I test di prova sono parte integrante del mantenimento dell'integrità della sicurezza dei nostri sistemi strumentati di sicurezza (SIS) e dei sistemi legati alla sicurezza (ad esempio allarmi critici, sistemi antincendio e del gas, sistemi di interblocco strumentati, ecc.). Un test funzionale è un test periodico per rilevare guasti pericolosi, testare funzionalità legate alla sicurezza (ad esempio ripristino, bypass, allarmi, diagnostica, spegnimento manuale, ecc.) e garantire che il sistema soddisfi gli standard aziendali ed esterni. I risultati dei test funzionali sono anche una misura dell'efficacia del programma di integrità meccanica del SIS e dell'affidabilità sul campo del sistema.
Le procedure di test funzionale coprono le fasi del test dall'acquisizione di permessi, all'invio di notifiche e alla messa fuori servizio del sistema per i test, fino alla garanzia di test completi, alla documentazione del test funzionale e dei suoi risultati, alla rimessa in servizio del sistema e alla valutazione dei risultati dei test correnti e delle prove precedenti risultati del test.
ANSI/ISA/IEC 61511-1, clausola 16, copre i test di prova SIS. Il rapporto tecnico ISA TR84.00.03 – “Mechanical Integrity of Safety Instrumented Systems (SIS)”, copre i test di prova ed è attualmente in fase di revisione con una nuova versione prevista a breve. Il rapporto tecnico ISA TR96.05.02 – “In-situ Proof Testing of Automated Valves” è attualmente in fase di sviluppo.
Il rapporto HSE del Regno Unito CRR 428/2002 – “Principi per i test di prova dei sistemi strumentati di sicurezza nell’industria chimica” fornisce informazioni sui test di prova e su ciò che le aziende stanno facendo nel Regno Unito.
Una procedura di test funzionale si basa sull'analisi delle modalità di guasto pericoloso note per ciascuno dei componenti nel percorso di intervento della funzione strumentata di sicurezza (SIF), sulla funzionalità SIF come sistema e su come (e se) verificare il guasto pericoloso modalità. Lo sviluppo della procedura dovrebbe iniziare nella fase di progettazione del SIF con la progettazione del sistema, la selezione dei componenti e la determinazione di quando e come effettuare i test di prova. Gli strumenti SIS presentano diversi gradi di difficoltà nel test di verifica che devono essere considerati nella progettazione, funzionamento e manutenzione del SIF. Ad esempio, i misuratori ad orifizio e i trasmettitori di pressione sono più facili da testare rispetto ai misuratori di portata massica Coriolis, ai misuratori magnetici o ai sensori di livello radar aerei. L'applicazione e il design della valvola possono anche influenzare la completezza del test di prova della valvola per garantire che guasti pericolosi e incipienti dovuti a degrado, intasamento o guasti dipendenti dal tempo non portino a un guasto critico entro l'intervallo di test selezionato.
Sebbene le procedure di prova funzionale siano generalmente sviluppate durante la fase di ingegneria del SIF, dovrebbero anche essere riviste dall'autorità tecnica SIS del sito, dalle operazioni e dai tecnici dello strumento che effettueranno i test. Dovrebbe essere effettuata anche un'analisi della sicurezza sul lavoro (JSA). È importante ottenere il consenso dell'impianto su quali test verranno eseguiti e quando, e sulla loro fattibilità fisica e di sicurezza. Ad esempio, non è utile specificare il test della corsa parziale quando il gruppo operativo non è d'accordo a farlo. Si consiglia inoltre che le procedure di test di prova siano esaminate da un esperto in materia indipendente (PMI). Il test tipico richiesto per un test funzionale completo è illustrato nella Figura 1.
Requisiti del test funzionale completo Figura 1: Una specifica del test funzionale completo per una funzione strumentata di sicurezza (SIF) e il relativo sistema strumentato di sicurezza (SIS) dovrebbe precisare o fare riferimento ai passaggi in sequenza dalla preparazione del test e dalle procedure di test alle notifiche e alla documentazione .
Figura 1: Una specifica di test funzionale completo per una funzione strumentata di sicurezza (SIF) e il relativo sistema strumentato di sicurezza (SIS) dovrebbe precisare o fare riferimento ai passaggi in sequenza dalla preparazione del test e dalle procedure di test alle notifiche e alla documentazione.
Il test di prova è un'azione di manutenzione pianificata che deve essere eseguita da personale competente formato sui test SIS, sulla procedura di prova e sui circuiti SIS che verranno testati. Dovrebbe essere prevista una guida dettagliata della procedura prima di eseguire il test di prova iniziale e successivamente un feedback all'autorità tecnica SIS del sito per miglioramenti o correzioni.
Esistono due modalità di guasto principali (sicura o pericolosa), suddivise in quattro modalità: pericoloso non rilevato, pericoloso rilevato (dalla diagnostica), sicuro non rilevato e sicuro rilevato. In questo articolo i termini pericolosi e guasti pericolosi non rilevati vengono utilizzati in modo intercambiabile.
Nei test di verifica SIF, siamo interessati principalmente alle modalità di guasto pericolose non rilevate, ma se esiste una diagnostica utente che rileva guasti pericolosi, tale diagnostica dovrebbe essere sottoposta a test di prova. Tieni presente che, a differenza della diagnostica utente, la diagnostica interna del dispositivo in genere non può essere convalidata come funzionale dall'utente e ciò può influenzare la filosofia del test funzionale. Quando nei calcoli SIL viene preso in considerazione il merito della diagnostica, gli allarmi diagnostici (ad esempio gli allarmi fuori range) dovrebbero essere testati come parte del test funzionale.
Le modalità di guasto possono essere ulteriormente suddivise in quelle testate durante un test funzionale, quelle non testate e guasti incipienti o dipendenti dal tempo. Alcune modalità di guasto pericolose potrebbero non essere testate direttamente per vari motivi (ad esempio difficoltà, decisione ingegneristica o operativa, ignoranza, incompetenza, errori sistematici di omissione o commissione, bassa probabilità di accadimento, ecc.). Se sono note modalità di guasto per le quali non verrà effettuato il test, è necessario effettuare una compensazione nella progettazione del dispositivo, nella procedura di test, nella sostituzione o ricostruzione periodica del dispositivo e/o effettuare test inferenziali per ridurre al minimo l'effetto del mancato test sull'integrità del SIF.
Un guasto incipiente è uno stato o una condizione degradante tale per cui si può ragionevolmente prevedere che si verifichi un guasto critico e pericoloso se le azioni correttive non vengono intraprese in modo tempestivo. Solitamente vengono rilevati confrontando le prestazioni con test di prova benchmark recenti o iniziali (ad esempio segni di valvola o tempi di risposta della valvola) o mediante ispezione (ad esempio una porta di processo ostruita). I guasti imminenti dipendono generalmente dal tempo: quanto più a lungo il dispositivo o il gruppo è in servizio, tanto più degradato diventa; le condizioni che facilitano un guasto casuale diventano più probabili, l'ostruzione delle porte del processo o l'accumulo di sensori nel tempo, la durata utile è esaurita, ecc. Pertanto, maggiore è l'intervallo del test funzionale, maggiore è la probabilità di un guasto incipiente o dipendente dal tempo. Anche eventuali protezioni contro i guasti incipienti devono essere testate (spurgo delle porte, tracciamento elettrico, ecc.).
Le procedure devono essere scritte per verificare i guasti pericolosi (non rilevati). Le tecniche di analisi delle modalità di guasto e degli effetti (FMEA) o di analisi delle modalità di guasto, degli effetti e diagnostica (FMEDA) possono aiutare a identificare guasti pericolosi non rilevati e dove è necessario migliorare la copertura dei test funzionali.
Molte procedure di test di prova sono scritte e basate sull'esperienza e su modelli di procedure esistenti. Nuove procedure e SIF più complicati richiedono un approccio più ingegnerizzato che utilizzi FMEA/FMEDA per analizzare i guasti pericolosi, determinare in che modo la procedura di test verificherà o meno tali guasti e la copertura dei test. Nella Figura 2 è mostrato un diagramma a blocchi dell'analisi della modalità di guasto a livello macro per un sensore. La FMEA in genere deve essere eseguita solo una volta per un particolare tipo di dispositivo e riutilizzata per dispositivi simili tenendo in considerazione il servizio di processo, l'installazione e le capacità di test in sito .
Analisi dei guasti a livello macro Figura 2: Questo diagramma a blocchi di analisi della modalità di guasto a livello macro per un sensore e un trasmettitore di pressione (PT) mostra le funzioni principali che verranno generalmente suddivise in molteplici analisi di microguasti per definire completamente i potenziali guasti da affrontare nei test funzionali.
Figura 2: Questo diagramma a blocchi dell'analisi della modalità di guasto a livello macro per un sensore e un trasmettitore di pressione (PT) mostra le principali funzioni che verranno generalmente suddivise in molteplici analisi di microguasti per definire completamente i potenziali guasti da affrontare nei test funzionali.
La percentuale di guasti noti, pericolosi e non rilevati sottoposti a test di prova è chiamata copertura del test di prova (PTC). Il PTC è comunemente utilizzato nei calcoli SIL per “compensare” il mancato test approfondito del SIF. Le persone credono erroneamente che, avendo considerato la mancanza di copertura del test nel calcolo del SIL, abbiano progettato un SIF affidabile. Il semplice fatto è che, se la copertura del test è del 75%, e se si tiene conto di quel numero nel calcolo SIL e si testano cose che si stanno già testando più spesso, statisticamente può ancora verificarsi il 25% dei guasti pericolosi. Di certo non voglio far parte di quel 25%.
I rapporti di approvazione FMEDA e i manuali di sicurezza per i dispositivi in genere forniscono una procedura minima di test di prova e una copertura di test di prova. Questi forniscono solo una guida, non tutte le fasi del test necessarie per una procedura di test funzionale completa. Per analizzare i guasti pericolosi vengono utilizzati anche altri tipi di analisi dei guasti, come l'analisi dell'albero dei guasti e la manutenzione centrata sull'affidabilità.
I test dimostrativi possono essere suddivisi in test funzionali completi (end-to-end) o funzionali parziali (Figura 3). I test funzionali parziali vengono comunemente eseguiti quando i componenti del SIF hanno intervalli di test diversi nei calcoli SIL che non sono in linea con gli arresti o i turnaround pianificati. È importante che le procedure di test di prova funzionale parziale si sovrappongano in modo tale da testare insieme tutta la funzionalità di sicurezza del SIF. Con i test funzionali parziali, è comunque consigliabile che il SIF effettui un test di prova end-to-end iniziale e successivi durante i turnaround.
I test dimostrativi parziali dovrebbero sommarsi Figura 3: I test dimostrativi parziali combinati (in basso) dovrebbero coprire tutte le funzionalità di un test dimostrativo funzionale completo (in alto).
Figura 3: I test dimostrativi parziali combinati (in basso) dovrebbero coprire tutte le funzionalità di un test dimostrativo funzionale completo (in alto).
Un test di prova parziale verifica solo una percentuale delle modalità di guasto di un dispositivo. Un esempio comune è il test della valvola a corsa parziale, in cui la valvola viene spostata leggermente (10-20%) per verificare che non sia bloccata. Questo ha una copertura del test funzionale inferiore rispetto al test funzionale nell'intervallo del test primario.
Le procedure di prova funzionale possono variare in complessità in base alla complessità del SIF e alla filosofia della procedura di prova aziendale. Alcune aziende scrivono procedure di test dettagliate passo dopo passo, mentre altre hanno procedure piuttosto brevi. I riferimenti ad altre procedure, come una calibrazione standard, vengono talvolta utilizzati per ridurre le dimensioni della procedura di prova funzionale e per garantire la coerenza dei test. Una buona procedura di test funzionale dovrebbe fornire dettagli sufficienti per garantire che tutti i test siano eseguiti e documentati correttamente, ma non così tanti dettagli da indurre i tecnici a saltare alcuni passaggi. Il fatto che il tecnico, responsabile dell'esecuzione della fase di test, inizializzi la fase di test completata può contribuire a garantire che il test venga eseguito correttamente. Anche la firma del test di prova completato da parte del supervisore dello strumento e dei rappresentanti delle operazioni ne sottolineerà l'importanza e garantirà un test di prova completato correttamente.
Il feedback dei tecnici dovrebbe essere sempre invitato a contribuire a migliorare la procedura. Il successo di una procedura di test funzionale dipende in gran parte dalle mani dei tecnici, pertanto è altamente raccomandato uno sforzo collaborativo.
La maggior parte dei test di prova vengono generalmente eseguiti offline durante un arresto o un turnaround. In alcuni casi, potrebbe essere necessario eseguire test di prova online durante l'esecuzione per soddisfare i calcoli SIL o altri requisiti. I test online richiedono pianificazione e coordinamento con le operazioni per consentire l'esecuzione del test di prova in modo sicuro, senza sconvolgere il processo e senza causare interventi infondati. Ci vuole solo un viaggio falso per esaurire tutti i tuoi Attaboys. Durante questo tipo di test, quando il SIF non è completamente disponibile per svolgere il proprio compito di sicurezza, la norma 61511-1, clausola 11.8.5, afferma che “Le misure compensative che garantiscono un funzionamento sicuro e continuo devono essere fornite in conformità con 11.3 quando il SIS è in bypass (riparazione o test).” Una procedura di gestione della situazione anomala dovrebbe essere accompagnata dalla procedura di test di prova per garantire che ciò venga eseguito correttamente.
Un SIF è tipicamente suddiviso in tre parti principali: sensori, risolutori logici ed elementi finali. Solitamente esistono anche dispositivi ausiliari che possono essere associati all'interno di ciascuna di queste tre parti (ad esempio barriere IS, amplificatori di sgancio, relè di interposizione, solenoidi, ecc.) che devono essere anch'essi testati. Gli aspetti critici del test di ciascuna di queste tecnologie possono essere trovati nella barra laterale, "Test di sensori, risolutori logici ed elementi finali" (sotto).
Alcune cose sono più facili da provare rispetto ad altre. Molte tecnologie moderne e alcune più vecchie di flusso e livello rientrano nella categoria più difficile. Questi includono misuratori di portata Coriolis, misuratori di vortice, misuratori magnetici, radar attraverso l'aria, livello a ultrasuoni e interruttori di processo in situ, solo per citarne alcuni. Fortunatamente, molti di questi ora dispongono di una diagnostica avanzata che consente test migliori.
La difficoltà di testare un tale dispositivo sul campo deve essere considerata nella progettazione del SIF. È facile per gli ingegneri selezionare i dispositivi SIF senza prendere in seria considerazione ciò che sarebbe necessario per testare il dispositivo, poiché non saranno loro le persone a testarli. Ciò vale anche per il test della corsa parziale, che è un modo comune per migliorare la probabilità media di guasto su richiesta (PFDavg) del SIF, ma in seguito le operazioni dell'impianto non vogliono farlo, e molte volte potrebbero non farlo. Fornire sempre la supervisione dell'impianto dell'ingegneria dei SIF per quanto riguarda i test di prova.
Il test di prova dovrebbe includere un'ispezione dell'installazione del SIF e la riparazione necessaria per soddisfare 61511-1, clausola 16.3.2. Dovrebbe esserci un'ispezione finale per garantire che tutto sia a posto e un doppio controllo che il SIF sia stato correttamente rimesso in servizio.
Scrivere e implementare una buona procedura di test è un passo importante per garantire l’integrità del SIF per tutta la sua vita. La procedura di test dovrebbe fornire dettagli sufficienti per garantire che i test richiesti siano eseguiti e documentati in modo coerente e sicuro. I guasti pericolosi non testati mediante prove funzionali dovrebbero essere compensati per garantire che l'integrità della sicurezza del SIF sia adeguatamente mantenuta per tutta la sua vita.
Scrivere una buona procedura di test funzionale richiede un approccio logico all'analisi ingegneristica dei potenziali guasti pericolosi, selezionando i mezzi e scrivendo le fasi del test funzionale che rientrano nelle capacità di test dell'impianto. Lungo il percorso, ottieni il consenso dell'impianto a tutti i livelli per i test e forma i tecnici a eseguire e documentare il test dimostrativo, nonché a comprendere l'importanza del test. Scrivi le istruzioni come se fossi il tecnico dello strumento che dovrà svolgere il lavoro e come se la vita dipendesse dall'esecuzione corretta dei test, perché è così.
Test di sensori, risolutori logici ed elementi finali Un SIF è generalmente suddiviso in tre parti principali, sensori, risolutori logici ed elementi finali. Solitamente ci sono anche dispositivi ausiliari che possono essere associati all'interno di ciascuna di queste tre parti (ad esempio barriere IS, amplificatori di sgancio, relè di interposizione, solenoidi, ecc.) che devono essere testati. Test di prova del sensore: il test di prova del sensore deve garantire che il il sensore può rilevare la variabile di processo nell'intero intervallo e trasmettere il segnale appropriato al risolutore logico SIS per la valutazione. Sebbene non siano inclusivi, alcuni degli aspetti da considerare nella creazione della parte relativa al sensore della procedura di test di prova sono forniti nella Tabella 1. Tabella 1: Considerazioni sul test di prova del sensore Controllo pulizia porte di processo/interfaccia di processo, accumulo significativo rilevato Controllo diagnostico interno, esecuzione estesa diagnostica se disponibile Calibrazione del sensore (5 punti) con ingresso di processo simulato al sensore, verificato tramite DCS, controllo della deriva Controllo del punto di intervento Allarmi alto/alto-alto/basso/basso-basso Ridondanza, degrado della votazione Fuori range, deviazione, diagnostica allarmi Bypass e allarmi, riattivazione Diagnostica utente Configurazione Fail Safe del trasmettitore verificata Testare i sistemi associati (ad esempio spurgo, tracciamento elettrico, ecc.) e i componenti ausiliari Ispezione fisica Documentazione completa come trovato e come lasciato Test di prova del risolutore logico: quando è prova di tutte le funzioni Una volta eseguito il test, viene testata la parte del risolutore logico nell'esecuzione dell'azione di sicurezza del SIF e le azioni correlate (ad esempio allarmi, ripristino, bypass, diagnostica utente, ridondanze, HMI, ecc.). I test di prova funzionali parziali o frammentari devono eseguire tutti questi test come parte dei singoli test di prova sovrapposti. Il produttore del risolutore logico dovrebbe avere una procedura di test funzionale consigliata nel manuale di sicurezza del dispositivo. In caso contrario, come minimo, è necessario spegnere e riaccendere il risolutore logico e controllare i registri diagnostici del risolutore logico, le spie di stato, le tensioni di alimentazione, i collegamenti di comunicazione e la ridondanza. Questi controlli devono essere eseguiti prima del test dimostrativo completo. Non dare per scontato che il software sia valido per sempre e che la logica non debba essere testata dopo il test dimostrativo iniziale come modifiche software e hardware non documentate, non autorizzate e non testate e software gli aggiornamenti possono insinuarsi nei sistemi nel tempo e devono essere presi in considerazione nella filosofia generale del test di prova. La gestione dei registri di modifiche, manutenzione e revisione dovrebbe essere rivista per garantire che siano aggiornati e adeguatamente mantenuti e, se possibile, il programma applicativo dovrebbe essere confrontato con l'ultimo backup. Occorre inoltre prestare attenzione a testare tutta la logica dell'utente funzioni ausiliarie e diagnostiche del risolutore (ad es. watchdog, collegamenti di comunicazione, dispositivi di sicurezza informatica, ecc.). Test di prova dell'elemento finale: la maggior parte degli elementi finali sono tuttavia valvole, avviatori di motori di apparecchiature rotanti, azionamenti a velocità variabile e altri componenti elettrici come contattori e circuiti gli interruttori automatici vengono utilizzati anche come elementi finali e le loro modalità di guasto devono essere analizzate e testate. Le modalità di guasto primarie per le valvole sono il blocco, il tempo di risposta troppo lento o troppo veloce e le perdite, tutti fattori influenzati dall'interfaccia del processo operativo della valvola al momento del viaggio. Anche se testare la valvola in condizioni operative è il caso più auspicabile, il reparto Operations è generalmente contrario all'intervento del SIF mentre l'impianto è in funzione. La maggior parte delle valvole SIS vengono generalmente testate mentre l'impianto è fermo a pressione differenziale pari a zero, che è la condizione operativa meno impegnativa. L'utente deve essere consapevole della pressione differenziale operativa nel caso peggiore e degli effetti di degrado della valvola e del processo, che devono essere presi in considerazione nella progettazione e nel dimensionamento della valvola e dell'attuatore. Normalmente, per compensare il mancato test alle condizioni operative del processo, pressione di sicurezza/ Il margine di spinta/coppia viene aggiunto all'attuatore della valvola e il test inferenziale delle prestazioni viene eseguito utilizzando test di base. Esempi di questi test inferenziali sono quelli in cui viene temporizzato il tempo di risposta della valvola, viene utilizzato un posizionatore intelligente o un controller digitale per valvole per registrare una curva o indicazione di pressione/posizione della valvola oppure viene eseguita una diagnostica avanzata durante il test di prova e confrontata con i risultati dei test precedenti o linee di base per rilevare il degrado delle prestazioni della valvola, indicando un potenziale guasto incipiente. Inoltre, se è richiesta la chiusura ermetica (TSO), il semplice azionamento della valvola non consentirà di verificare eventuali perdite e sarà necessario eseguire un test periodico di tenuta della valvola. ISA TR96.05.02 ha lo scopo di fornire indicazioni su quattro diversi livelli di test delle valvole SIS e sulla loro tipica copertura dei test funzionali, in base al modo in cui il test viene strumentato. Le persone (in particolare gli utenti) sono incoraggiate a partecipare allo sviluppo di questo rapporto tecnico (contattare crobinson@isa.org). Anche le temperature ambientali possono influenzare i carichi di attrito delle valvole, quindi testare le valvole in climi caldi sarà generalmente il carico di attrito meno impegnativo quando rispetto al funzionamento a basse temperature. Di conseguenza, è opportuno prendere in considerazione test di prova delle valvole a una temperatura costante per fornire dati coerenti per test inferenziali per la determinazione del degrado delle prestazioni della valvola. Le valvole con posizionatori intelligenti o un posizionatore digitale per valvole generalmente hanno la capacità di creare una firma della valvola che può essere utilizzato per monitorare il degrado delle prestazioni della valvola. È possibile richiedere una firma di riferimento della valvola come parte dell'ordine di acquisto oppure è possibile crearne una durante il test di prova iniziale che funga da riferimento. La firma della valvola deve essere eseguita sia per l'apertura che per la chiusura della valvola. Se disponibile, è necessario utilizzare anche la diagnostica avanzata delle valvole. Ciò può aiutarti a capire se le prestazioni della tua valvola si stanno deteriorando confrontando le firme e la diagnostica della valvola di prova successiva con il tuo riferimento. Questo tipo di test può aiutare a compensare il mancato test della valvola alle pressioni operative peggiori. La firma della valvola durante un test di prova può anche essere in grado di registrare il tempo di risposta con timestamp, eliminando la necessità di un cronometro. Un tempo di risposta maggiore è un segno di deterioramento della valvola e di un aumento del carico di attrito per spostare la valvola. Sebbene non esistano standard relativi alle modifiche del tempo di risposta della valvola, un modello negativo di modifiche da un test di prova all'altro è indicativo della potenziale perdita del margine di sicurezza e delle prestazioni della valvola. I moderni test di prova delle valvole SIS dovrebbero includere una firma della valvola come questione di buona pratica ingegneristica. La pressione di alimentazione dell'aria dello strumento valvola dovrebbe essere misurata durante un test di prova. Mentre la molla della valvola per una valvola con ritorno a molla è ciò che chiude la valvola, la forza o coppia coinvolta è determinata da quanto la molla della valvola viene compressa dalla pressione di alimentazione della valvola (secondo la legge di Hooke, F = kX). Se la pressione di alimentazione è bassa, la molla non si comprimerà tanto, quindi sarà disponibile meno forza per spostare la valvola quando necessario. Sebbene non siano inclusivi, alcuni degli aspetti da considerare nella creazione della parte relativa alla valvola della procedura di test di prova sono forniti nella Tabella 2. Tabella 2: Considerazioni sull'assemblaggio della valvola dell'elemento finale Testare l'azione di sicurezza della valvola alla pressione operativa del processo (migliore ma in genere non eseguita), e cronometrare il tempo di risposta della valvola. Verificare la ridondanza. Testare l'azione di sicurezza della valvola a pressione differenziale zero e cronometrare il tempo di risposta della valvola. Verificare la ridondanza Eseguire la firma e la diagnostica della valvola come parte del test di prova e confrontarla con il riferimento e il test precedente Osservare visivamente l'azione della valvola (azione corretta senza vibrazioni o rumori insoliti, ecc.). Verificare il campo della valvola e l'indicazione della posizione sul DCS Azionare completamente la valvola almeno cinque volte durante il test di prova per garantire l'affidabilità della valvola. (Ciò non è destinato a correggere effetti di degrado significativi o guasti incipienti). Esaminare i registri di manutenzione della valvola per garantire che eventuali modifiche soddisfino le specifiche SRS della valvola richieste. Test diagnostici per i sistemi energizzati per scattare. Test di tenuta se è richiesto il Tight Shut Off (TSO). Verificare la funzionalità dell'allarme di disaccordo di comando. Ispezionare il gruppo e gli interni della valvola. Rimuovere, testare e ricostruire. secondo necessità Completare la documentazione come trovato e come lasciato Solenoidi Valutare lo sfiato per fornire il tempo di risposta richiesto Valutare le prestazioni del solenoide tramite un posizionatore digitale per valvole o un posizionatore intelligente Verificare le prestazioni del solenoide ridondante (ad es. 1oo2, 2oo3) Relè intermedi Verificare il corretto funzionamento e la ridondanza Ispezione del dispositivo
Un SIF è tipicamente suddiviso in tre parti principali, sensori, risolutori logici ed elementi finali. Solitamente sono presenti anche dispositivi ausiliari che possono essere associati all'interno di ciascuna di queste tre parti (ad esempio barriere IS, amplificatori di sgancio, relè di interposizione, solenoidi, ecc.) che devono essere testati.
Test di prova del sensore: il test di prova del sensore deve garantire che il sensore possa rilevare la variabile di processo nell'intero intervallo e trasmettere il segnale corretto al risolutore logico SIS per la valutazione. Sebbene non siano inclusivi, alcuni degli aspetti da considerare nella creazione della parte relativa al sensore della procedura di test di prova sono forniti nella Tabella 1.
Test funzionale del risolutore logico: quando viene eseguito il test funzionale completo, viene testata la parte del risolutore logico nell'esecuzione dell'azione di sicurezza del SIF e le azioni correlate (ad esempio allarmi, ripristino, bypass, diagnostica utente, ridondanze, HMI, ecc.). I test di prova funzionali parziali o frammentari devono eseguire tutti questi test come parte dei singoli test di prova sovrapposti. Il produttore del risolutore logico dovrebbe avere una procedura di test funzionale consigliata nel manuale di sicurezza del dispositivo. In caso contrario, come minimo, è necessario spegnere e riaccendere il risolutore logico e controllare i registri diagnostici del risolutore logico, le spie di stato, le tensioni di alimentazione, i collegamenti di comunicazione e la ridondanza. Questi controlli dovrebbero essere eseguiti prima del test funzionale completo.
Non dare per scontato che il software sia valido per sempre e che la logica non debba essere testata dopo il test di prova iniziale poiché modifiche software e hardware non documentate, non autorizzate e non testate e aggiornamenti software possono insinuarsi nei sistemi nel tempo e devono essere presi in considerazione nel tuo totale filosofia del test dimostrativo. La gestione dei registri di modifica, manutenzione e revisione dovrebbe essere rivista per garantire che siano aggiornati e adeguatamente mantenuti e, se possibile, il programma applicativo dovrebbe essere confrontato con l'ultimo backup.
Occorre inoltre prestare attenzione a testare tutte le funzioni ausiliarie e diagnostiche del risolutore logico dell'utente (ad esempio watchdog, collegamenti di comunicazione, dispositivi di sicurezza informatica, ecc.).
Test di prova dell'elemento finale: la maggior parte degli elementi finali sono valvole, tuttavia, come elementi finali vengono utilizzati anche avviatori di motori di apparecchiature rotanti, azionamenti a velocità variabile e altri componenti elettrici come contattori e interruttori automatici e le loro modalità di guasto devono essere analizzate e testate.
Le principali modalità di guasto delle valvole sono il blocco, il tempo di risposta troppo lento o troppo veloce e le perdite, tutti fattori influenzati dall'interfaccia del processo operativo della valvola al momento dell'intervento. Anche se testare la valvola in condizioni operative è il caso più auspicabile, il reparto Operations è generalmente contrario all'intervento del SIF mentre l'impianto è in funzione. La maggior parte delle valvole SIS vengono generalmente testate mentre l'impianto è fermo a pressione differenziale pari a zero, che è la condizione operativa meno impegnativa. L'utente deve essere consapevole della pressione differenziale operativa nel caso peggiore e degli effetti di degrado della valvola e del processo, che devono essere presi in considerazione nella progettazione e nel dimensionamento della valvola e dell'attuatore.
Solitamente, per compensare la mancata esecuzione del test alle condizioni operative del processo, all'attuatore della valvola viene aggiunto un ulteriore margine di pressione/spinta/coppia di sicurezza e il test inferenziale delle prestazioni viene eseguito utilizzando test di base. Esempi di questi test inferenziali sono quelli in cui viene temporizzato il tempo di risposta della valvola, viene utilizzato un posizionatore intelligente o un controller digitale per valvole per registrare una curva o indicazione di pressione/posizione della valvola oppure viene eseguita una diagnostica avanzata durante il test di prova e confrontata con i risultati dei test precedenti o linee di base per rilevare il degrado delle prestazioni della valvola, indicando un potenziale guasto incipiente. Inoltre, se è richiesta la chiusura ermetica (TSO), il semplice azionamento della valvola non consentirà di verificare eventuali perdite e sarà necessario eseguire un test periodico di tenuta della valvola. ISA TR96.05.02 ha lo scopo di fornire indicazioni su quattro diversi livelli di test delle valvole SIS e sulla loro tipica copertura dei test funzionali, in base al modo in cui il test viene strumentato. Le persone (in particolare gli utenti) sono incoraggiate a partecipare allo sviluppo di questo rapporto tecnico (contattare crobinson@isa.org).
Anche le temperature ambientali possono influenzare i carichi di attrito delle valvole, pertanto testare le valvole in climi caldi sarà generalmente il carico di attrito meno impegnativo rispetto al funzionamento in climi freddi. Di conseguenza, si dovrebbe prendere in considerazione il test di prova delle valvole a una temperatura costante per fornire dati coerenti per test inferenziali per la determinazione del degrado delle prestazioni della valvola.
Le valvole dotate di posizionatori intelligenti o di un regolatore digitale per valvole generalmente hanno la capacità di creare una firma della valvola che può essere utilizzata per monitorare il degrado delle prestazioni della valvola. È possibile richiedere una firma di riferimento della valvola come parte dell'ordine di acquisto oppure è possibile crearne una durante il test di prova iniziale che funga da riferimento. La firma della valvola deve essere eseguita sia per l'apertura che per la chiusura della valvola. Se disponibile, è necessario utilizzare anche la diagnostica avanzata delle valvole. Ciò può aiutarti a capire se le prestazioni della tua valvola si stanno deteriorando confrontando le firme e la diagnostica della valvola di prova successiva con il tuo riferimento. Questo tipo di test può aiutare a compensare il mancato test della valvola alle pressioni di esercizio peggiori.
La firma della valvola durante un test di prova può anche essere in grado di registrare il tempo di risposta con timestamp, eliminando la necessità di un cronometro. Un tempo di risposta maggiore è un segno di deterioramento della valvola e di un aumento del carico di attrito per spostare la valvola. Sebbene non esistano standard relativi alle modifiche del tempo di risposta della valvola, un modello negativo di modifiche da un test di prova all'altro è indicativo della potenziale perdita del margine di sicurezza e delle prestazioni della valvola. I moderni test di prova delle valvole SIS dovrebbero includere una firma della valvola come questione di buona pratica ingegneristica.
La pressione di alimentazione dell'aria dello strumento della valvola deve essere misurata durante un test di prova. Mentre la molla della valvola per una valvola con ritorno a molla è ciò che chiude la valvola, la forza o coppia coinvolta è determinata da quanto la molla della valvola viene compressa dalla pressione di alimentazione della valvola (secondo la legge di Hooke, F = kX). Se la pressione di alimentazione è bassa, la molla non si comprimerà tanto, quindi sarà disponibile meno forza per spostare la valvola quando necessario. Sebbene non siano inclusivi, alcuni degli aspetti da considerare nella creazione della parte relativa alla valvola della procedura di prova funzionale sono riportati nella Tabella 2.
Orario di pubblicazione: 13 novembre 2019
