估算共同原因的β系数

　　1 概述

　　安全仪表系统(SIS)主要用于保护一个工业过程的设备、人员和环境，防止潜在危险。这些系统经常使用冗余设备达到需要的保护等级。如果设计满足IEC 61511 或 IEC 61508 的要求，通常使用失效概率来评估和检验设计是否达到了降低危险的目标。

　　过去的几年中，人们认识到共同原因失效对冗余设备的安全和有效性起了主要的负作用。冗余的整个价值被毁灭了。IEC 61508和概率分析清楚地意识到现在需要一种对共同原因的定量估算。

　　在以前的工作中，建议从下面三个方面减少共同原因对系统的影响：

　　1)减少共同作用的机会 – 在冗余单元中实现物理分离和电气分离。

　　2)对一个共同作用做不同的响应 – 冗余单元应该使用不同的技术/机制。

　　3)对所有失效增加抵制能力。但这些通用指南和规则并不能帮助你建立一种定量的计算。

　　2 共同原因模型

　　几个存在的模型给出了共同原因失效的概念模型。而在这些提供的模型中，最简单的模型称为β(beta)模型，如果使用的得当，这个模型已经足够用了。概率论和模拟都表明不同类型的冗余结构必须使用不同的β系数。然而即使是这样，也为β系数选择提供了简便和保险的方法。

　　3 选择 β 系数

　　多个用统计方法估算β系数的研究已经完成。它们指出：用于条件相似的工业过程控制设备时，有效的β值应在1%到10%之间。对特定过程工厂进行详细统计研究分析β系数似乎没有用。因此β系数必须基于工厂条件来估算。在 IEC 61508 部分6 提供了使用的方法。标准的这个部分仅提供了资料性信息，还要使用相关附录来估算β系数。使用估算共同原因其他技术的结果需要证明，当打算遵从 IEC 61508 或 IEC 61511时，使用IEC 61508 部分 6 的方法具有特殊的意义。

　　在IEC 61508 提供的方法是要你回答一系列的问题。对每个问题的肯定回答，就能得分。把所有问题的得分相加就得到总分。基于总分，由表D.4就可以得到 β系数的数值，见表1。 例如，如果对于一个变送器问题的肯定回答得分达到 76 分时，用于冗余变送器的β系数就是 2%。

　　一开始你会感觉这个过程非常的复杂，但如果使用了适当的工程方法就会感觉非常简单。最简单的方法是使用表中的最大值。对于现场仪表(传感器、最终元件)最大的β系数为10%。对于逻辑解算器，最大的β系数为 5%。如果这些最大数值用于PFDavg计算和设计满足要求的 SIL 等级，任务就完成了。如果PFDavg共同原因部分是重要的，那么值得花时间仔细复习一下IEC 61508，部分6的问题。很多问题与产品的选择相关。如果从厂家选择的一个高质量产品进行了全部测试，那么得到的分数是20分。如果已经完成的详细共同原因分析做为设计的一部分，那么得到6分。如果选择的产品已有至少5年类似应用的使用验证，那么得到5分。如果产品制造商维护一个很好的现场返回数据库系统，对产品开发具有反馈，就多得到4分。如果产品具有过压保护和使用较好等级的元件，那么就再加上4分。作为这个选择好产品的得分结果是39分。