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1、西安石油大学本科毕业设计（论文）油田集输联合站监控系统可靠性研究摘 要：目前，对油田集输联合站控制系统进行可靠性研究是一个研究热点。可靠性工程的分析方法可有效避免事故的发生，实现高效安全生产，实行数字化远程管理，有效控制生产作业过程中的关键技术环节，实现企业多期望的大规模生产作业所要求的统一、协调、高效、远程调度指挥、监管和控制。在分析青阳岔联合站的油气集输和污水处理的工艺流程基础上，针对此油田集输联合站监控系统的功能特点，提出了监控要求。依据联合站特殊作业的环境因素，分析出危险危害因素。在对比了各种可靠性分析方法，比如，可靠性框图法、GO法、事件树分析法、故障树分析法，之后选择利用故障树分析
2、法对油田集输联合站监控系统的可靠性进行定性、定量分析研究。运用马尔可夫化简法求出最小割集，算出各事件的结构重要度，得出对联合站监控系统影响最大的故障源。最终提出提高联合站监控系统可靠性的对策措施，在联合站监控系统设计中，应尽量选择冗余设计方式，提高硬件设备可靠性。关键词：联合站；监控系统；可靠性；故障树分析 The Study On The Reliability Of Monitoring System In Oilfield Gathering Union StationAbstract：Currently, How to make the study on reliability for
3、 monitoring system in oil field gathering multi-purpose station is a hot topic. The analysis method of Engines Reliability can avoid the accident to achieve efficient and safe production effectively; also it can be used to control the production operations in the process of key techniques, which can
4、 meet large-scale productions needs. That required unified, coordinated, efficient and long-distance command, supervision and control. According to the feature for the monitoring system, which have proposed some requirements on the foundation of analysis the oil and gas gathering multi-purpose stati
5、on as well as wastewaters treatment, In contrast to the various reliability analysis methods, then choose to use the fault tree analysis method to make qualitative and quantitative analysis. using Markov Simplification Method we obtained the minimal cut sets and calculated the structural importance
6、of the event. Then it draws the conclusion that there are some sources to influent Monitoring System of multi-purpose station. Finally,it gives some advices and measures to develop the reliability of multi-purpose stations Monitoring System. On the designing of Monitoring System of multi-purpose sta
7、tion it should be better to choose redundant design approach to improve hardware reliability. Key words: multi-purpose station; Monitoring system; system security; Reliability; Fault Tree Analysis西安石油大学本科毕业设计（论文） 目 录1 绪论11.1 课题的背景以及研究意义11.2 监控系统和可靠性工程的国内外研究现状21.2.1 国外研究现状21.2.2 国内研究现状21.3 研究方法31.3.1
8、 技术路线31.3.2 技术关键与难点31.4 论文研究内容32 可靠性分析理论基础52.1 系统可靠性52.1.1 系统可靠性概念52.1.2 系统可靠性的重要意义62.2 提高系统可靠性62.2.1 提高软件系统可靠性72.2.2 提高计算机控制系统可靠性72.2.3 容错技术82.3 可靠性分析方法82.3.1 系统安全与安全评价82.3.2 安全评价方法82.3.3 系统安全理论132.4 故障树分析方法142.4.1 故障树分析法142.4.2 故障树分析的优缺点及使用范围142.4.3 故障树分析法名词术语和符号152.4.4 故障树分析法步骤162.4.5 故障树的构建172.4
9、.6 最小割集，最小径集172.4.7 基本事件的重要度分析182.5 其它常用的可靠性方法192.5.1 可靠性框图法192.5.2 GO法202.5.3 动态故障树分析法202.6 分析方法比较212.7 本章小结213 油田集输联合站监控系统功能分析223.1 联合站基本情况223.2 油气集输系统工艺流程及其分析223.2.1 油气集输工艺流程分析223.2.2 污水处理系统工艺流程分析233.3 联合站监控系统243.1.1 监控系统特点243.3.2 监控系统软件部分253.3.3 监控系统硬件部分253.4 联合站监控系统要求273.4.1 危险危害因素分析273.4.2 监控原
10、则283.4.3 监控要求283.5 监控系统可靠性设计293.5.1 控制系统可靠性293.5.2 可靠性设计的目的、任务303.5.3 可靠性设计中应遵循的基本准则303.5.4 可靠性要求313.5.5 可靠性设计的主要内容313.6 本章小结324 油田集输联合站监控系统可靠性研究334.1 构建故障树334.1.1 故障因素分析334.1.2 故障模式原因及故障树模型344.2 联合站监控系统故障树定性分析364.3 联合站监控系统故障树定量分析374.3.1 监控系统故障树顶事件发生概率384.3.2 监控系统故障树最小割集重要度分析384.4 本章小结405 提高联合站可靠性对策
11、措施415.1 故障（物的不安全状态）415.2 差错（人的不安全行为）425.3 对策措施425.3.1 主机的优化选择425.3.2 元器件的优化选择435.3.3 PLC的选用原则435.4 本章小结446 结论456.1 本文结论456.2 展望46参考文献47致 谢49III西安石油大学本科毕业设计（论文）1 绪论1.1 课题的背景以及研究意义 著名学者钱学森曾明确指出“在研究一个大而复杂的系统（不论是技术领域还是经济领域）时就不能不考虑它的可靠性”。一个功能比较齐全、技术性能指标的产品应该是一个复杂系统的综合，它包括技术性能、可靠性、维修性、安全性、保障性五个方面。其中可靠性处于重
12、要地位，因为产品的可靠性是评价系统的最基本的价值目标之一，不仅关系要系统质量也与其整体研制成败有着不可分割的关系。如果在确定价值目标的序值时，忽视可靠性或者设计和生产中不能保证系统所要求的可靠性，其技术性能就不能很好的发挥出来。从而导致系统失去实用价值，为之所做的其他工作也就失去意义，甚至还可能造成不可估量的潜在损失，包括生命安全和政治经济上的损失。由于现今的现代化系统工程多为自动化系统，如监控系统，他们之间相互联系相互依存，且功能复杂。如果不加强对系统可靠性的监控，系统可靠性可能会逐渐降低直至系统无法正常生产工作。 随着中国经济的快速发展，石油天然气等能源产业在国家经济中的地位愈加显著。石化
13、、石油、化工等企业的生产条件复杂，存在各种危险性气体、固体的泄露，所以很容易发生各种生产事故。有效避免事故的发生，实现高效安全生产，实行数字化远程管理，有效控制生产作业过程中的关键技术环节，实现大规模生产作业所要求的统一、协调、高效、远程调度指挥、监管和控制是目前众多大型企业所企盼的。而油田集输联合站是将油井采出的原油和天然气汇集、储存、初步加工和处理、储存和外输油品的重要场所，是油田油气集输的枢纽。针对油田集输联合站的工艺，监控系统从将油田各油井生产的原油和油田气进行收集、处理开始，到将油气分别输送至矿场油库或外输站和压气站开始，监控各个生产环节。任何环节的细节，如元器件失效、程序错误等，都
14、可以引发事故造成人员伤亡财产损失的严重后果。 综上，油田集输联合站监控系统可靠性研究针对其生产既有点多、线长、面广的生产特性，又具有生产和储运的易燃、易爆物质以及生产设备数量较多、工艺复杂、压力容器集中、生产连续性强等方面，确定其潜在危险，并对危险因素进行辨识和分析。预测这些危险对人员伤害或对设备损坏的可能性大小，为经营管理者的决策工作提供及时、全面、准确的信息资源。确保监控系统正常工作，保证原油平稳集输和安全生产，有效控制生产技术指标，减轻工人劳动强度，提高工人的工作效率和安全系数使联合站的自动化水平得到较大提高，达到良好的经济效益和社会意义。 1.2 监控系统和可靠性工程的国内外研究现状1
15、.2.1 国外研究现状 （1） 监控系统的国外研究现状从20世纪70年代以来，预防重大工业事故已成为各国社会、经济和技术发展的重点研究对象之一，引起了国际社会的广泛关注。石油行业上，诸如BP、Shell、Exxon等一些大型石油公司开始采用SCADA系统来推进油罐区自动化，并在使用过程中不断完善和发展。到80年代，国外石油公司已普遍采用，在此期间DCS系统出现并在一些大型企业获得广泛应用。基于现场总线的FCS监控系统起步于90年代，目前逐渐成为研究与应用的主流。进入本世纪，基于工业以太网的监控系统开始在一些大型石油企业得到了应用。目前，国外在安全监控系统方面，应用最多且比较成熟的是计算机监控及数据采集系统，由工控机、工控软件、分布式I/O或PLC等组成，主要是应用于提高企业的自动化生产水平。 （2） 可靠性工程的国外研究现状美国对可靠性的研究始于第二次世界大战。当时雷达系统已发展很快而电
