Testy sprawdzające stanowią integralną część utrzymania integralności bezpieczeństwa naszych przyrządowych systemów bezpieczeństwa (SIS) i systemów związanych z bezpieczeństwem (np. alarmów krytycznych, systemów przeciwpożarowych i gazowych, przyrządowych systemów blokad itp.). Test sprawdzający to okresowy test mający na celu wykrycie niebezpiecznych awarii, sprawdzenie funkcjonalności związanej z bezpieczeństwem (np. resetowanie, obejścia, alarmy, diagnostyka, ręczne wyłączenie itp.) i upewnienie się, że system spełnia standardy firmowe i zewnętrzne. Wyniki testów sprawdzających są także miarą skuteczności programu integralności mechanicznej SIS i niezawodności systemu w terenie.
Procedury testów sprawdzających obejmują etapy testów, od uzyskania pozwoleń, zgłoszeń i wycofania systemu z eksploatacji w celu przeprowadzenia testów, po zapewnienie kompleksowych testów, udokumentowanie testu sprawdzającego i jego wyników, ponowne uruchomienie systemu oraz ocenę bieżących wyników testów i poprzedniego dowodu Wyniki testu.
ANSI/ISA/IEC 61511-1, rozdział 16, dotyczy testów sprawdzających SIS. Raport techniczny ISA TR84.00.03 – „Integralność mechaniczna oprzyrządowanych systemów bezpieczeństwa (SIS)” obejmuje testy sprawdzające i jest obecnie w trakcie przeglądu, a nowa wersja ma się wkrótce ukazać. Raport techniczny ISA TR96.05.02 – „Testowanie zaworów automatycznych na miejscu” jest obecnie w fazie opracowywania.
Brytyjski raport HSE CRR 428/2002 – „Zasady testów sprawdzających przyrządowych systemów bezpieczeństwa w przemyśle chemicznym” zawiera informacje na temat testów sprawdzających i działań firm robionych w Wielkiej Brytanii.
Procedura testu sprawdzającego opiera się na analizie znanych trybów niebezpiecznych awarii dla każdego komponentu ścieżki wyzwalania przyrządowej funkcji bezpieczeństwa (SIF), funkcjonalności SIF jako systemu oraz tego, jak (i czy) testować pod kątem niebezpiecznej awarii tryb. Opracowanie procedury powinno rozpocząć się w fazie projektowania SIF, od projektu systemu, wyboru komponentów i określenia, kiedy i jak przeprowadzić test sprawdzający. Instrumenty SIS charakteryzują się różnym stopniem trudności w testowaniu dowodowym, co należy uwzględnić przy projektowaniu, działaniu i konserwacji SIF. Na przykład mierniki kryzowe i przetworniki ciśnienia są łatwiejsze do testowania niż przepływomierze masowe Coriolisa, mierniki magnetyczne lub radarowe czujniki poziomu w powietrzu. Zastosowanie i konstrukcja zaworu mogą również wpływać na kompleksowość testu szczelności zaworu, aby zapewnić, że niebezpieczne i początkowe awarie spowodowane degradacją, zatykaniem lub awariami zależnymi od czasu nie doprowadzą do awarii krytycznej w wybranym interwale testowym.
Chociaż procedury testów sprawdzających są zwykle opracowywane na etapie projektowania SIF, powinny one zostać poddane przeglądowi przez władze techniczne SIS, dział operacyjny i techników przyrządów, którzy będą przeprowadzać testowanie. Należy również przeprowadzić analizę bezpieczeństwa pracy (JSA). Ważne jest, aby uzyskać zgodę zakładu na to, jakie testy zostaną przeprowadzone i kiedy oraz ich wykonalność pod względem fizycznym i związanym z bezpieczeństwem. Na przykład nie ma sensu określać testów częściowego skoku, gdy grupa operacyjna nie zgodzi się na to. Zaleca się również, aby procedury testów sprawdzających zostały sprawdzone przez niezależnego eksperta merytorycznego (MŚP). Typowe testy wymagane do pełnego testu funkcjonalności przedstawiono na rysunku 1.
Wymagania dotyczące pełnego testu sprawdzającego funkcjonalność Rysunek 1: Specyfikacja pełnego testu sprawdzającego funkcjonalność dla oprzyrządowanej funkcji bezpieczeństwa (SIF) i jej oprzyrządowanego systemu bezpieczeństwa (SIS) powinna określać lub odnosić się do kolejnych etapów, od przygotowań do testów i procedur testowych po powiadomienia i dokumentację .
Rysunek 1: Specyfikacja pełnego testu funkcjonalnego dla przyrządowej funkcji bezpieczeństwa (SIF) i jej przyrządowego systemu bezpieczeństwa (SIS) powinna określać lub odnosić się do kolejnych etapów, począwszy od przygotowań do testów i procedur testowych, aż do powiadomień i dokumentacji.
Testowanie weryfikacyjne to planowana czynność konserwacyjna, którą powinien wykonywać kompetentny personel przeszkolony w zakresie testowania SIS, procedury sprawdzającej i pętli SIS, które będą testować. Przed wykonaniem wstępnego testu sprawdzającego należy przeprowadzić przegląd procedury, a następnie przekazać informację zwrotną do władz technicznych SIS danej placówki w celu wprowadzenia ulepszeń lub poprawek.
Istnieją dwa podstawowe tryby awarii (bezpieczny lub niebezpieczny), które są podzielone na cztery tryby — niebezpieczny niewykryty, niebezpieczny wykryty (przez diagnostykę), bezpieczny niewykryty i bezpieczny wykryty. Terminy „niebezpieczna” i „niebezpieczna niewykryta awaria” są używane w tym artykule zamiennie.
W testowaniu sprawdzającym SIF interesują nas przede wszystkim niebezpieczne, niewykryte tryby awarii, ale jeśli istnieją narzędzia diagnostyczne użytkownika, które wykrywają niebezpieczne awarie, należy je przetestować. Należy pamiętać, że w przeciwieństwie do diagnostyki użytkownika, diagnostyka wewnętrzna urządzenia zazwyczaj nie może zostać zweryfikowana przez użytkownika jako funkcjonalna, co może mieć wpływ na filozofię testu sprawdzającego. Jeżeli w obliczeniach SIL uwzględniona zostanie diagnostyka, alarmy diagnostyczne (np. alarmy przekroczenia zakresu) powinny zostać przetestowane w ramach testu sprawdzającego.
Tryby awarii można dalej podzielić na te, które są sprawdzane podczas testu sprawdzającego, te, które nie są testowane, oraz awarie początkowe lub awarie zależne od czasu. Niektóre niebezpieczne tryby awarii mogą nie zostać bezpośrednio przetestowane z różnych powodów (np. trudność, decyzja inżynieryjna lub operacyjna, niewiedza, niekompetencja, zaniechanie lub zlecenie błędów systematycznych, niskie prawdopodobieństwo wystąpienia itp.). Jeżeli znane są tryby awarii, które nie będą testowane, należy dokonać kompensacji w projekcie urządzenia, procedurze testowej, okresowej wymianie lub przebudowie urządzenia i/lub należy przeprowadzić testowanie wnioskowane, aby zminimalizować wpływ braku testów na integralność SIF.
Początkowa awaria to poniżający stan lub warunek, w przypadku którego można zasadnie oczekiwać wystąpienia krytycznej, niebezpiecznej awarii, jeśli działania naprawcze nie zostaną podjęte w odpowiednim czasie. Są one zwykle wykrywane poprzez porównanie wydajności z ostatnimi lub początkowymi testami porównawczymi (np. sygnatury zaworów lub czasy reakcji zaworów) lub poprzez kontrolę (np. zatkany port procesowy). Początkowe awarie są zwykle zależne od czasu — im dłużej urządzenie lub zespół jest używane, tym bardziej ulega degradacji; stają się bardziej prawdopodobne warunki ułatwiające przypadkową awarię, zatykanie portów procesowych lub gromadzenie się czujników w miarę upływu czasu, skończył się okres użytkowania itp. Dlatego im dłuższy jest okres między testami sprawdzającymi, tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia awarii początkowej lub zależnej od czasu. Wszelkie zabezpieczenia przed początkowymi awariami również muszą zostać przetestowane (czyszczenie portów, okablowanie grzewcze itp.).
Muszą zostać napisane procedury sprawdzające, czy nie występują niebezpieczne (niewykryte) awarie. Techniki analizy trybu i skutków awarii (FMEA) lub analizy trybu awarii, skutków i analizy diagnostycznej (FMEDA) mogą pomóc w identyfikacji niebezpiecznych niewykrytych awarii i tam, gdzie należy poprawić zakres testów sprawdzających.
Wiele procedur testów sprawdzających opiera się na pisemnych doświadczeniach i szablonach z istniejących procedur. Nowe procedury i bardziej skomplikowane SIF wymagają bardziej inżynieryjnego podejścia z wykorzystaniem FMEA/FMEDA do analizy pod kątem niebezpiecznych awarii, określenia, w jaki sposób procedura testowa będzie lub nie będzie testować pod kątem tych awarii, a także zakresu testów. Schemat blokowy analizy trybu awarii na poziomie makro dla czujnika pokazano na rysunku 2. FMEA zazwyczaj wystarczy wykonać tylko raz dla określonego typu urządzenia i ponownie wykorzystać dla podobnych urządzeń, biorąc pod uwagę ich możliwości w zakresie obsługi procesu, instalacji i testowania na miejscu .
Analiza awarii na poziomie makro Rysunek 2: Ten schemat blokowy analizy trybu awarii na poziomie makro dla czujnika i przetwornika ciśnienia (PT) przedstawia główne funkcje, które zazwyczaj zostaną podzielone na wiele analiz mikrouszkodzeń, aby w pełni zdefiniować potencjalne awarie, którymi należy się zająć w testach funkcjonalnych.
Rysunek 2: Ten schemat blokowy analizy trybu awarii na poziomie makro dla czujnika i przetwornika ciśnienia (PT) przedstawia główne funkcje, które zazwyczaj zostaną podzielone na wiele analiz mikrouszkodzeń, aby w pełni zdefiniować potencjalne awarie, które należy uwzględnić w testach funkcjonalnych.
Procent znanych, niebezpiecznych i niewykrytych awarii, które są poddawane testom sprawdzającym, nazywany jest pokryciem testów sprawdzających (PTC). PTC jest powszechnie stosowany w obliczeniach SIL w celu „zrekompensowania” braku pełniejszego przetestowania SIF. Ludzie błędnie wierzą, że ponieważ w obliczeniach SIL uwzględnili brak pokrycia testami, zaprojektowali niezawodny SIF. Prosty fakt jest taki, że jeśli pokrycie testami wynosi 75% i jeśli uwzględnisz tę liczbę w obliczeniach SIL i będziesz testować rzeczy, które już testujesz częściej, statystycznie nadal może wystąpić 25% niebezpiecznych awarii. Na pewno nie chcę należeć do tych 25%.
Raporty zatwierdzające FMEDA i instrukcje bezpieczeństwa dla urządzeń zazwyczaj zawierają minimalną procedurę testu sprawdzającego i zakres testu sprawdzającego. Dostarczają one jedynie wskazówek, a nie wszystkich kroków testowych wymaganych w kompleksowej procedurze testu sprawdzającego. Inne rodzaje analizy awarii, takie jak analiza drzewa usterek i konserwacja skoncentrowana na niezawodności, są również wykorzystywane do analizy pod kątem niebezpiecznych awarii.
Testy sprawdzające można podzielić na pełne testy funkcjonalne (end-to-end) i częściowe testy funkcjonalne (rysunek 3). Częściowe testy funkcjonalne są powszechnie wykonywane, gdy komponenty SIF mają różne interwały testowe w obliczeniach SIL, które nie pokrywają się z planowanymi przestojami lub przestojami. Ważne jest, aby procedury częściowego testu funkcjonalnego nakładały się na siebie, tak aby razem testowały całą funkcjonalność bezpieczeństwa SIF. W przypadku częściowych testów funkcjonalnych nadal zaleca się, aby SIF przeprowadził wstępny, kompleksowy test sprawdzający, a następnie kolejne w trakcie napraw.
Częściowe testy sprawdzające powinny się sumować. Rysunek 3: Połączone częściowe testy sprawdzające (na dole) powinny obejmować wszystkie funkcjonalności pełnego funkcjonalnego testu sprawdzającego (na górze).
Rysunek 3: Połączone częściowe testy sprawdzające (na dole) powinny obejmować wszystkie funkcjonalności pełnego funkcjonalnego testu sprawdzającego (na górze).
Częściowy test sprawdzający sprawdza jedynie procent trybów awarii urządzenia. Typowym przykładem jest testowanie zaworu o niepełnym skoku, podczas którego zawór przesuwa się o niewielką wartość (10–20%), aby sprawdzić, czy nie jest zablokowany. Ma to mniejszy zasięg testu sprawdzającego niż test sprawdzający w podstawowym interwale testowym.
Procedury testów sprawdzających mogą różnić się stopniem złożoności w zależności od złożoności SIF i filozofii procedur testowych firmy. Niektóre firmy piszą szczegółowe procedury testowe krok po kroku, podczas gdy inne mają dość krótkie procedury. Odniesienia do innych procedur, takich jak standardowa kalibracja, są czasami używane w celu zmniejszenia rozmiaru procedury testu sprawdzającego i zapewnienia spójności testów. Dobra procedura testu sprawdzającego powinna zapewniać wystarczająco dużo szczegółów, aby zapewnić, że wszystkie testy zostaną prawidłowo przeprowadzone i udokumentowane, ale nie na tyle szczegółowo, aby technicy chcieli pominąć kroki. Zatrudnienie technika odpowiedzialnego za wykonanie etapu testowego do zainicjowania ukończonego etapu testowego może pomóc w zapewnieniu prawidłowego wykonania testu. Podpisanie wypełnionego testu sprawdzającego przez kierownika przyrządu i przedstawicieli operacyjnych również podkreśli znaczenie i zapewni prawidłowo przeprowadzone badanie sprawdzające.
Zawsze należy poprosić technika o opinię, aby pomóc ulepszyć procedurę. Powodzenie procedury testu sprawdzającego leży w dużej mierze w rękach technika, dlatego zdecydowanie zaleca się podjęcie wspólnego wysiłku.
Większość testów sprawdzających jest zwykle wykonywana w trybie off-line podczas przestoju lub przestoju. W niektórych przypadkach może być konieczne przeprowadzenie testów sprawdzających online podczas pracy, aby spełnić obliczenia SIL lub inne wymagania. Testowanie online wymaga planowania i koordynacji z działem operacyjnym, aby umożliwić bezpieczne wykonanie testu sprawdzającego, bez zakłócania procesu i powodowania fałszywych wyłączeń. Wystarczy jedna fałszywa podróż, aby wykorzystać wszystkich swoich attaboyów. Podczas tego typu testu, gdy SIF nie jest w pełni dostępny do wykonania swojego zadania związanego z bezpieczeństwem, w 61511-1, klauzula 11.8.5 stwierdza się, że „Środki kompensujące zapewniające ciągłą bezpieczną pracę należy zapewnić zgodnie z 11.3, gdy SIS jest w trybie obejście (naprawa lub testowanie).” Procedura zarządzania sytuacją nienormalną powinna być połączona z procedurą testu sprawdzającego, aby zapewnić jego prawidłowe wykonanie.
SIF jest zazwyczaj podzielony na trzy główne części: czujniki, rozwiązania logiczne i elementy końcowe. Istnieją również zazwyczaj urządzenia pomocnicze, które można powiązać z każdą z tych trzech części (np. bariery IS, wzmacniacze wyłączające, przekaźniki pośredniczące, solenoidy itp.), które również muszą zostać przetestowane. Krytyczne aspekty testowania sprawdzającego każdej z tych technologii można znaleźć na pasku bocznym „Testowanie czujników, rozwiązań logicznych i elementów końcowych” (poniżej).
Niektóre rzeczy łatwiej jest przetestować niż inne. Wiele nowoczesnych i kilka starszych technologii przepływu i poziomu należy do trudniejszej kategorii. Należą do nich przepływomierze Coriolisa, mierniki wirowe, mierniki magnetyczne, radar powietrzny, poziomica ultradźwiękowa i przełączniki procesowe in-situ, żeby wymienić tylko kilka. Na szczęście wiele z nich ma obecnie ulepszoną diagnostykę, która umożliwia ulepszone testowanie.
Projekt SIF musi uwzględniać trudność sprawdzenia takiego urządzenia w terenie. Inżynierom łatwo jest wybrać urządzenia SIF bez poważnego rozważenia, co byłoby wymagane do przetestowania urządzenia, ponieważ nie będą to ludzie je testujący. Odnosi się to również do testowania skoku częściowego, które jest powszechnym sposobem poprawy średniego prawdopodobieństwa awarii SIF na żądanie (PFDavg), ale później zakład operacyjny nie chce tego robić i w wielu przypadkach może nie. Zawsze zapewniaj nadzór nad zakładem nad inżynierią SIF w odniesieniu do testów sprawdzających.
Test sprawdzający powinien obejmować kontrolę instalacji SIF i naprawę, jeśli jest to konieczne, aby spełnić wymagania 61511-1, Punkt 16.3.2. Należy przeprowadzić końcową kontrolę, aby upewnić się, że wszystko jest dopięte na ostatni guzik, a także dwukrotnie sprawdzić, czy SIF został prawidłowo przywrócony do eksploatacji procesowej.
Napisanie i wdrożenie dobrej procedury testowej jest ważnym krokiem w celu zapewnienia integralności SIF przez cały okres jego istnienia. Procedura testowa powinna zapewniać wystarczające szczegóły, aby zapewnić, że wymagane testy są przeprowadzane w sposób spójny i bezpieczny oraz dokumentowane. Niebezpieczne awarie, które nie zostały sprawdzone testami sprawdzającymi, powinny zostać zrekompensowane, aby zapewnić odpowiednie utrzymanie integralności bezpieczeństwa SIF przez cały okres jego użytkowania.
Napisanie dobrej procedury testu sprawdzającego wymaga logicznego podejścia do analizy inżynierskiej potencjalnych niebezpiecznych awarii, wyboru środków i napisania etapów testu sprawdzającego, które mieszczą się w możliwościach testowych zakładu. Po drodze zdobądź poparcie zakładu na wszystkich poziomach testów i przeszkol techników w zakresie wykonywania i dokumentowania testu sprawdzającego, a także zrozumienia znaczenia testu. Pisz instrukcje tak, jakbyś był technikiem przyrządowym, który będzie musiał wykonać tę pracę, i że życie zależy od prawidłowego wykonania testu, ponieważ tak jest.
Testowanie czujników, rozwiązań logicznych i elementów końcowych SIF jest zazwyczaj podzielony na trzy główne części: czujniki, rozwiązania logiczne i elementy końcowe. Zwykle istnieją również urządzenia pomocnicze, które można powiązać z każdą z tych trzech części (np. bariery IS, wzmacniacze wyłączające, przekaźniki pośrednie, solenoidy itp.), które również należy przetestować. Testy sprawdzające czujnik: Test sprawdzający działanie czujnika musi zapewniać, że Czujnik może wykryć zmienną procesową w pełnym zakresie i przesłać odpowiedni sygnał do modułu logicznego SIS w celu oceny. Chociaż nie obejmują one wszystkich kwestii, które należy wziąć pod uwagę podczas tworzenia części procedury testu sprawdzającego dotyczącej czujnika, podano w Tabeli 1. Tabela 1: Rozważania dotyczące testu sprawdzającego czujnika Czystość portów procesowych/sprawdzenie interfejsu procesowego, zauważono znaczne nagromadzenie Kontrola diagnostyki wewnętrznej, przedłużony czas pracy diagnostyka, jeśli jest dostępna Kalibracja czujnika (5-punktowa) z symulowanym wejściem procesu do czujnika, weryfikacja aż do DCS, kontrola dryfu Kontrola punktu zadziałania Alarmy wysoki/wysoki-wysoki/niski/niski-niski Redundancja, degradacja głosu Poza zakresem, odchylenie, diagnostyka alarmy Obejście i alarmy, ponowne zadziałanie Diagnostyka użytkownika Awaria nadajnika Zweryfikowano bezpieczną konfigurację Przetestuj powiązane systemy (np. przewietrzanie, ogrzewanie grzewcze itp.) i komponenty pomocnicze Kontrola fizyczna Kompletna dokumentacja po znalezieniu i po lewej stronie Test sprawdzający rozwiązanie logiczne: w przypadku sprawdzenia pełnej funkcjonalności testowanie jest zakończone, testowana jest rola rozwiązania logicznego w realizacji działań bezpieczeństwa SIF i powiązanych działań (np. alarmy, resetowanie, obejścia, diagnostyka użytkownika, redundancja, HMI itp.). Częściowe lub fragmentaryczne testy sprawdzające działanie muszą wykonać wszystkie te testy w ramach poszczególnych nakładających się testów sprawdzających. Producent solwera logicznego powinien mieć zalecaną procedurę testu sprawdzającego w instrukcji bezpieczeństwa urządzenia. Jeśli nie, należy co najmniej wyłączyć zasilanie modułu logicznego i sprawdzić rejestry diagnostyczne modułu logicznego, lampki stanu, napięcia zasilania, łącza komunikacyjne i redundancję. Kontrole te należy przeprowadzić przed pełnym testem sprawdzającym. Nie zakładaj, że oprogramowanie będzie dobre na zawsze i że logika nie musi być testowana po wstępnym teście sprawdzającym, ponieważ nieudokumentowane, nieautoryzowane i nieprzetestowane zmiany w oprogramowaniu i sprzęcie oraz oprogramowanie aktualizacje mogą z czasem przedostać się do systemów i należy je uwzględnić w ogólnej filozofii testów sprawdzających. Należy sprawdzić zarządzanie dziennikami zmian, konserwacji i wersji, aby upewnić się, że są aktualne i właściwie utrzymywane, a jeśli to możliwe, należy porównać program aplikacji z najnowszą kopią zapasową. Należy również zachować ostrożność, aby przetestować całą logikę użytkownika rozwiązanie funkcji pomocniczych i diagnostycznych (np. watchdogów, łączy komunikacyjnych, urządzeń cyberbezpieczeństwa itp.). Test sprawdzający element końcowy: większość elementów końcowych to zawory, jednak rozruszniki silników urządzeń wirujących, napędy o zmiennej prędkości i inne komponenty elektryczne, takie jak styczniki i obwody wyłączniki są również stosowane jako elementy końcowe i należy przeanalizować i przetestować tryby ich awarii. Podstawowe tryby awarii zaworów to zablokowanie, czas reakcji zbyt długi lub zbyt szybki oraz wycieki – na wszystkie te czynniki ma wpływ interfejs procesu operacyjnego zaworu w czasie podróży. Chociaż testowanie zaworu w warunkach roboczych jest najbardziej pożądanym przypadkiem, dział operacyjny zasadniczo sprzeciwiałby się wyłączaniu SIF podczas pracy instalacji. Większość zaworów SIS jest zazwyczaj testowana, gdy instalacja jest wyłączona przy zerowej różnicy ciśnień, co stanowi najmniej wymagające warunki pracy. Użytkownik powinien zdawać sobie sprawę z najgorszego przypadku operacyjnej różnicy ciśnień oraz skutków degradacji zaworu i procesu, które należy uwzględnić przy projektowaniu i doborze zaworu i siłownika. Zwykle w celu skompensowania braku testów w warunkach pracy procesu stosuje się dodatkowe ciśnienie bezpieczeństwa/ Do siłownika zaworu dodawany jest margines ciągu/momentu obrotowego, a wnioskowanie o wydajności odbywa się z wykorzystaniem testów bazowych. Przykładami takich testów wnioskowania są przypadki, w których czas reakcji zaworu jest mierzony w czasie, używany jest inteligentny ustawnik lub cyfrowy sterownik zaworu do rejestrowania krzywej lub sygnatury ciśnienia/położenia zaworu, lub podczas testu sprawdzającego przeprowadzana jest zaawansowana diagnostyka i porównywana z wynikami poprzednich testów lub wartości bazowe umożliwiające wykrycie pogorszenia działania zaworu, wskazujące na potencjalną początkową awarię. Ponadto, jeśli wymagane jest szczelne zamknięcie (TSO), zwykłe dotknięcie zaworu nie spowoduje sprawdzenia szczelności i konieczne będzie przeprowadzenie okresowego testu szczelności zaworu. ISA TR96.05.02 ma za zadanie zapewnić wytyczne dotyczące czterech różnych poziomów testowania zaworów SIS i ich typowego zakresu testów sprawdzających, w oparciu o instrumentarium testu. Zachęcamy ludzi (w szczególności użytkowników) do udziału w opracowywaniu tego raportu technicznego (kontakt na adres crobinson@isa.org). Temperatury otoczenia mogą również wpływać na obciążenia cierne zaworów, dlatego testowanie zaworów w ciepłe dni będzie z reguły najmniej wymagającym obciążeniem tarcia, gdy w porównaniu z pracą w niskich temperaturach. W rezultacie należy rozważyć sprawdzenie zaworów w stałej temperaturze, aby zapewnić spójne dane do testów wnioskowanych w celu określenia pogorszenia działania zaworu. Zawory z inteligentnymi pozycjonerami lub cyfrowym sterownikiem zaworów zazwyczaj mają możliwość tworzenia sygnatury zaworu, która może być używany do monitorowania pogorszenia działania zaworu. Podpis zaworu bazowego można zażądać w ramach zamówienia zakupu lub można go utworzyć podczas wstępnego testu sprawdzającego, aby służył jako punkt odniesienia. Sygnaturę zaworu należy wykonać zarówno przy otwieraniu, jak i zamykaniu zaworu. Jeśli to możliwe, należy również zastosować zaawansowaną diagnostykę zaworów. Może to pomóc w stwierdzeniu, czy działanie zaworu ulega pogorszeniu, porównując kolejne sygnatury i diagnostykę zaworu kontrolnego z wartością bazową. Ten typ testu może pomóc zrekompensować brak testu zaworu przy najgorszym ciśnieniu roboczym. Sygnatura zaworu podczas testu sprawdzającego może również umożliwiać rejestrację czasu reakcji ze znacznikami czasu, co eliminuje potrzebę stosowania stopera. Wydłużony czas reakcji jest oznaką pogorszenia się stanu zaworu i zwiększonego obciążenia tarcia podczas poruszania zaworem. Chociaż nie ma norm dotyczących zmian czasu reakcji zaworu, negatywny wzorzec zmian od testu sprawdzającego do testu sprawdzającego wskazuje na potencjalną utratę marginesu bezpieczeństwa i wydajności zaworu. Zgodnie z dobrą praktyką inżynierską nowoczesne testy zaworów SIS powinny obejmować sygnaturę zaworu. Podczas testu sprawdzającego należy zmierzyć ciśnienie zasilania powietrzem przyrządu zaworowego. Podczas gdy sprężyna zaworu w przypadku zaworu ze sprężyną powrotną zamyka zawór, siła lub moment obrotowy z nią związany zależy od tego, jak bardzo sprężyna zaworu jest ściskana przez ciśnienie zasilania zaworu (zgodnie z prawem Hooke'a, F = kX). Jeśli ciśnienie zasilania jest niskie, sprężyna nie będzie ściskać się tak bardzo, w związku z czym do poruszania zaworem w razie potrzeby będzie dostępna mniejsza siła. Chociaż nie są to wszystkie elementy, które należy wziąć pod uwagę podczas tworzenia części zaworu w procedurze testu sprawdzającego, podano w Tabeli 2. Tabela 2: Uwagi dotyczące montażu końcowego elementu zaworu. Testuj działanie bezpieczeństwa zaworu przy ciśnieniu roboczym procesu (najlepsze, ale zazwyczaj nie jest wykonywane), i czas czasu reakcji zaworu. Sprawdź redundancję. Sprawdź działanie bezpieczeństwa zaworu przy zerowej różnicy ciśnień i czasie reakcji zaworu czasowego. Zweryfikuj nadmiarowość. Uruchom sygnaturę i diagnostykę zaworu w ramach testu sprawdzającego i porównaj z wartością bazową i poprzednim testem. Wzrokowo obserwuj działanie zaworu (prawidłowe działanie bez nietypowych wibracji lub hałasu itp.). Sprawdź pole zaworu i wskazanie położenia na DCS. Wykonaj pełny skok zaworu co najmniej pięć razy podczas testu sprawdzającego, aby zapewnić niezawodność zaworu. (Nie ma to na celu naprawienia znaczących skutków degradacji lub początkowych awarii). Przejrzyj dokumentację konserwacji zaworów, aby upewnić się, że wszelkie zmiany spełniają wymagane specyfikacje zaworu SRS. Diagnostyka testowa dla systemów od zasilania do wyłączenia. Test szczelności, jeśli wymagane jest szczelne zamknięcie (TSO). Sprawdź działanie alarmu braku zgody na polecenie. Sprawdź zespół zaworu i elementy wewnętrzne. Usuń, przetestuj i zbuduj. w razie potrzeby Kompletna dokumentacja po znalezieniu i po lewej stronie Elektrozawory Ocenić odpowietrzanie, aby zapewnić wymagany czas reakcji Ocenić działanie elektromagnesu za pomocą cyfrowego sterownika zaworu lub inteligentnego pozycjonera Weryfikacja działania redundantnego elektromagnesu (np. 1oo2, 2oo3) Przekaźniki pośrednie Weryfikacja poprawności działania, redundancji Kontrola urządzenia
SIF jest zazwyczaj podzielony na trzy główne części: czujniki, rozwiązania logiczne i elementy końcowe. Zwykle istnieją również urządzenia pomocnicze, które można powiązać z każdą z tych trzech części (np. bariery IS, wzmacniacze wyłączające, przekaźniki pośredniczące, solenoidy itp.), które również muszą zostać przetestowane.
Testy sprawdzające czujnik: Test sprawdzający czujnik musi zapewniać, że czujnik może wykryć zmienną procesową w pełnym zakresie i przesłać odpowiedni sygnał do modułu logicznego SIS w celu oceny. Chociaż nie są to wszystkie elementy, które należy wziąć pod uwagę podczas tworzenia części dotyczącej czujnika w procedurze testu sprawdzającego, podano w Tabeli 1.
Test sprawdzający rozwiązania logicznego: Po wykonaniu pełnego testu sprawdzającego funkcjonalność, testowana jest rola modułu logicznego w realizacji działań bezpieczeństwa SIF i powiązanych działań (np. alarmy, resetowanie, obejścia, diagnostyka użytkownika, redundancja, HMI itp.). Częściowe lub fragmentaryczne testy sprawdzające działanie muszą wykonać wszystkie te testy w ramach poszczególnych nakładających się testów sprawdzających. Producent solwera logicznego powinien mieć zalecaną procedurę testu sprawdzającego w instrukcji bezpieczeństwa urządzenia. Jeśli nie, należy co najmniej wyłączyć zasilanie modułu logicznego i sprawdzić rejestry diagnostyczne modułu logicznego, lampki stanu, napięcia zasilania, łącza komunikacyjne i redundancję. Kontrole te należy przeprowadzić przed pełnym testem sprawdzającym funkcjonalność.
Nie zakładaj, że oprogramowanie jest dobre na zawsze i że logika nie musi być testowana po wstępnym teście sprawdzającym, ponieważ nieudokumentowane, nieautoryzowane i nieprzetestowane zmiany w oprogramowaniu i sprzęcie oraz aktualizacje oprogramowania mogą z czasem przedostać się do systemów i należy je uwzględnić w ogólnym filozofia testu dowodowego. Należy sprawdzić zarządzanie dziennikami zmian, konserwacji i wersji, aby upewnić się, że są one aktualne i właściwie utrzymywane, a jeśli to możliwe, należy porównać program użytkowy z najnowszą kopią zapasową.
Należy również zadbać o przetestowanie wszystkich funkcji pomocniczych i diagnostycznych modułu rozwiązywania logiki użytkownika (np. watchdogów, łączy komunikacyjnych, urządzeń cyberbezpieczeństwa itp.).
Test sprawdzający element końcowy: Większość elementów końcowych to zawory, jednakże rozruszniki silników urządzeń obrotowych, napędy o zmiennej prędkości i inne elementy elektryczne, takie jak styczniki i wyłączniki, są również używane jako elementy końcowe, a ich tryby awarii muszą zostać przeanalizowane i przetestowane.
Podstawowymi rodzajami awarii zaworów są: zablokowanie, czas reakcji zbyt długi lub zbyt szybki oraz wycieki – na wszystkie te czynniki wpływa interfejs procesu roboczego zaworu w momencie wyłączenia. Chociaż testowanie zaworu w warunkach roboczych jest najbardziej pożądanym przypadkiem, dział operacyjny zasadniczo sprzeciwiałby się wyłączaniu SIF podczas pracy instalacji. Większość zaworów SIS jest zazwyczaj testowana, gdy instalacja jest wyłączona przy zerowej różnicy ciśnień, co stanowi najmniej wymagające warunki pracy. Użytkownik powinien zdawać sobie sprawę z najgorszego przypadku roboczej różnicy ciśnień oraz skutków degradacji zaworu i procesu, które należy uwzględnić przy projektowaniu i doborze zaworu i siłownika.
Zwykle, aby skompensować brak testów w warunkach operacyjnych procesu, do siłownika zaworu dodawany jest dodatkowy margines bezpieczeństwa/naporu/momentu obrotowego, a wnioskowane testowanie wydajności przeprowadza się z wykorzystaniem testów linii bazowej. Przykładami takich testów wnioskowania są przypadki, w których czas reakcji zaworu jest mierzony w czasie, używany jest inteligentny ustawnik lub cyfrowy sterownik zaworu do rejestrowania krzywej lub sygnatury ciśnienia/położenia zaworu, lub podczas testu sprawdzającego przeprowadzana jest zaawansowana diagnostyka i porównywana z wynikami poprzednich testów lub wartości bazowe umożliwiające wykrycie pogorszenia działania zaworu, wskazujące na potencjalną początkową awarię. Ponadto, jeśli wymagane jest szczelne zamknięcie (TSO), zwykłe dotknięcie zaworu nie spowoduje sprawdzenia szczelności i konieczne będzie przeprowadzenie okresowego testu szczelności zaworu. ISA TR96.05.02 ma za zadanie zapewnić wytyczne dotyczące czterech różnych poziomów testowania zaworów SIS i ich typowego zakresu testów sprawdzających, w oparciu o instrumentarium testu. Zachęcamy ludzi (szczególnie użytkowników) do udziału w opracowywaniu tego raportu technicznego (kontakt crobinson@isa.org).
Temperatury otoczenia mogą również wpływać na obciążenia cierne zaworów, dlatego testowanie zaworów w ciepłe dni będzie generalnie najmniej wymagającym obciążeniem tarcia w porównaniu z pracą w niskich temperaturach. W rezultacie należy rozważyć przeprowadzenie testów kontrolnych zaworów w stałej temperaturze, aby zapewnić spójne dane do badań wnioskowanych w celu określenia pogorszenia wydajności zaworu.
Zawory z inteligentnymi pozycjonerami lub cyfrowym sterownikiem zaworów zazwyczaj mają możliwość tworzenia sygnatury zaworu, którą można wykorzystać do monitorowania pogorszenia wydajności zaworu. Podpis zaworu bazowego można zażądać w ramach zamówienia zakupu lub można go utworzyć podczas wstępnego testu sprawdzającego, aby służył jako punkt odniesienia. Sygnaturę zaworu należy wykonać zarówno przy otwieraniu, jak i zamykaniu zaworu. Jeśli to możliwe, należy również zastosować zaawansowaną diagnostykę zaworów. Może to pomóc w stwierdzeniu, czy działanie zaworu ulega pogorszeniu, porównując kolejne sygnatury i diagnostykę zaworu kontrolnego z wartością bazową. Ten typ testu może pomóc zrekompensować brak testu zaworu przy najgorszym ciśnieniu roboczym.
Sygnatura zaworu podczas testu sprawdzającego może również rejestrować czas reakcji ze znacznikami czasu, eliminując potrzebę stosowania stopera. Wydłużony czas reakcji jest oznaką pogorszenia się stanu zaworu i zwiększonego obciążenia tarcia podczas poruszania zaworem. Chociaż nie ma norm dotyczących zmian czasu reakcji zaworu, negatywny wzorzec zmian od testu sprawdzającego do testu sprawdzającego wskazuje na potencjalną utratę marginesu bezpieczeństwa i wydajności zaworu. Zgodnie z dobrą praktyką inżynierską, nowoczesne testy sprawdzające działanie zaworów SIS powinny obejmować sygnaturę zaworu.
Ciśnienie zasilania powietrzem przyrządu zaworu należy zmierzyć podczas testu sprawdzającego. Podczas gdy sprężyna zaworu w przypadku zaworu ze sprężyną powrotną zamyka zawór, siła lub moment obrotowy z nią związany zależy od tego, jak bardzo sprężyna zaworu jest ściskana przez ciśnienie zasilania zaworu (zgodnie z prawem Hooke'a, F = kX). Jeśli ciśnienie zasilania jest niskie, sprężyna nie będzie ściskać się tak bardzo, dlatego w razie potrzeby do poruszania zaworem będzie dostępna mniejsza siła. Chociaż nie są to wszystkie elementy, które należy wziąć pod uwagę podczas tworzenia części procedury testu sprawdzającego dotyczącej zaworu, podano w Tabeli 2.
Czas publikacji: 13 listopada 2019 r
