Контрольные испытания являются неотъемлемой частью поддержания полноты безопасности наших систем безопасности (SIS) и систем, связанных с безопасностью (например, критических сигналов тревоги, пожарных и газовых систем, систем инструментальной блокировки и т. д.). Контрольное испытание — это периодическое испытание для обнаружения опасных сбоев, проверки функций, связанных с безопасностью (например, сброса, обходов, аварийных сигналов, диагностики, ручного отключения и т. д.), а также обеспечения соответствия системы стандартам компании и внешним стандартам. Результаты контрольных испытаний также являются мерилом эффективности программы обеспечения механической целостности SIS и эксплуатационной надежности системы.
Процедуры контрольных испытаний охватывают этапы испытаний: от получения разрешений, отправки уведомлений и вывода системы из эксплуатации для тестирования до обеспечения комплексного тестирования, документирования контрольного испытания и его результатов, повторного ввода системы в эксплуатацию и оценки текущих результатов испытаний и предыдущих доказательств. результаты теста.
ANSI/ISA/IEC 61511-1, раздел 16, охватывает контрольные испытания SIS. Технический отчет ISA TR84.00.03 – «Механическая целостность инструментальных систем безопасности (SIS)» охватывает контрольные испытания и в настоящее время находится на стадии пересмотра, и вскоре ожидается выход новой версии. Технический отчет ISA TR96.05.02 – «Контрольные испытания автоматизированных клапанов на месте» в настоящее время находится в стадии разработки.
Отчет Великобритании по HSE CRR 428/2002 – «Принципы контрольных испытаний систем безопасности в химической промышленности» содержит информацию о контрольных испытаниях и о том, что компании делают в Великобритании.
Процедура контрольного испытания основана на анализе известных видов опасных отказов для каждого из компонентов пути срабатывания ПСБ, функциональности SIF как системы, а также того, как (и нужно ли) проверять опасный отказ. режим. Разработка процедур должна начинаться на этапе проектирования SIF с проектирования системы, выбора компонентов и определения того, когда и как проводить контрольные испытания. Приборы SIS имеют различную степень сложности контрольных испытаний, которые необходимо учитывать при проектировании, эксплуатации и обслуживании SIF. Например, диафрагменные измерители и датчики давления легче тестировать, чем массовые расходомеры Кориолиса, магнитомеры или радиолокационные датчики уровня. Область применения и конструкция клапана также могут повлиять на полноту контрольных испытаний клапана, чтобы гарантировать, что опасные и зарождающиеся отказы из-за деградации, закупорки или отказов, зависящих от времени, не приведут к критическому отказу в течение выбранного интервала испытаний.
Хотя процедуры контрольных испытаний обычно разрабатываются на этапе проектирования SIF, они также должны быть проверены техническим органом SIS, эксплуатацией и специалистами по КИП, которые будут проводить испытания. Также следует провести анализ безопасности труда (JSA). Важно получить согласие завода на то, какие испытания будут проводиться и когда, а также на их физическую осуществимость и безопасность. Например, бесполезно указывать частичное тестирование, если группа эксплуатации не согласна его проводить. Также рекомендуется, чтобы процедуры контрольных испытаний были проверены независимым экспертом в данной области (SME). Типичное тестирование, необходимое для полнофункционального контрольного испытания, показано на рисунке 1.
Требования к полнофункциональному контрольному испытанию Рисунок 1. Спецификация полнофункционального контрольного испытания для ПСФ и его ПСБ должна содержать подробные описания или ссылки на последовательные этапы от подготовки к испытаниям и процедур испытаний до уведомлений и документации. .
Рисунок 1. Спецификация полнофункциональных контрольных испытаний для функции безопасности (SIF) и ее системы безопасности (SIS) должна подробно описывать или содержать ссылки на последовательные этапы от подготовки к испытаниям и процедур испытаний до уведомлений и документации.
Контрольное тестирование — это запланированное действие по техническому обслуживанию, которое должен выполнять компетентный персонал, обученный тестированию ПСБ, процедуре проверки и контурам ПСБ, которые они будут тестировать. Перед выполнением первоначального контрольного испытания необходимо провести пошаговое описание процедуры, а затем предоставить обратную связь техническому органу ПСБ на объекте для внесения улучшений или исправлений.
Существует два основных режима отказа (безопасный или опасный), которые подразделяются на четыре режима: опасный необнаруженный, опасный обнаруженный (путем диагностики), безопасный необнаруженный и безопасный обнаруженный. Термины «опасный» и «опасный необнаруженный отказ» в этой статье используются как взаимозаменяемые.
При контрольном тестировании SIF нас в первую очередь интересуют опасные необнаруженные виды отказов, но если есть пользовательская диагностика, обнаруживающая опасные отказы, эта диагностика должна быть проверена. Обратите внимание, что в отличие от пользовательской диагностики, внутренняя диагностика устройства обычно не может быть подтверждена пользователем как работоспособная, и это может повлиять на философию контрольных испытаний. Если в расчетах SIL учитывается диагностика, диагностические сигналы тревоги (например, сигналы выхода за пределы допустимого диапазона) должны быть проверены в рамках контрольного испытания.
Виды отказов можно далее разделить на те, которые проверяются во время контрольных испытаний, те, которые не проверяются, а также зарождающиеся отказы или отказы, зависящие от времени. Некоторые опасные виды отказов не могут быть проверены напрямую по разным причинам (например, сложность, технические или эксплуатационные решения, незнание, некомпетентность, систематические ошибки упущения или совершения, низкая вероятность возникновения и т. д.). Если известны виды отказов, которые не будут проверяться, необходимо выполнить компенсацию при проектировании устройства, процедуре тестирования, периодической замене или восстановлении устройства и/или провести косвенное тестирование, чтобы минимизировать влияние нетестирования на целостность SIF.
Зарождающийся отказ – это ухудшающее состояние или условие, при котором можно обоснованно ожидать возникновения критического и опасного отказа, если корректирующие действия не будут предприняты своевременно. Они обычно выявляются путем сравнения производительности с недавними или первоначальными контрольными испытаниями (например, характеристики клапана или время отклика клапана) или путем проверки (например, засорение технологического порта). Зарождающиеся сбои обычно зависят от времени: чем дольше устройство или узел находится в эксплуатации, тем больше он изнашивается; становятся более вероятными условия, способствующие случайному отказу, засорение технологического порта или нагар на датчике с течением времени, срок полезного использования истек и т. д. Следовательно, чем дольше интервал контрольных испытаний, тем более вероятен зарождающийся или зависящий от времени отказ. Любая защита от начальных сбоев также должна быть проверена (продувка портов, обогрев и т. д.).
Должны быть написаны процедуры для контрольного испытания на наличие опасных (необнаруженных) сбоев. Методы анализа видов и последствий отказов (FMEA) или анализа видов отказов, последствий и диагностики (FMEDA) могут помочь выявить опасные необнаруженные отказы и там, где необходимо улучшить охват проверочных испытаний.
Многие процедуры контрольных испытаний основаны на опыте и шаблонах существующих процедур. Новые процедуры и более сложные SIF требуют более инженерного подхода с использованием FMEA/FMEDA для анализа опасных отказов, определения того, как процедура тестирования будет или не будет проверять эти отказы, а также охвата испытаний. Блок-схема анализа режимов отказов на макроуровне для датчика показана на рисунке 2. FMEA обычно необходимо выполнить только один раз для определенного типа устройства и повторно использовать для аналогичных устройств с учетом их возможностей технологического обслуживания, установки и тестирования на месте. .
Анализ отказов на макроуровне Рисунок 2. Эта блок-схема анализа режимов отказов на макроуровне для датчика и преобразователя давления (PT) показывает основные функции, которые обычно разбиваются на несколько анализов микроотказов, чтобы полностью определить потенциальные отказы, которые необходимо устранить. в функциональных тестах.
Рисунок 2. Эта блок-схема анализа режимов отказов на макроуровне для датчика и преобразователя давления (PT) показывает основные функции, которые обычно разбиваются на несколько анализов микроотказов, чтобы полностью определить потенциальные отказы, которые необходимо устранить при функциональных тестах.
Процент известных, опасных и необнаруженных отказов, прошедших контрольные испытания, называется покрытием контрольных испытаний (PTC). PTC обычно используется в расчетах SIL для «компенсации» невозможности более полного тестирования SIF. Люди ошибочно полагают, что, поскольку они учли отсутствие тестового покрытия при расчете SIL, они разработали надежный SIF. Простой факт заключается в том, что если ваше тестовое покрытие составляет 75 %, и если вы учли это число в расчете SIL и чаще тестируете то, что уже тестируете, статистически 25 % опасных сбоев все равно могут произойти. Я точно не хочу оказаться в этих 25%.
Отчеты об одобрении FMEDA и руководства по безопасности для устройств обычно содержат минимальную процедуру контрольных испытаний и охват контрольных испытаний. Они содержат только рекомендации, а не все этапы испытаний, необходимые для комплексной процедуры контрольных испытаний. Другие типы анализа отказов, такие как анализ дерева отказов и обслуживание, ориентированное на надежность, также используются для анализа опасных отказов.
Контрольные испытания можно разделить на полнофункциональное (сквозное) или частичное функциональное тестирование (рис. 3). Частичное функциональное тестирование обычно проводится, когда компоненты SIF имеют разные интервалы тестирования в расчетах SIL, которые не совпадают с запланированными остановками или ремонтами. Важно, чтобы процедуры частичных функциональных контрольных испытаний перекрывались, чтобы вместе они проверяли все функции безопасности SIF. При частичном функциональном тестировании по-прежнему рекомендуется, чтобы SIF провел первоначальное сквозное контрольное тестирование, а затем последующие во время ремонта.
Частичные контрольные испытания должны суммироваться. Рисунок 3. Комбинированные частичные контрольные испытания (внизу) должны охватывать все функциональные возможности полного функционального контрольного испытания (вверху).
Рисунок 3. Комбинированные частичные контрольные испытания (внизу) должны охватывать все функциональные возможности полного функционального контрольного испытания (вверху).
Частичное контрольное испытание проверяет только процент отказов устройства. Типичным примером является испытание клапана частичного хода, при котором клапан перемещают на небольшую величину (10–20%), чтобы убедиться, что он не застрял. Это имеет меньший охват контрольными испытаниями, чем контрольные испытания в интервале основных испытаний.
Процедуры контрольных испытаний могут различаться по сложности в зависимости от сложности SIF и философии процедур испытаний компании. Некоторые компании пишут подробные пошаговые процедуры тестирования, в то время как другие имеют довольно краткие процедуры. Ссылки на другие процедуры, такие как стандартная калибровка, иногда используются для уменьшения объема процедуры контрольных испытаний и обеспечения последовательности испытаний. Хорошая процедура контрольного испытания должна содержать достаточно деталей, чтобы гарантировать, что все испытания проведены и документированы должным образом, но не настолько подробно, чтобы технические специалисты захотели пропустить этапы. Если технический специалист, ответственный за выполнение этапа тестирования, инициализирует завершенный этап тестирования, это может помочь гарантировать, что тест будет выполнен правильно. Подписание завершенного контрольного испытания руководителем КИП и представителями эксплуатации также подчеркнет важность и обеспечит правильное проведение контрольного испытания.
Всегда следует приглашать технических специалистов для улучшения процедуры. Успех процедуры контрольных испытаний во многом зависит от технических специалистов, поэтому настоятельно рекомендуется совместные усилия.
Большая часть контрольных испытаний обычно проводится в автономном режиме во время остановки или ремонта. В некоторых случаях может потребоваться проведение контрольных испытаний в режиме онлайн во время работы, чтобы удовлетворить расчеты SIL или другие требования. Онлайн-тестирование требует планирования и координации с отделом эксплуатации, чтобы обеспечить безопасное проведение контрольного испытания, без нарушения процесса и ложных срабатываний. Достаточно одной ложной поездки, чтобы израсходовать все ваши аттабои. Во время этого типа испытаний, когда SIF не полностью готов к выполнению своей задачи по обеспечению безопасности, в пункте 11.8.5 стандарта 61511-1 указано, что «Компенсирующие меры, обеспечивающие непрерывную безопасную работу, должны быть предусмотрены в соответствии с 11.3, когда SIS находится в режиме ожидания». обход (ремонт или тестирование)». Процедура управления нештатной ситуацией должна сопровождаться процедурой контрольных испытаний, чтобы обеспечить ее правильное выполнение.
SIF обычно делится на три основные части: датчики, логические решатели и конечные элементы. Также обычно существуют вспомогательные устройства, которые могут быть подключены к каждой из этих трех частей (например, искробезопасные барьеры, усилители отключения, промежуточные реле, соленоиды и т. д.), которые также должны быть проверены. Критические аспекты контрольного тестирования каждой из этих технологий можно найти во врезке «Тестирование датчиков, логических решателей и конечных элементов» (ниже).
Некоторые вещи легче проверить, чем другие. Многие современные и некоторые старые технологии измерения расхода и уровня относятся к более сложной категории. К ним относятся расходомеры Кориолиса, вихревые счетчики, магнитометры, воздушные радары, ультразвуковые датчики уровня и переключатели процесса на месте, и это лишь некоторые из них. К счастью, многие из них теперь имеют расширенную диагностику, позволяющую улучшить тестирование.
При проектировании SIF необходимо учитывать сложность контрольных испытаний такого устройства в полевых условиях. Инженерам легко выбрать устройства SIF, не задумываясь серьезно о том, что потребуется для контрольного тестирования устройства, поскольку они не будут теми людьми, которые их тестируют. Это также верно для испытаний частичного хода, которые являются распространенным способом повышения средней вероятности отказа SIF по требованию (PFDavg), но позже эксплуатационная служба завода не хочет этого делать, а во многих случаях может и не сделать этого. Всегда обеспечивайте заводской надзор за разработкой SIF в отношении контрольных испытаний.
Контрольное испытание должно включать проверку установки и ремонта SIF, если это необходимо для соответствия требованиям 61511-1, пункт 16.3.2. Должна быть проведена окончательная проверка, чтобы убедиться, что все застегнуто на все пуговицы, а также двойная проверка того, что SIF правильно введен обратно в технологическую эксплуатацию.
Написание и внедрение хорошей процедуры тестирования является важным шагом для обеспечения целостности SIF на протяжении всего срока его службы. Процедура испытаний должна содержать достаточную информацию, чтобы обеспечить последовательное и безопасное проведение и документирование требуемых испытаний. Опасные отказы, не проверенные контрольными испытаниями, должны быть компенсированы, чтобы гарантировать адекватное поддержание полноты безопасности SIF в течение всего срока службы.
Написание хорошей процедуры контрольных испытаний требует логического подхода к инженерному анализу потенциально опасных отказов, выбору средств и написанию этапов контрольных испытаний, которые находятся в пределах возможностей предприятия по проведению испытаний. Попутно заручитесь поддержкой завода на всех уровнях для проведения испытаний и обучите технических специалистов выполнять и документировать контрольные испытания, а также понимать важность испытаний. Пишите инструкции так, как если бы вы были техническим специалистом по приборам, которому придется выполнять всю работу, и что от правильного проведения испытаний зависят жизни, потому что они это делают.
Тестирование датчиков, логических решателей и конечных элементов. SIF обычно делится на три основные части: датчики, логические решатели и конечные элементы. Также обычно имеются вспомогательные устройства, которые могут быть подключены к каждой из этих трех частей (например, искробезопасные барьеры, отключающие усилители, промежуточные реле, соленоиды и т. д.), которые также должны быть проверены. Контрольные испытания датчиков. Контрольные испытания датчиков должны гарантировать, что Датчик может воспринимать переменную процесса во всем ее диапазоне и передавать соответствующий сигнал на логический решатель СПАЗ для оценки. Некоторые моменты, которые следует учитывать при создании сенсорной части процедуры контрольного испытания, хотя и не являются исчерпывающими, приведены в Таблице 1. Таблица 1. Рекомендации по контрольному тестированию сенсора. Очистка портов процесса/проверка интерфейса процесса, отмечены значительные отложения. Внутренняя диагностическая проверка, расширенный запуск. диагностика, если доступна Калибровка датчика (5 точек) с имитацией входного сигнала процесса на датчик, проверка через РСУ, проверка дрейфа Проверка точки срабатывания Сигнализация высокого/высокого-высокого/низкого/низкого-низкого уровня Резервирование, ухудшение результатов голосования Выход за пределы диапазона, отклонение, диагностика аварийные сигналы Обход и аварийные сигналы, повторный запуск Пользовательская диагностика Преобразователь Проверка конфигурации Fail Safe Тестирование связанных систем (например, продувка, обогрев и т. д.) и вспомогательных компонентов Физический осмотр Полная документация в том виде, в котором она обнаружена и оставлена. Контрольное испытание логического решающего устройства: При проверке полнофункционального состояния. Тестирование выполнено, проверяется роль логического решающего устройства в выполнении действий безопасности SIF и связанных с ним действий (например, аварийные сигналы, сброс, обходы, пользовательская диагностика, резервирование, HMI и т. д.). Частичные или поэтапные функциональные контрольные испытания должны выполнять все эти испытания как часть отдельных перекрывающихся контрольных испытаний. Производитель логического решателя должен указать рекомендованную процедуру контрольных испытаний в руководстве по безопасности устройства. В противном случае, как минимум, необходимо выключить и включить питание логического решателя и проверить диагностические регистры логического решателя, индикаторы состояния, напряжения источника питания, каналы связи и резервирование. Эти проверки следует проводить до полнофункционального контрольного испытания. Не делайте предположения, что программное обеспечение всегда исправно и что логику не нужно тестировать после первоначального контрольного испытания, поскольку недокументированные, несанкционированные и непроверенные изменения программного обеспечения и оборудования, а также программное обеспечение обновления могут со временем проникнуть в системы и должны быть учтены в вашей общей философии контрольных испытаний. Управление журналами изменений, обслуживания и версий должно быть проверено, чтобы убедиться, что они актуальны и поддерживаются должным образом, и, если это возможно, прикладную программу следует сравнить с последней резервной копией. Также следует позаботиться о проверке всей пользовательской логики. Вспомогательные и диагностические функции решателя (например, сторожевые схемы, каналы связи, устройства кибербезопасности и т. д.). Контрольное испытание конечных элементов: большинство конечных элементов представляют собой клапаны, однако пускатели двигателей вращающегося оборудования, приводы с регулируемой скоростью и другие электрические компоненты, такие как контакторы и цепи. Выключатели также используются в качестве исполнительных элементов, и их режимы отказа должны быть проанализированы и проверены. Основными видами отказа клапанов являются заклинивание, слишком медленное или слишком быстрое время отклика и утечка, на все из которых влияет интерфейс рабочего процесса клапана. во время поездки. Хотя испытание клапана в рабочих условиях является наиболее желательным случаем, специалисты по эксплуатации обычно возражают против отключения SIF во время работы установки. Большинство клапанов SIS обычно испытываются, когда установка не работает при нулевом перепаде давления, что является наименее требовательным к условиям эксплуатации. Пользователь должен знать о наихудшем рабочем перепаде давления, а также о эффектах ухудшения качества клапана и технологического процесса, которые следует учитывать при проектировании и выборе клапана и привода. Обычно для компенсации отсутствия испытаний в рабочих условиях процесса требуется дополнительное безопасное давление/ К приводу клапана добавляется запас по тяге/крутящему моменту, и проводятся логические испытания производительности с использованием базовых испытаний. Примерами таких логических испытаний являются расчет времени срабатывания клапана, использование интеллектуального позиционера или цифрового контроллера клапана для записи кривой или характеристики давления/положения клапана или предварительная диагностика, выполняемая во время контрольного испытания и сравниваемая с результатами предыдущих испытаний или базовые уровни для обнаружения ухудшения производительности клапана, что указывает на потенциальный зарождающийся отказ. Кроме того, если требуется герметичное закрытие (TSO), простое перемещение клапана не позволит проверить наличие утечек, и необходимо будет проводить периодические испытания клапана на утечку. ISA TR96.05.02 предназначен для предоставления рекомендаций по четырем различным уровням испытаний клапанов SIS и их типичным контрольным испытаниям в зависимости от того, как проводится испытание. Людям (особенно пользователям) рекомендуется принять участие в разработке этого технического отчета (свяжитесь с нами по адресу crobinson@isa.org). Температура окружающей среды также может влиять на фрикционные нагрузки на клапаны, поэтому испытание клапанов в теплую погоду, как правило, будет наименее требовательной фрикционной нагрузкой, когда по сравнению с эксплуатацией в холодную погоду. В результате следует рассмотреть возможность контрольных испытаний клапанов при постоянной температуре для получения согласованных данных для логических испытаний с целью определения ухудшения характеристик клапана. Клапаны с интеллектуальными позиционерами или цифровым контроллером клапана обычно имеют возможность создавать сигнатуру клапана, которую можно используется для мониторинга ухудшения производительности клапана. Подпись базового клапана можно запросить как часть вашего заказа на поставку или создать ее во время первоначального контрольного испытания, чтобы она служила базовой подписью. Подпись клапана должна быть сделана как для открытия, так и для закрытия клапана. Если возможно, также следует использовать расширенную диагностику клапана. Это поможет вам определить, ухудшаются ли характеристики вашего клапана, путем сравнения сигнатур и результатов диагностики клапана при последующих контрольных испытаниях с исходными показателями. Этот тип испытаний может помочь компенсировать отсутствие проверки клапана при наихудшем рабочем давлении. Сигнатура клапана во время контрольного испытания также может фиксировать время срабатывания с отметками времени, что устраняет необходимость в секундомере. Увеличение времени срабатывания является признаком износа клапана и увеличения нагрузки трения на перемещение клапана. Хотя стандартов относительно изменения времени срабатывания клапана не существует, отрицательная динамика изменений от контрольного испытания к контрольному испытанию указывает на потенциальную потерю запаса прочности и производительности клапана. Современные контрольные испытания клапана ПСБ должны включать в себя сигнатуру клапана в соответствии с передовой инженерной практикой. Давление подачи воздуха в приборе клапана должно быть измерено во время контрольного испытания. В то время как пружина клапана для клапана с пружинным возвратом является тем, что закрывает клапан, задействованная сила или крутящий момент определяется тем, насколько пружина клапана сжимается давлением питания клапана (согласно закону Гука, F = kX). Если у вас низкое давление питания, пружина не будет сжиматься так сильно, следовательно, для перемещения клапана при необходимости будет доступно меньше силы. Хотя это и не является исчерпывающим, некоторые моменты, которые следует учитывать при создании части процедуры контрольного испытания, касающейся клапана, приведены в Таблице 2. Таблица 2: Рекомендации по сборке клапана конечного элемента. Испытание предохранительного действия клапана при рабочем рабочем давлении (лучше всего, но обычно не выполняется). и определите время отклика клапана. Проверка резервирования. Проверьте действие предохранительного клапана при нулевом перепаде давления и замерьте время срабатывания клапана. Проверьте резервирование. Выполните сигнатуру клапана и диагностику в рамках контрольного испытания и сравните с базовым состоянием и предыдущим испытанием. Визуально наблюдайте за работой клапана (правильное действие без необычной вибрации, шума и т. д.). Проверьте поле и положение клапана на РСУ. Во время контрольного испытания полностью переместите клапан не менее пяти раз, чтобы обеспечить надежность клапана. (Это не предназначено для устранения значительных последствий деградации или зарождающихся сбоев). Просмотрите записи технического обслуживания клапана, чтобы убедиться, что любые изменения соответствуют требуемым спецификациям SRS клапана. Выполните диагностику для систем с включением до отключения. Испытание на утечку, если требуется герметичное отключение (TSO). Проверьте функциональность сигнала тревоги при несогласии команды. Осмотрите клапан в сборе и внутренние детали. Снимите, протестируйте и восстановите. при необходимости Завершить найденную и оставленную документацию. Соленоиды. Оценить вентиляцию, чтобы обеспечить требуемое время отклика. Оценить работу соленоида с помощью цифрового контроллера клапана или интеллектуального позиционера. Проверить работу резервного соленоида (например, 1oo2, 2oo3). Промежуточные реле. Проверить правильность работы, резервирование. Проверка устройства.
SIF обычно делится на три основные части: датчики, логические решатели и конечные элементы. Также обычно имеются вспомогательные устройства, которые могут быть подключены к каждой из этих трех частей (например, искробезопасные барьеры, усилители отключения, промежуточные реле, соленоиды и т. д.), которые также должны быть проверены.
Контрольные испытания датчика: Контрольные испытания датчика должны гарантировать, что датчик может воспринимать переменную процесса во всем ее диапазоне и передавать правильный сигнал на логический решатель ПСБ для оценки. Некоторые моменты, которые следует учитывать при создании сенсорной части процедуры контрольных испытаний, хотя и не являются всеобъемлющими, приведены в Таблице 1.
Контрольное испытание логического решающего устройства. При проведении полнофункционального контрольного тестирования проверяется часть логического решающего устройства, выполняющая действия по обеспечению безопасности SIF и связанные с ним действия (например, аварийные сигналы, сброс, обходы, пользовательская диагностика, резервирование, HMI и т. д.). Частичные или поэтапные функциональные контрольные испытания должны выполнять все эти испытания как часть отдельных перекрывающихся контрольных испытаний. Производитель логического решателя должен указать рекомендованную процедуру контрольных испытаний в руководстве по безопасности устройства. В противном случае, как минимум, следует выключить и включить питание логического решателя и проверить диагностические регистры логического решателя, индикаторы состояния, напряжения источника питания, каналы связи и резервирование. Эти проверки следует проводить до полнофункционального контрольного испытания.
Не делайте предположения, что программное обеспечение всегда хорошо и логику не нужно тестировать после первоначального контрольного испытания, поскольку недокументированные, несанкционированные и непроверенные изменения программного и аппаратного обеспечения, а также обновления программного обеспечения могут со временем проникнуть в системы и должны быть учтены в вашей общей работе. философия проверочных испытаний. Управление журналами изменений, обслуживания и ревизий должно быть проверено, чтобы убедиться, что они актуальны и поддерживаются должным образом, и, если это возможно, прикладную программу следует сравнить с последней резервной копией.
Также следует позаботиться о проверке всех вспомогательных и диагностических функций логического решателя пользователя (например, сторожевых таймеров, каналов связи, устройств кибербезопасности и т. д.).
Контрольное испытание конечного элемента: большинство конечных элементов представляют собой клапаны, однако в качестве конечных элементов также используются пускатели двигателей вращающегося оборудования, приводы с регулируемой скоростью и другие электрические компоненты, такие как контакторы и автоматические выключатели, и их режимы отказа должны быть проанализированы и проверены.
Основными видами отказа клапанов являются застревание, слишком медленное или слишком быстрое время отклика и утечка, на все из которых влияет интерфейс рабочего процесса клапана во время срабатывания. Хотя испытание клапана в рабочих условиях является наиболее желательным случаем, специалисты по эксплуатации обычно возражают против отключения SIF во время работы установки. Большинство клапанов SIS обычно испытываются, когда установка не работает при нулевом перепаде давления, что является наименее требовательным к условиям эксплуатации. Пользователь должен знать о наихудшем рабочем перепаде давления и эффектах ухудшения качества клапана и технологического процесса, которые следует учитывать при проектировании и выборе клапана и привода.
Обычно, чтобы компенсировать отсутствие испытаний в рабочих условиях технологического процесса, к приводу клапана добавляется дополнительный безопасный запас по давлению/усилию/крутящему моменту, и проводятся логические испытания производительности с использованием базовых испытаний. Примерами таких логических испытаний являются расчет времени срабатывания клапана, использование интеллектуального позиционера или цифрового контроллера клапана для записи кривой или характеристики давления/положения клапана или предварительная диагностика, выполняемая во время контрольного испытания и сравниваемая с результатами предыдущих испытаний или базовые уровни для обнаружения ухудшения производительности клапана, что указывает на потенциальный зарождающийся отказ. Кроме того, если требуется герметичное закрытие (TSO), простое перемещение клапана не позволит проверить наличие утечек, и необходимо будет проводить периодические испытания клапана на утечку. ISA TR96.05.02 предназначен для предоставления рекомендаций по четырем различным уровням испытаний клапанов SIS и их типичному охвату контрольных испытаний в зависимости от того, как проводится испытание. Людям (особенно пользователям) предлагается принять участие в разработке этого технического отчета (свяжитесь с нами по адресу crobinson@isa.org).
Температура окружающей среды также может влиять на фрикционные нагрузки на клапаны, поэтому испытание клапанов в теплую погоду, как правило, будет наименее требовательной фрикционной нагрузкой по сравнению с эксплуатацией в холодную погоду. В результате следует рассмотреть возможность проведения контрольных испытаний клапанов при постоянной температуре для получения согласованных данных для логических испытаний с целью определения ухудшения характеристик клапана.
Клапаны с интеллектуальными позиционерами или цифровым контроллером клапана обычно имеют возможность создания сигнатуры клапана, которую можно использовать для мониторинга снижения производительности клапана. Подпись базового клапана можно запросить как часть вашего заказа на поставку или создать ее во время первоначального контрольного испытания, чтобы она служила базовой подписью. Подпись клапана должна быть сделана как для открытия, так и для закрытия клапана. Если возможно, также следует использовать расширенную диагностику клапана. Это поможет вам определить, ухудшаются ли характеристики вашего клапана, путем сравнения сигнатур и результатов диагностики клапана при последующих контрольных испытаниях с исходными показателями. Этот тип испытаний может помочь компенсировать отсутствие проверки клапана при наихудшем рабочем давлении.
Сигнатура клапана во время контрольного испытания также может фиксировать время срабатывания с отметками времени, что устраняет необходимость в секундомере. Увеличение времени срабатывания является признаком износа клапана и увеличения нагрузки трения на перемещение клапана. Хотя стандартов относительно изменения времени срабатывания клапана не существует, отрицательная динамика изменений от контрольного испытания к контрольному испытанию указывает на потенциальную потерю запаса прочности и производительности клапана. Современные испытания клапанов СПАЗ должны включать в себя сигнатуру клапана в соответствии с хорошей инженерной практикой.
Давление подачи воздуха в клапанный прибор должно быть измерено во время контрольного испытания. В то время как пружина клапана для клапана с пружинным возвратом является тем, что закрывает клапан, задействованная сила или крутящий момент определяется тем, насколько пружина клапана сжимается давлением питания клапана (согласно закону Гука, F = kX). Если у вас низкое давление питания, пружина не будет сжиматься так сильно, следовательно, для перемещения клапана при необходимости будет доступно меньше силы. В таблице 2 приведены некоторые моменты, которые следует учитывать при создании части процедуры контрольных испытаний, связанной с клапаном.
Время публикации: 13 ноября 2019 г.
