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部分行程测试的七大误区

作者:Mark T. Hoske, Control Engineering主编2008.12.28阅读 3908

  集成的阀门、系统和过程允许紧急停机阀进行部分行程测试PST),为此增加了它的安全性能并且延长了全行程测试的间隔期,进而节约了成本。但是,这里必须注意PST的“7大误区”。

  即使阀门有一段时间停止运作,需要时它还是可以运作的。为保证紧急停机设备能够正常运作,阀门必须开动。这样做会导致大部分过程被中断,带来很多不便,消耗也很大,但这种消耗比起保证安全仪表功能(SIF)的阀门不能正常工作所引起的消耗要小的多。  


  图片来源:Control Engineering 和Dresser Masoneilan

  Dresser Masoneilan全球产品市场部经理Sandro Esposito曾说过,如果过程允许,进行集成的部分行程测试(PST)将使得测试间隔期由1年延长至3年,并且可以降低发生故障的概率。这是他四月份在美国2008用户讨论会及技术展会上在谈到Yokogawa公司时提出的。
  Esposito表示,借助过程,数据记录和集成化系统可以大大减少硬件和维修费用方面的开支,并且增加了过程的有效性。由于系统设计和整合方式的繁复多样的变化,大家可能不愿意进行部分行程测试

。但经过对相关内容(IEC 61508, IEC 61511, 以及最近被ISA认可、经美国国家标准协会注册的ANSI/ISA-TR96.05.01CONTROL ENGINEERING China版权所有,自动隔断阀的部分行程测试)的充分理解之后,相信大家对此的态度将有所改变。
  当有人对Esposito的新观点提出质疑时,他引用爱因斯坦的话说:“我们创造的这个世界是我们思想的产物;如果我们的思想一成不变,那么,这个世界也将不可能改变。”
  Esposito还指出,过程隔离部件(使工厂处于安全状态的通断阀)的运转是ESD系统中最为薄弱的环节。
  导致误差的原因有很多,包括阀内件磨损(阀泄漏),松动或失灵,阀座被腐蚀,轴或阀杆被损坏,轴承过于陈旧或有脏物,阀帽或汽封漏气,执行机构膜片损坏或漏气,执行机构弹簧坏损,密封活塞泄露,通气口被阻塞或通信口堵塞,反馈部件机械损坏,以及大气对附件(如电磁阀、增强器等)造成的污染。
  部分行程测试(PST)减小了风险系数,降低了试验失效的概率(PFD)。多个过程时,PST可在不被干扰的情况下完成。

  测试优势
  据Esposito所说www.cechina.cn,一个附有智能ESD的完整系统可以做到以下几点:
  ■   减少测试成本;
  ■  降低由于手动测试造成的人为误差的概率;
  ■  自动按一致性文件操作,确保其与安全标准相符;
  ■  改善ESD阀门的有效性;
  ■  延长停机的间隔期;
  ■  自动证明测试的安全性。
  比较每年进行一次的全行程测试和每年进行四次的部分行程测试所承担的风险,我们可以看出,综合系统的安全性可从SIL2上升到SIL3级别。此外,Esposito指出一个优质的设计可减少安全整合功能所需要的阀门数量。
  下图表充分说明了部分行程测试是如何增强安全性又将测试的间隔时间从1年延长至2年的。


  来源:Control Engineering 和Dresser Masoneilan
  自动化部分行程测试能够增强测试的安全性www.cechina.cn,延长全行程测试的间隔时间。依靠过程,它能够节约大量成本。

  全行程测试与部分行程测试的比较
  如果没有图表中给出增加安全级别的要求,Esposito表示PST可将全行程测试的持续时间延长至3年,如下列分析所示。
  全行程测试假设:
  诊断覆盖系数(DC)为100%,时间间隔(TI)为1x/yr。
  PFDavg =[(DC)(λ控制工程网版权所有, Times控制工程网版权所有, serif">d)(TI/2)]=(1)(λ控制工程网版权所有, Times控制工程网版权所有, serif">d)(1/2)=0.5(λ控制工程网版权所有, Times控制工程网版权所有, serif">d)
  PST假设:部分行程测试DC为70%,TI为6x;全行程测试DC为100%,TI为1x/3yr。
  PFDavg =[(DC)(λ控制工程网版权所有, Times控制工程网版权所有, serif">d)(TI/2)]p + [(1-DC)(λ控制工程网版权所有, Times控制工程网版权所有, serif">d)(TI/2)]F
  =[(0.7)(λ控制工程网版权所有, Times控制工程网版权所有, serif">d)({1/6}/2)]+[(1-0.7)(λ控制工程网版权所有, Times控制工程网版权所有, serif">d)(3/2)]
  =0.05 (λ控制工程网版权所有, Times控制工程网版权所有, serif">d)+0.45(λ控制工程网版权所有, Times控制工程网版权所有, serif">d)= 0.5 (λ控制工程网版权所有, Times控制工程网版权所有, serif">d)

  两次分析所得到的结果是一样的。传统系统主要依赖于机械、气动和电气动元件;而一个智能现场设备则嵌入了可提高可靠性和提供设备有效信息的微处理器和传感器。Esposito这样解释。由于智能ESD提供的是信息而不是数据,可调整而并不只是输送通断压,而且气压总是处于控制之中的,因此,它比电磁阀要来得好。此外,PST不依赖于停机模式;如果用电磁阀的话,它能否保持开或关的状态就没那么明显。信息是双向的,可允许附件测试,自动整理文件和不断的自我测试。
  电磁阀和紧急停机阀的复杂性促使它们成为安全测量操作(程序)中最薄弱的环节。

  状态诊断
  一个智能的PST可以

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