Тестирование частичного удара - Partial stroke testing

Частичное инсультное тестирование (или PST) - это метод, используемый в системе управления, чтобы позволить пользователю проверить процент возможных режимов отказа запорный клапан без необходимости физического закрытия клапана. PST используется для определения того, что функция безопасности будет работать по запросу. PST чаще всего используется на клапанах аварийного отключения с высокой степенью целостности (ESDV) в приложениях, где закрытие клапана будет сопряжено с высокими затратами, но подтверждение целостности клапана имеет важное значение для поддержания безопасности объекта. В дополнение к ESDV PST также используется в системах защиты от высокого давления или HIPPS. Испытания с частичным ходом не заменяют необходимость полного хода клапанов, поскольку контрольные испытания по-прежнему являются обязательным требованием.

Стандарты

Допускается тестирование частичного хода. нефтяная промышленность стандартной методики, а также подробно оценивается регулирующими органами, такими как Международная электротехническая комиссия (IEC) и Инструментальное общество автоматизации (ЭТО). Ниже приведены стандарты, соответствующие этим органам.

  • IEC61508 - Функциональная безопасность электрических / электронных / программируемых электронных систем, связанных с безопасностью
  • IEC61511 - Функциональная безопасность - Инструментальные системы безопасности для перерабатывающей промышленности
  • ANSI / ISA-84.00.01 - Функциональная безопасность: инструментальные системы безопасности для обрабатывающей промышленности ( ANSI стандарт)

Эти стандарты определяют требования к системам, связанным с безопасностью, и описывают, как количественно оценить производительность систем PST.

Измерение показателей безопасности

IEC61508 адаптирует жизненный цикл безопасности подход к управлению безопасностью станции. На этапе проектирования этого жизненного цикла системы безопасности необходимый уровень безопасности определяется с использованием таких методов, как Марковский анализ, FMEA, анализ дерева отказов и Hazop. Эти методы позволяют пользователю определить потенциальную частоту и последствия опасной деятельности и количественно оценить уровень риска. Распространенным методом такой количественной оценки является уровень полноты безопасности. Количественно это оценивается от одного до четырех, причем четвертый уровень является наиболее опасным.

Как только уровень SIL определен, он определяет требуемый уровень производительности систем безопасности на этапе эксплуатации станции. Метрика для измерения производительности функции безопасности называется средней вероятностью отказа по запросу (или PFDсредний) и это соотносится с уровнем SIL следующим образом

SILPFDсредний
4≥10−5 до <10−4
3≥10−4 до <10−3
2≥10−3 до <10−2
1≥10−2 до <10−1

Один метод расчета PFDсредний для базовой функции безопасности без избыточность использует формулу

PFDсредний = [(1-PTC) × λD× (TIFC/ 2)] + [PTC × λD× (TIТихоокеанское стандартное время/2)]

Где:

PTC = Контрольное испытание для теста частичного хода.
λD = Интенсивность опасных отказов функции безопасности.
TIFC = Интервал полного закрытия, т.е. как часто клапан должен быть полностью закрыт для тестирования.
TIТихоокеанское стандартное время = Интервал проверки частичного хода.

Охват контрольным тестом - это мера того, насколько эффективен тест частичного хода, и чем выше PTC, тем сильнее эффект теста.

Преимущества

Преимущества использования PST не ограничиваются только показателями безопасности, но также могут быть получены выгоды в производственных характеристиках установки и капитальных затратах на установку.[1][2] Они кратко изложены следующим образом

Преимущества безопасности

Используя PST, можно получить прибыль в следующих областях.

  • Снижение вероятности отказа по запросу.

Преимущества производства

Есть ряд областей, в которых эффективность производства может быть повышена за счет успешного внедрения системы PST.

  • Продление времени между принудительными остановками завода.
  • Прогнозирование возможных отказов клапанов, облегчение предварительного заказа запасных частей.
  • Приоритезация задач обслуживания.

Недостатки

Основным недостатком всех систем PST является повышенная вероятность вызвать случайную активацию системы безопасности, что приведет к остановке установки, это основная проблема систем PST для операторов, и по этой причине многие системы PST остаются бездействующими после установки. Различные методы по-разному смягчают эту проблему, но все системы имеют неотъемлемый риск.

Кроме того, в некоторых случаях PST невозможно выполнить из-за ограничений, присущих процессу или используемому клапану. Кроме того, поскольку PST вносит нарушение в процесс или систему, он может не подходить для некоторых процессов или систем, чувствительных к нарушениям.

Наконец, PST не всегда может различать различные неисправности или отказы клапана и привода в сборе, что ограничивает диагностические возможности.

Методы

Существует ряд различных методов тестирования частичного хода, и выбор наиболее подходящего метода зависит от основных преимуществ, которые пытается получить оператор.

Механические глушилки

Механические глушители - это устройства, в которых в узел клапана и привода вставляется устройство, которое физически предотвращает перемещение клапана за определенную точку. Они используются в случаях, когда случайное закрытие клапана может иметь серьезные последствия, или в любом случае, когда конечный пользователь предпочитает механическое устройство.

Типичные преимущества этого типа устройства следующие:[3]

  • Устройства обеспечивают предотвращение ударов металл-металл при превышении заданной уставки.
  • В отличие от некоторых электронных систем, здесь нет необходимости вводить в эксплуатацию и калибровать элементы управления или постоянно обучать персонал, что приводит к дополнительной значительной экономии затрат.
  • Устройства устойчивы к вибрации, что делает их очень надежными.
  • Риск, связанный с возникновением события электростатического разряда во время ручного механического PST, можно считать статистически незначимым и позволяет рационально рассмотреть преимущества, предлагаемые механическими устройствами.
  • Модульная конструкция позволяет добавлять концевые выключатели, потенциометры, дистанционное управление и т. Д.
  • Тест представляет собой комплексную проверку логического устройства и всех конечных элементов, только чувствительные элементы функции безопасности не тестируются.
  • Клапан испытывается на проектной рабочей скорости, так как имитирует аварийный разряд.
  • У глушителей очень низкая вероятность ложного отключения.

Однако мнения расходятся, подходят ли эти устройства для систем функциональной безопасности, так как функция безопасности отключена на время испытания.

Современные механические устройства PST могут быть автоматизированный.

Примеры такого типа устройств включают продукты прямого сопряжения, которые устанавливаются между клапаном и приводом, и могут использовать кулачки, установленные на штоке клапана. Пример такой механической системы PST:[4]

Другие методы включают регулируемые концевые упоры привода.

Пневматические позиционеры клапана

Основной принцип испытания частичного хода заключается в том, что клапан перемещается в заранее определенное положение, чтобы определить характеристики отключающего клапана. Это привело к адаптации пневматических позиционеров, используемых на управления клапаном для использования при тестировании частичного хода. Эти системы часто являются подходящими для использования при выключении клапанов до и включая основные преимущества SIL3.The являются:

  • Устранение стоимости ручного тестирования
  • Отслеживание и запись тестов PST для оптимального контроля безопасности. Когда позиционер подключен к системе безопасности, дата и результат проверки регистрируются в последовательности событий для целей страхования.
  • Удаленный доступ к диагностике клапана из диспетчерской с ориентированными на действия отчетами для профилактическое обслуживание.

Основное преимущество этих систем заключается в том, что позиционеры являются обычным оборудованием на предприятиях, и поэтому операторы знакомы с работой этих систем, однако основным недостатком является повышенный риск ложного срабатывания, вызванного введением дополнительных компонентов управления, которые обычно не используются. на двухпозиционных клапанах. Однако эти системы можно использовать только на клапанах с пневматическим приводом.

Электрические релейные системы

В этих системах используется электрический переключатель для обесточивания электромагнитного клапана и электрическое реле, подключенное к приводу, для повторного включения электромагнитной катушки при достижении желаемой точки PST.

Электронные системы управления

Электронные системы управления используют настраиваемый электронный модуль, который подключает питание от системы ESD и соленоидный клапан. Чтобы выполнить тест, таймер обесточивает электромагнитный клапан, чтобы имитировать отключение, и повторно включает соленоид, когда достигается требуемая степень частичного хода. Эти системы по сути своей являются миниатюрными ПЛК посвященный тестированию клапана.

Из-за своей природы эти устройства фактически не являются частью функции безопасности и, следовательно, на 100% отказоустойчивы. С добавлением датчика давления и / или датчика положения для таймеров с обратной связью системы также могут обеспечивать интеллектуальную диагностику для диагностики работы всех компонентов, включая клапан, привод и электромагнитные клапаны.

Кроме того, таймеры могут работать с любым типом гидравлического привода, а также могут использоваться с подводными клапанами, в которых электромагнитный клапан расположен на верхней стороне.

Встроенные системы соленоидных клапанов

Другой способ - встроить управляющую электронику в корпус соленоидного клапана, что устраняет необходимость в дополнительных блоках управления. Кроме того, нет необходимости изменять схему управления, поскольку не требуются специальные компоненты.

Рекомендации

  1. ^ Эксклюзивно для веб-сайтов: отказ клапана не вариант В архиве 2011-07-18 на Wayback Machine. ISA (1 января 2009 г.). Проверено 30 мая 2011.
  2. ^ Частичное поглаживание. Focus-nuclear.com. Проверено 30 мая 2011.
  3. ^ Устройство для проверки частичного хода D-Stop. Ручное / локальное и дистанционное испытание механических клапанов частичного хода. Кэмерон. Docs.google.com. Проверено 30 мая 2011.
  4. ^ Механическая система PST Netherlocks FAITH известна как отраслевой стандарт. Проверено 14 июля 2013.

внешняя ссылка