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本文以安全仪表系统生命周期为基本框架，探讨了安全仪表系统设计各阶段需要完成的任务，并以催化裂化装置中的三机组为例，详细说明了整个设计过程。利用故障树分析方法，对三机组存在的风险和故障进行了详细分析；根据故障树的分析结果，指出了三机组需要实现的安全功能；对实现不同安全功能的控制回路结合人员安全、环境安全、经济损失的要求确定其安全完整性等级；合理选择冗余结构，设计满足目标安全完整性等级的安全仪表系统；根据设计要求选择经过认证的逻辑控制器、传感器和执行机构。利用可靠性框图方法详细推导了不同结构下平均需求故障概率PFDavg的计算方法，与IEC61508所给的计算公式进行了比较，并同时利用IEC61508所给的计算公式与推导出的公式对设计好的催化裂化三机组安全仪表系统进行定量的评估计算。通过详细分析决定安全完整性等级的PFDavg的计算公式，确定影响SIS可靠性的主要因素，从设计的角度总结出提高安全仪表系统可靠性的几种方法。