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红外探测器杜瓦非概率可靠性设计方法王春生;东海杰;孟令超【摘要】杜瓦是大面阵红外焦平面探测器组件的重要组成部分,为其提供光学、机械、热学和电学接口,因此对该杜瓦结构的可靠性有较高要求.由于此类产品样本数极少,传统的基于概率模型的可靠性设计方法在理论和应用上均存在较大的问题.有鉴于此,提出了基于区间分析的结构非概率可靠性模型,并将所建模型用于大面阵红外焦平面探测器杜瓦结构的可靠性优化设计.研究结果表明,非概率可靠性设计方法只要求已知设计参数的界限,而不要求其具体的分布形式,所需数据较少,特别适用于小子样大面阵红外焦平面探测器杜瓦的可靠性设计.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2013(043)007【总页数】5页(P766-770)【关键词】非概率可靠性;可靠性设计;大面阵红外探测器;杜瓦结构【作者】王春生;东海杰;孟令超【作者单位】华北光电技术研究所,北京100015;华北光电技术研究所,北京100015;华北光电技术研究所,北京100015【正文语种】中文【中图分类】TN2141 引言大面阵红外焦平面探测器组件是航天用红外成像系统的核心，其发展受到高度的重视。
航天应用的特点主要有两点，一是应用环境恶劣，二是出现故障后无法修复，因此对组件的可靠性水平要求非常高。
为保证大面阵红外焦平面探测器具有稳定的工作性能，需将其封装在高真空杜瓦中，以获得光学、机械、热学和电学接口。
因此，杜瓦结构的可靠性是大面阵红外焦平面探测器组件可靠性的重要组成部分。
杜瓦为高真空密封体，如图1所示，主要由外壳、窗座、窗片、冷指等部件组成。
大面阵红外焦平面探测器杜瓦在结构上具有新的特点。
例如，其冷台面尺寸远大于传统的微杜瓦冷头，密封结构更加复杂，引线数量大大增加，对支撑强度、热均匀性、真空寿命以及电连接可靠性都提出了更高的要求。
同时，大面阵红外焦平面探测器杜瓦结构的样本数极少，传统的基于概率模型的可靠性设计方法在理论和应用上均遇到了较大的问题。
一、概述危险与可操作性研究（HAZOP）是英国帝国化学工业公司（ICI）于1974年开发的，该方法主要是针对化工设备、装置的危险性安全评价方法。
该方法研究的基本过程是以关键词为引导，寻找系统中工艺过程或状态的变化（偏差），然后再进一步分析造成该变化的原因、可能的后果和预防对策措施。
运用危险与可操作性研究（HAZOP）分析方法，可以查处系统中存在的危险、有害因素，并能以危险、有害因素可能导致的事故后果确定设备、装置中的主要危险、有害因素。
危险与可操作性研究也能作为确定事故树“顶上事件”的一种方法。
二、方法简介1、目的危险与可操作性研究方法的目的主要是调动生产操作人员、安全技术人员、安全管理人员和相关设计人员的想象性思维，使其能够找出设备、装置中的危险、有害因素，为制定安全对策措施提供依据。
2、分析流程（1）成立分析小组根据研究对象，成立一个由多方面专家（包括操作、管理、技术、设计和监察等各方面人员）组成的分析小组，并指定负责人。
（2）收集资料分析小组针对分析对象广泛地收集相关信息、资料，可包括产品参数、工艺说明、环境因素、操作规范、管理制度等方面的资料。
（3）划分评价单元为了明确系统中各子系统的功能，将研究对象划分成若干单元，一般可按连续生产工艺过程中的单元以管道为主、间歇生产工艺过程中的单元以设备为主的原则进行单元划分。
明确单元功能，并说明其运行状态和过程。
（4）定义关键词按照危险与可操作性研究中给出的关键词逐一分析各单元可能出现的偏差。
（5）分析产生偏差的原因及其后果。
（6）制定相应的对策措施。
图2.1 危险与可操作性研究分析步骤四、关键词危险与可操作性研究方法根据研究对象和环境给出了两组关键词，见表4.1和表4.2。
由见表4.1和表4.2可知，在系统分析时，可以定义不同的关键词，且即使关键词相同，其代表的意义也会不同。
因此，在进行分析时，必须根据关键词分析各单元产生的偏差。
表4.1 关键词定义表（一）表4.2关键词定义表（二）五、方法特点和适用场合危险与可操作性研究方法适用于设计阶段和现有的生产装置的评价。
危险与可操作性研究分析实例危险与可操作性（Hazard and Operability Studies，简称HAZOP）是一种用于识别和评估潜在危险和风险的系统工程方法。
它的主要目的是通过系统地分析可能的危险情况，制定相应的防范和应对措施，从而提高系统的安全性和稳定性。
下面将提供一个危险与可操作性研究分析实例，以进一步说明该方法的应用。
在石油化工行业中，危险与可操作性研究是一项常见的工程实践。
例如，在一家石油化工厂的炼油装置中，将石油原料处理成石油产品。
在这个过程中，涉及到各种化学反应、高温高压等工艺参数，存在一定的危险性。
因此，进行危险与可操作性研究是必要的。
在进行危险与可操作性研究之前，首先要明确研究的目标和范围。
例如，在这个炼油装置中，希望通过研究来识别潜在的危险情况，评估其可能性和影响范围，并提出相应的控制措施。
然后，选择适当的研究方法和工具，进行系统的分析和评估。
在石油化工行业中，常用的方法之一是HAZOP分析。
该分析方法通过对系统的各个设备、操作步骤和控制系统进行无差别和全面的检查，识别出潜在的危险和操作问题。
例如，在这个炼油装置中，可以选择一个典型的工艺单元进行HAZOP 分析。
通过组织一个专家小组，包括化学工程师、自动控制工程师、操作人员等，进行系统的分析。
在HAZOP分析过程中，通常采用“导向词”的形式来引导分析。
导向词是一系列对系统参数进行无差别检查的问题或指示，以发掘潜在的危险和操作问题。
例如，在这个炼油装置中，可以使用导向词“缺失”、“过程反应”、“泄漏”等。
通过对每个设备和操作步骤进行HAZOP分析，可以识别出潜在的危险情况，例如，缺少适当的防爆装置，导致可能的爆炸；过程反应出现异常，导致产生有害物质；管道泄漏导致液体扩散等。
同时，还可以评估这些危险情况的可能性和影响范围，并提出相应的控制措施。
例如，在发现缺少防爆装置的情况下，可以建议增加防爆装置，以提高系统的安全性；在发现过程反应异常的情况下，可以建议改变反应条件或加强监测控制，以降低潜在的危险性。
理论物理专业硕士研究生培养方案一、培养目标培养符合国家建设需要, 为祖国和人民服务的, 具有良好道德品质和科学素质的, 具有集体主义精神, 实事求是, 追求真理, 献身科学教育事业的, 具有扎实基础知识和良好科研能力的理论物理专门人才和高等院校师资.获得本专业硕士学位的研究生应掌握理论物理学科坚实、宽厚的基础知识，较全面和深入的专业知识，熟悉本专业研究方向的发展前沿和热点. 硕士论文选题时，应对国内外研究现状进行较全面的调研和分析，在此基础上，完成具有创造性的研究成果。
熟练掌握一门外语, 包括专业阅读和写作，以及能用外语进行简单的学术交流。
二、本专业总体概况、优势与特色理论物理是研究物质结构、性质及其相互作用的基本规律的一门基础学科。
本学科于1990年获得硕士学位授予权，1996年成为湖南省重点学科，1999年其中的“非线性物理”成为“211工程”重点学科，1995年起招收博士生，2000年获得博士学位授予权。
该学科现已形成四个稳定的研究方向。
其特色在于抓住当前和未来高技术领域中的关键问题和物理学中的基本问题开展基础研究，把基础研究与高技术问题的探索相结合，在多个学科前沿领域的交叉点寻找突破。
三、本专业研究方向及简介本学科分四个方向，方向一：光与物质的的相互作用物理。
方向二：原子分子理论。
方向三：非线性理论。
方向四：引力与相对论天体物理。
五、专业课程开设具体要求课程编号：001课程名称：高等量子力学英文名称：Advanced Quantum Mechancs教学内容：第一章：量子态的描述；第二章：量子力学与经典力学的关系；第三章：路径积分；第四章：量子力学中的相位；第五章：二次量子化；第六章：角动量理论；第七章：量子体系的对称性；第八章：时空反演；第九章：散射理论；第十章：相对论量子力学预修课程：大学本科物理专业课程主要教材及参考文献：1、曾谨言．量子力学(卷Ⅱ) ［M］．2、余寿绵．高等量子力学［M］．3、P.Roman, Advanced Quantum Theory［M］．4、J.Bjorken etal．Relativistic Quantum Mechanics［M］．课程编号：002课程名称：群论英文名称：Group Theory教学内容：第一章：群的基本知识10学时，第二章：群的线性表示10学时；第三章：对称群及其表示10学时；第四章：点群及其表示10学时；第五章：连续群和李代数10学时；第六章：转动群的表示论10学时；第七章：Lorentz群的表示论10学时。
HAZOP分析在工程项目中的应用杨繁【摘要】HAZOP is a detailed and safe analysis method. Through detailed analysis of the existing parameter deviation,causes and consequences, the corresponding safety protection measures were put forward, so that the hidden dangers in the engineering project could be relieved in the engineering design stage. HAZOP could provide basis for safety inspection and improvement of design level in engineering projects. It can prevent accidents,control and reduce accident losses,and ensure safe production and stable operation.%HAZOP分析方法是一个系统详细的安全分析方法.HAZOP分析方法通过详细分析工程项目工艺过程中的存在的参数偏差、形成的原因及产生的后果,提出相应的安全保护措施,使工程项目中存在的安全隐患在工程设计阶段得以解除.HAZOP分析为工程项目中进行安全检查、提高设计水平提供依据,可以预防事故的发生,控制和减少事故损失,确保工厂安全生产、稳定运行.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2018(046)004【总页数】3页(P175-177)【关键词】HAZOP;工程设计;化工【作者】杨繁【作者单位】广东寰球广业工程有限公司,广东广州 510655【正文语种】中文【中图分类】TQ086常用的安全分析方法包括：危险与操作分析法(Hazard and Operability Analysis，HAZOP)、故障树形图分析法(Fault Tree Analysis， FTA)、事件树分析法(Event Tree Analysis， ETA)、故障状况与后果分析法(Failure Mode and Effect，FMEA)、故障假设法(What-if)、保护层分析(Layer of Protection Analysis，LOPA)、工艺危险审查(Process Hazard Review， PHR)。
July 2010现代化工第30卷第7期M oder n Che m ica l Industry2010年7月分析测试危险与可操作性分析研究杜廷召,田文德,任 伟(青岛科技大学化工学院,山东青岛266042)摘要:危险与可操作性分析(HAZOP)是过程工业中广泛应用的识别危险与操作性问题的安全分析技术之一,尤其是在化工、石化等高危行业。
概述了危险与可操作性分析方法基本原理的基础上,将HAZOP 产生以来的相关研究做出分类并进行了综述,包括HAZ OP 特征研究、扩展HAZ OP 分析领域、开发自动化HAZ OP 分析专家系统和动态模拟辅助的HAZOP 分析。
最后对HAZ OP 技术的研究前景做出了展望。
关键词:HAZ OP ;危险与可操作性分析;过程危险性分析;安全分析中图分类号:X937 文献标识码:A 文章编号:0253-4320(2010)07-0090-04P rogress and pros pect in hazard and operability analysisDU Ting zhao ,TI AN W en de ,RE N W ei(Co llege of Che m ica l Eng ineer i ng ,Q i ngdao U niversity of Science &T echno l ogy ,Q ingdao 266042,Ch i na)Ab stract :H azard and Operab ility Ana l ys i s(HA ZOP )is one o f t he techn i ques m ost w ide l y used i n safety ana l ys i s to i dentify hazards and ope rability prob l em s in process i ndustry ,especiall y i n i ndustry w ith h i gh risk li ke che m i ca l i ndustry ,petrochem i ca l industry et al .T he funda m enta l pr i nciple ofHA ZOP i s rev ie w ed .T he resea rch re lated to HAZOP around the w orld is c lassified i nto four ca tego ries acco rd i ng to its research scope ,i nc l ud i ng character i stics study ,HAZOP scope ex tendi ng ,deve l opi ng auto m ated HAZOP expert system s and HAZOP aided w it h dyna m ic si m u l a ti on .T he resea rch prospect o fHAZOP i s prev i ewed i n the end .K ey w ords :HAZOP ;hazard and operability ana l y si s ;pro cess hazard analysis ;safe t y ana l ysis收稿日期:2010-02-08基金项目:山东省自然科学基金(ZR2009B M 033)作者简介:杜廷召(1986-),男,硕士生,研究方向为化学工程,du ti ngz h ao @g m ai.l co m;田文德(1973-),男,副教授,博士,硕士生导师,研究方向为过程系统工程。
HAZOP (H azar d and Operability Analysis)技术最早是在20世纪60年代中期由英国帝国化学公司(I CI)首先开发应用的。
最初定义为:HAZ OP 分析是由各专业人员组成的分析组对工艺过程的危险和操作性进行分析,即对新建或者已有的过程装置及工程本质进行正式的、系统的严格审查来评估单个装置的危险可能性和可能对整套装置造成的影响。
HAZOP 分析的目的在于识别已有的高危险性装置的潜在危险,除去导致重大安全的问题,例如有毒物质泄漏、火灾和爆炸等。
经过几十年的发展,HAZOP 分析不仅能够识别危险,而且可以辨识操作问题,其应用范围已经扩大到其他领域,例如医疗诊断系统、路况安全监测、可再生能源系统、可编程电子系统等。
1 HAZOP 分析基本原理HAZOP 的理论依据是:工艺流程的状态参数(如温度、压力、流量等)一旦偏离规定的基准状态,就会发生问题或出现危险。
它需要由一个由多学科且经验丰富的成员组成的分析团队,首先依据过程流程图和管道装置图将流程分为易处理的节点,以此确保对过程中的每一个装置进行分析;然后针对节点内的每个设备、操作逐一进行检验:匹配引导词(none ,less ,m ore 等)与工艺参数(fl o w,pressure ,te m perature 等)组成有意义的偏差及操作问题,并由偏差进行事故剧情的向前向后分析,最终辨识偏差原因并分析偏差后果。
常规HAZOP 分析流程[1]见图1。
图1 常规HAZOP 分析流程图902010年7月杜廷召等:危险与可操作性分析研究2 HAZOP分析研究进展HAZOP分析技术经过几十年的研究得到了长足的发展,根据研究领域的不同可以分为:HAZOP 特征研究、扩展HAZOP分析领域、开发自动化HAZOP分析专家系统和动态模拟辅助的HAZOP分析4个主要领域。
2 1 HAZOP特征研究通过与其他过程危险性分析方法的对比的研究,可以确定HAZOP分析的研究范围,明确与其他分析方法相比的优缺点。
Suokas和Rouhia i n en[2-3]分别研究了HAZOP、动作误差分析(AEA)、工作安全分析(W SA)和监督管理与风险树分析(MORT)4种分析方法的覆盖范围及其程序,并结合大量的调查证实了HAZOP的定性分析能力及对具体偏差的有效识别能力。
对比发现HAZOP并未深入考虑人为因素的影响,而且缺少对于管理系统的分析,他们强调了对于管理系统分析的重要性,提出应将对管理系统的分析作为安全分析尤其是HAZOP分析的必备要素。
H oepffner[4]分别研究了事故树分析(Fau lt Tree Analysis,FTA)、故障类型和影响分析(Failure and E ffects Ana lysis,F MEA)和HAZOP分析的特征,认为HAZOP结合了FTA和F MEA的优势:首先依据演绎法假设偏差,然后由归纳法得到偏差对于系统的影响,因此HAZOP相比其他常用分析方法应用更广泛。
2 2 扩展HAZOP分析领域伴随着HAZOP在特定系统中的应用及对这些系统的特性进行分析,研究者认为有必要对HAZOP 进行适当修改或者考虑与其他过程危险性分析方法进行结合。
2 2 1 与其他PHA技术结合对比HAZOP和F M E A不难发现,两者系统结构上非常相似,例如:在危险识别环节,HAZOP利用引导词和工艺参数来假定偏差,而FMEA则考虑特定装置的失效模式。
这种相似性使得有大量的研究来进行两者的结合以提高分析效率和质量。
Post[5]通过回顾过程危险性分析与可靠性分析的发展过程,提出了由HAZOP和F MEA相结合的分析方法的观点,并详细研究了如何进行2种方法的整合。
Tra mm e l和D av is[6]开发了结合HAZOP和F M E A优势的过程危险混合分析技术,并用来提高半导体制造工艺系统的正常运行时间。
后来他们又把保护层分析(Layer of Protection Analysis,LOPA)加入到这种混合分析技术中,提高了该技术的评估能力[7]。
HAZOP部分在混合系统中用来简化系统界限选取和危险识别;F MEA部分有效地进行危险评估;而LOP A则用于评估已有或拟采取的独立保护层和识别有效的控制措施。
Burgazzi[8]分别使用HAZOP和F MEA2种方法对被动系统进行了分析,通过F MEA 的分析结果来确定导致被动系统不确定性的主要原因,使用HAZOP进行定性分析及具体危险识别,并验证F MEA的分析结果。
2 2 2 定量化HAZOP分析由于实际过程中分析的要求,有许多研究将HAZOP从危险识别扩展到危险影响评估中即定量化的安全分析。
B endixen和O N eill[9]认为HAZOP 和FTA是定量分析的最佳组合,他们在定量风险评价中的经验证实了执行常规分析有大量的不确定因素,他们认为将HAZOP与FTA紧密结合可以从以下3个方面来减少安全分析的不确定性: 确定引发危险的初始事件; 确定初始事件的发生频率; 确定评估危险影响的标准。
O zog和Bendi x en[10]的研究证明HAZ OP与FTA的组合是识别、量化和控制风险的最有效方法:HAZOP是对已有和新建过程装置进行危险识别的通用方法,而FTA是最合适的危险定量技术。
De m iche la[11]等针对具有由同一过程变量偏差引发多重保护的装置的安全分析开发了递归可操作性分析方法,其研究证明将HAZOP 分析结果和FTA联合起来,可以有效地分析得到可能导致危险事件的偶然序列,后来进行的研究证实了这种方法在系统危险识别中的有效性。
Shafagh i等[12]研究了检查表法(Checklist)和HAZOP的组合,并将这种过程危险混合分析技术应用于一个吸收式热泵的安全分析。
Checklist技术主要用来识别需要特别注意的和/或需要进一步审议的主要问题;其主要局限是对于特定问题不能提供挖掘问题的机制。
研究证明在使用Check list进行预先的危险识别的前提下,HAZOP分析可以成功识别热泵设计中的更多类型的危险。
2 23 对人为因素进行识别实际生产中,50%~90%的操作风险是由人为的因素引起的[13],因此对于人为因素的识别具有非常重要的意义。
Schur m an和F leger[14]通过引入一套新的引导词(错过、时间不当)和参数(人、信息、行为),将对人为因素可能引起的危险的分析整合到HAZ OP分析中。
间歇过程广泛应用于精细化工、生物化工等91现代化工第30卷第7期高附加值产品的生产中,且间歇生产过程中人的参与比连续生产中更为频繁,因此对于间歇过程中的人的因素进行HAZOP分析颇有意义。
M ushtaq和Chung[15]提出了将间歇过程分解为3个操作阶段(加料、卸料和反应)的研究方法:加料和卸料被视为连续过程,而将反应分解为不同的操作,例如混合、加热等。
