局部冲程试验

栏: 在线:更多安全知识 安全阀和部分行程测试的7个误解点

阀门即使有一段时间没有运行，也应该能够运行。为了确保在紧急关闭(ESD)服务中正常运行，阀门必须被启动。要做到这一点，大多数过程必须中断——最好的情况是不方便，最坏的情况是代价高昂，但肯定不会像安全仪表功能(SIF)中的阀门驱动故障那么昂贵。

Dresser Masoneilan全球产品营销经理Sandro Esposito表示，如果流程允许，集成部分冲程测试(PST)可以将测试间隔时间延长1至3年，并降低按需失效的概率。埃斯波西托在4月份的美国横河公司2008年用户会议和技术博览会上谈到了这个话题。

Esposito说，根据流程的不同，对这种变化进行记录和系统集成可以节省数百万美元的硬件和维护成本，同时提高流程效率。由于系统设计的变化和各种实践的集成，人们可能不愿意考虑局部冲程测试。随着对IEC 61508、IEC 61511和ANSI/ISA- tr96.05.01《自动阻塞阀的部分行程测试》(最近由ISA批准并在美国国家标准协会注册)的深入了解，人们的态度可能会发生变化。

当埃斯波西托听说有人抗拒新思想时，他引用了阿尔伯特·爱因斯坦的话:“我们创造的世界是我们思维的产物;如果不改变我们的思想，就无法改变它。”

Esposito说，过程隔离元件的驱动(使装置处于安全状态的开/关阀)是ESD系统中最薄弱的环节。

误差的来源有很多，包括阀内件磨损(阀门泄漏)，阀内件松动或卡住，阀座腐蚀，轴或阀杆断裂，轴承磨损或污染，阀盖或填料泄漏，执行机构膜片损坏或泄漏，执行机构弹簧断裂，活塞密封泄漏，排气或填充端口堵塞，机械反馈损坏，附件(如电磁阀和升压器)的空气污染。

局部冲程测试(PST)可以提高风险降低系数，降低按需失效(PFD)的概率。在许多流程中，这样的测试可以在不干扰流程的情况下完成。

测试的优势

Esposito表示，一个完全启用的系统可以允许智能esd:

• 降低测试成本;

• 减少由于人工测试导致的人为错误的概率;

• 自动化合规文件，确保符合安全标准;

• 提高防静电阀的可用性;

• 增加停机间隔时间;而且

• 自动记录安全事件。

通过对每年全脑卒中测试和每年四次局部脑卒中测试的风险比较，可以发现从SIL2到SIL3，集成系统的安全性可能会有所提高。此外，Esposito表示，智能设计可以减少安全集成功能所需的阀门数量。

上图显示了部分中风测试如何提高安全性，以及部分中风测试之间的间隔从一年到两年。

比较，全部和部分

Esposito说，如果没有图中所示的SIL增加，PST可以将全卒中测试的持续时间延长到三年，如下图所示。

全行程测试假设:

诊断覆盖率(DC)因子为100%，时间间隔(TI)为1x /年。

PFD_avg= [(DC)(ld)(TI/2)]= (1)(ld)(1/2)= 0.5(ld)

PST的假设:部分行程DC为70%，全行程DC为100%;部分TI为6x，全部TI为1x/3年。

PFD_avg= [(DC)(λ_d) (TI / 2)]_p+ (1-DC)(λ_d) (TI / 2)]_F

=[(0.7)(λ_d)({1/6} / 2)] +[(1 - 0.7)(λ_d) (3/2))

= 0.05(λ_d) + 0.45(λ_d)= 0.5 (λ_d）

两种分析的结果是相等的。Esposito解释说，更传统的系统严重依赖机械、气动和电动气动元件，而智能现场设备具有嵌入式微处理器和传感器，以提高可靠性并提供设备健康信息。智能ESD比螺线管更好，因为它提供的是信息而不是数据;可以节流而不是只提供开/关压力;气动系统总是处于控制状态，而不是饱和状态。此外，PST是独立于关机模式;对于螺线管，它可能不明显，如果它被卡住打开或关闭。信息是双向的，允许配件测试、自动记录和持续的自测。

电磁阀和紧急关断阀的复杂性使它们成为安全仪表功能中最薄弱的环节。

健康、诊断

智能PST可以在关闭之间可靠地移动开关阀。它具有根据IEC 61508安全标准报告健康状况和测试的远程通信。这样的通信提高了防静电阀的完整性并确认可用性。

在PST之后，系统标记该软件，表示有一个新的签名可用。Esposito说，在某些系统中，30%的移动是可能的，这取决于过程，20%的全范围移动是一个典型的目标，通常是一个很好的数字。系统诊断可以发现堵塞的通风口或管道，空气泄漏，气动困难，卡阀，断裂的弹簧，或辅助困难，如卡住的助力器。

自动化部分冲程测试可以提高安全性并延长全冲程测试之间的时间。根据过程的不同，这可以节省一大笔钱。

了解设备的健康状况有助于提高安全仪表功能。完整性涉及关键部件的信息和对部件需求的响应时间。虽然部分冲程测试可以延长完全冲程测试之间的间隔，但它不能完全取代它们。Esposito说:“诊断覆盖率为60%至70%，因为部分运动不能检测阀座。

布线选项包括传统的离散、带多路复用器的离散、带或不带多路复用器的模拟I/O模块，以及带HART I/O模块的模拟I/O模块。

模拟安全需求(ASD)布线具有成本效益，使用一对电线进行安全功能、诊断和PST。关闭签名事件也可以在起下钻过程中被捕获，根据安全需求记录ESD阀的行为，并提供所需的完整证明测试签名。(见PFD计算)

该设备还应该允许有效地访问ESD信息，并允许集成到系统中。Esposito建议将PST和数据收集自动化，这样就不会有人忘记(如果需要，可以停止测试)。要了解更多，请参见“7个误解点”。埃斯波西托建议，在任何部分中风测试的实施中，都要考虑更广泛的情况，超越所涉及的技术，进入过程。他引用亚里士多德的话来阐明这一点:“我们反复做的事造就了我们。”因此，优秀不是一种行为，而是一种习惯。”

在线特刊:更多安全知识

11月，a控制工程文章探讨了过程安全性和传感器。与此同时，看看最近的资源。

- 2008年6月的一篇在线文章提供了工艺安全白皮书的链接。

- 5月文章:安全传感器上升到新高度

-四月网络直播:关于过程安全你需要知道的5件事

- 3月份的一篇文章:《两个应用的故事》讲述了安全控制器如何为火热的过山车和饮料罐安装提供安全系统集成。

其他安全条款包括…… 安全，快速清除堵塞:连锁屏障守卫为木工机械提供了一种替代漫长的锁定/标记程序。 为网络安全做准备:机器安全网络……你已经听过很多谈论。现在，你该怎么做呢? 模糊自动化和安全之间的界限:实际应用表明，自动化和安全系统的集成可以节省成本，提高生产力，甚至提高安全性。提供先前安全文章的链接。 机器安全控制工程供应商搜索 过程安全控制工程供应商搜索 控制工程自动化集成商指南。在工程专业下，见安全。

作者信息

Mark T. Hoske是总编。联络他的地址是MHoske@cfemedia.com．

在线:更多安全知识

有关以下安全资源的链接和有关此主题的更多资源，请访问本文

2008年6月的一篇文章提供了流程安全白皮书的链接。

2008年5月的一篇文章研究了机器安全系统中的传感器。

网络广播为过程安全提供了五个提示。

2008年3月的一篇安全文章重点介绍了安全控制器的两个应用，这两个应用展示了安全系统集成:火热的过山车和饮料罐安装。

安全阀和部分行程测试的7个误解点

Dresser Masoneilan全球产品营销经理Sandro Esposito在建议安全性和部分冲程阀门测试时，经常听到误解。

部分冲程测试(PST)会干扰停机吗?在某些情况下，是的，但这取决于PST设备的技术。

设备能否存储关机签名以进行完全验证测试?虽然一些智能PST设备可以，但其他设备必须断电才能达到安全功能的SIL等级，因此它不能存储事件。

是否需要读取诊断?是的。IEC 61511规定诊断必须对用户可见，以便从诊断覆盖(DC)因素中受益。

添加一个SIL3级的智能设备能提高阀门和执行器的SIL3级吗?不。必须考虑系统(阀门/执行器/智能设备)故障率。

螺线管或助力器可以与智能PST设备一起添加吗?是的，尽管快速排气可能会干扰PST，并且在没有阀门扰动的情况下很难在线诊断。

PST设置在哪里?在大多数PST设备的非易失性存储器中。

智能PST锁存器能像螺线管一样吗?是的。有些可以抓住能量损失(电动和气动)。

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