کردن و تخلیه گاز به اتمسفر در صورت فشار بیش از حد (بیش از حد) طراحی شده است. ۴۱۰ PSIG):

فرض کنید هر یک از این شیرهای اطمینان فشار دارای امتیاز قابلیت اطمینان (D) 0.9992 هستند، به این معنی که هر یک از آنها ۹۹٫۹۲٪ شانس باز شدن برای کاهش فشار اضافی را دارند. شرایط فشار وجود دارد.

اجازه دهید همچنین فرض کنیم هر یک از این PSV ها دارای رتبه امنیتی (S) 0.995 هستند، به این معنی که هر یک از آنها ۹۹٫۵٪ شانس باقی ماندن در شرایط بسته را در شرایط عدم فشار بیش از حد دارند. وجود دارد.

علاوه بر این، فرض کنید هر یک از دو شیر اطمینان فشار به طور جداگانه دارای ظرفیت جریان کافی برای تخلیه کافی مخزن در شرایط فشار بیش از حد هستند.

توجه: یک راه آسان برای به خاطر سپردن معنای هر یک از این اصطلاحات در زمینه یک سیستم حفاظتی، مرتبط کردن D (قابلیت اطمینان) با یک سناریوی خطرناک و S (امنیت) با سناریوی ایمن: D بیان می کند که سیستم یا جزء زمانی که یک وضعیت خطرناک خود را به سیستم حفاظتی نشان می دهد و نیاز به عمل دارد چه کاری انجام می دهد. S بیان می کند که وقتی شرایط امن باشد و نیازی به اقدام نباشد، سیستم یا جزء چه کاری انجام می دهد.

چگونه می‌توانیم قابلیت اطمینان و رتبه‌بندی امنیت کلی این سیستم دوگانه حفاظت از فشار بیش از حد PSV را محاسبه کنیم؟

واضح است که ما باید از توابع بولی برای ترکیب رتبه‌بندی D دو شیر در یک رتبه‌بندی D_سیستم و همچنین با رتبه‌بندی S دو دریچه استفاده کنیم. ، اما از کدام تابع منطقی برای محاسبه هر یک از معیارهای قابلیت اطمینان استفاده کنیم؟

انتخاب بین توابع AND و OR ممکن است در اولین بازرسی واضح نباشد.

یکی از راه های تجزیه و تحلیل توابع منطقی این است که چه وضعیتی (۰ یا ۱) در هر ورودی، وضعیت خروجی خاصی را تضمین می کند. برای یک تابع AND، هر حالت ۰ در حالت ۰ خروجی را تضمین می کند. برای یک تابع OR، هر ۱ حالت در ۱ حالت خروج را تضمین می کند.

این حقایق هنگام انتخاب توابع منطقی برای اهداف مختلف مفید هستند و در این کاربرد مقادیر احتمال نیز به خوبی به ما کمک خواهند کرد.

یک تکنیک مفید حل مسئله برای این برنامه، موارد محدود نامیده می‌شود، که در آن مقداری از مقدار را به حداکثر حد خود می‌رسانیم تا به سادگی مشکل موجود را حل کنیم.

برای شروع، فرض می کنیم که یکی از دو شیر اطمینان فشار در این سیستم دارای رتبه D 1 است، به این معنی که وقتی برای باز کردن با فشار بالا فراخوانی شود، کاملاً قابل اعتماد است. -شرایط فشار رتبه بندی AD 1 یک “مورد محدود کننده” از قابلیت اطمینان دریچه ایمنی فشار است: یک PSV کاملاً قابل اعتماد.

اگر این درست بود، آیا تضمین می‌کرد که کل سیستم حفاظت از فشار بیش از حد قابل اعتماد است یا خیر؟ از آنجایی که می دانیم اندازه هر دریچه به اندازه کافی بزرگ است تا به تنهایی از کشتی محافظت کند (بدون نیاز به باز شدن دوم PSV)، پس پاسخ به این سوال “بله” است: یک PSV منفرد با درجه D 1 D<را تضمین می کند. رتبه بندی sub>system 1.

تنها چیزی که ما نیاز داریم این است که یکی از این PSV ها زمانی که شرایط فشار بالا را احساس می کند هوا را تخلیه کند تا کشتی را از آسیب فشار بیش از حد محافظت کند. بنابراین، تابع بولی مناسب برای محاسبه D_سیستم از روی رتبه‌بندی‌های تکی D سوپاپ‌ها، تابع OR است، زیرا با توجه به انتخاب‌های AND و OR، تنها تابع OR یک حالت خروجی مشخص را با هر «۱» تضمین می‌کند. ” ورودی محاسبه قابلیت اطمینان سیستم با استفاده از درجه بندی D هر دو سوپاپ:

کلاس

نتایج عددی نشان داده شده در اینجا باید منطقی باشد: در یک سیستم حفاظتی در برابر فشار بیش از حد که در آن ما فقط به یکی از دو شیر برای تخلیه گاز در شرایط فشار بیش از حد نیاز داریم، داشتن دو سوپاپ احتمال را افزایش می دهد. که کشتی به اندازه کافی محافظت خواهد شد.

اکنون همین استراتژی حل مشکل را برای امنیت سیستم (S) اعمال می کنیم. با در نظر گرفتن مقدار محدودی بالای هر یک از رتبه بندی S PSV، این سوال را از خود می پرسیم: «آیا هیچ PSV کاملاً ایمن (S = 1) سیستم را ایمن می کند؟»

به عبارت دیگر، اگر یکی از این شیرها تضمین شده بود که وقتی شرایط فشار بیش از حد وجود ندارد، هوا نمی شود، آیا این بدان معناست که کل سیستم تضمین می شود که در صورت عدم نیاز به هواگیری نمی شود. به؟ پاسخ در اینجا “نه” است، زیرا وجود دو شیر اطمینان فشار احتمال نشتی غیر ضروری را افزایش می دهد.

این به ما می گوید که نمی توانیم از تابع OR برای امنیت استفاده کنیم، زیرا یک PSV کاملاً ایمن (S = 1) یک سیستم کاملاً ایمن را تضمین نمی کند.

در این مرحله ممکن است به این نتیجه برسیم که تابع بولی مناسب برای امنیت سیستم در این برنامه، AND، با فرآیند حذف است. با این حال، ممکن است سناریوی موردی محدودکننده دیگری را نیز برای تأیید این نتیجه در نظر بگیریم.

فرض کنید یکی از شیرهای اطمینان فشار به گونه ای از کار بیفتد که امنیت آن صفر باشد، به این معنی که در صورت عدم وجود شرایط فشار بیش از حد، هیچ شانسی وجود نداشت که بسته بماند ( به عنوان مثال، رتبه امنیتی S = 0 به این معنی است که در زمانی که نباید تخلیه شود، تضمین می شود.

آیا یک PSV در این حالت وضعیت امنیتی سیستم خاصی را تضمین می کند؟ ما در اینجا می بینیم که این درست است: هر یک PSV با رتبه S صفر به این معنی است که سیستم به عنوان یک کل دارای رتبه S صفر است، زیرا تنها کافی است یک PSV به طور غیرضروری تخلیه شود تا سیستم به عنوان یک کل به طور غیرضروری تخلیه شود. .

از آنجایی که می دانیم تابع Boolean AND خروجی صفر را برای هر ورودی صفر تضمین می کند، این تابعی است که باید هنگام محاسبه امنیت سیستم از آن استفاده کنیم. محاسبه امنیت سیستم با استفاده از رتبه بندی S هر دو سوپاپ:

این نتایج عددی نیز باید منطقی باشد: در یک سیستم حفاظتی بیش از حد فشار که در آن نشتی در یک شیر برای ایجاد مشکل کافی است، وجود چندین شیر یک مشکل است. و بنابراین امنیت کلی را کاهش می دهد.

شایان ذکر است که یک تغییر ساده در پارامترها ممکن است به شدت بر محاسبات قابلیت اطمینان ما تأثیر بگذارد. در این سناریو به ما گفته شد که هر شیر اطمینان فشار به اندازه‌ای بزرگ است که در صورت فشار بیش از حد، ظرف را به تنهایی و بدون کمک PSV دیگر تخلیه کند.

اگر PSVs کمتر از اندازه بود، و هر دوی آنها باید هواگیری کنند تا از آسیب فشار بیش از حد محافظت شود؟ این تغییر چگونه بر محاسبات قابلیت اطمینان ما تأثیر می گذارد؟

باید بدیهی باشد که این تغییر هیچ تأثیری بر امنیت سیستم نخواهد داشت، زیرا برای ناامن کردن کل سیستم هنوز فقط یک PSV لازم است تا نشت کند.

اما، مطمئناً قابل اعتماد بودن تحت تأثیر این تغییر قرار خواهد گرفت زیرا اکنون یک PSV با رتبه D = 1 برای تضمین یک سیستم محافظت شده کافی نیست. با PSV های کم اندازه، هر دو شیر باید قابل اعتماد باشند تا حفاظت از فشار بیش از حد قابل اعتماد را تضمین کنند.

برعکس، اگر فقط یکی از PSV ها به گونه ای از کار بیفتد که کاملاً غیرقابل اعتماد باشد (D = 0، به این معنی که دریچه در حالت بسته تضمین می شود در هنگام مواجهه با فشار بالا)، کل سیستم را غیر قابل اعتماد می کند زیرا شیر دیگر به تنهایی برای تخلیه کافی گاز اضافی کافی نیست.

از این تحلیل می بینیم که تابع بولی مناسب برای قابلیت اطمینان اکنون AND خواهد بود، زیرا هر صفر در یک تابع AND خروجی ۰ را تضمین می کند. محاسبه مجدد قابلیت اطمینان برای PSVهای کم اندازه:

مقالاتی که ممکن است دوست داشته باشید:

فلسفه خاموش کردن

ایمن از کار افتادن مدارها

مدیریت زنگ هشدار

Relief vs Safety Valve

شیر ایمنی فشار

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.