Контрольные испытания являются неотъемлемой частью поддержания целостности безопасности наших автоматизированных систем безопасности (АСБ) и систем, связанных с безопасностью (например, критических сигнализаций, систем пожарной и газовой сигнализации, систем блокировок и т.д.). Контрольные испытания – это периодические испытания для выявления опасных отказов, проверки функций безопасности (например, сброса, обходов, сигнализации, диагностики, ручного отключения и т.д.) и обеспечения соответствия системы стандартам компании и внешним стандартам. Результаты контрольных испытаний также являются показателем эффективности программы обеспечения механической целостности АСБ и эксплуатационной надежности системы.
Процедуры контрольных испытаний охватывают этапы испытаний от получения разрешений, отправки уведомлений и вывода системы из эксплуатации для проведения испытаний до обеспечения всестороннего тестирования, документирования контрольных испытаний и их результатов, повторного ввода системы в эксплуатацию, а также оценки текущих результатов испытаний и результатов предыдущих контрольных испытаний.
Стандарт ANSI/ISA/IEC 61511-1, раздел 16, охватывает контрольные испытания систем безопасности (SIS). Технический отчёт ISA TR84.00.03 «Механическая целостность автоматизированных систем безопасности (SIS)» охватывает контрольные испытания и в настоящее время пересматривается, ожидается выход новой версии. Технический отчёт ISA TR96.05.02 «Контрольные испытания автоматизированных клапанов на месте» в настоящее время находится в стадии разработки.
Отчет Министерства охраны труда, техники безопасности и охраны окружающей среды Великобритании CRR 428/2002 — «Принципы проверочных испытаний систем безопасности в химической промышленности» содержит информацию о проверочных испытаниях и о том, что делают компании в Великобритании.
Процедура контрольных испытаний основана на анализе известных опасных видов отказов для каждого из компонентов в пути срабатывания функции безопасности приборной системы (SIF), функциональности SIF как системы и того, как (и если) проверять опасный вид отказа. Разработка процедуры 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, которую необходимо учитывать при проектировании, эксплуатации и обслуживании SIF. Например, диафрагменные расходомеры и датчики давления легче испытывать, чем кориолисовы массовые расходомеры, магнитные расходомеры или воздушные радарные датчики уровня. Область применения и конструкция клапана также могут влиять на полноту контрольных испытаний клапана, чтобы гарантировать, что опасные и зарождающиеся отказы из-за деградации, засорения или отказов, зависящих от времени, не приведут к критическому отказу в течение выбранного интервала испытаний.
Хотя процедуры контрольных испытаний обычно разрабатываются на этапе проектирования системы безопасности (SIF), они также должны быть рассмотрены техническим отделом SIS, отделом эксплуатации и специалистами по приборам, которые будут проводить испытания. Также необходимо провести анализ безопасности работ (JSA). Важно получить согласие предприятия на то, какие испытания будут проводиться и когда, а также на их физическую и безопасную осуществимость. Например, бесполезно указывать на необходимость проведения испытаний с частичным ходом, если отдел эксплуатации не согласен на их проведение. Также рекомендуется, чтобы процедуры контрольных испытаний были рассмотрены независимым экспертом в данной области (SME). Типичные испытания, необходимые для проведения полнофункциональных контрольных испытаний, показаны на рисунке 1.
Требования к полнофункциональным проверочным испытаниям Рисунок 1: Спецификация полнофункциональных проверочных испытаний для функции безопасности (SIF) и ее системы безопасности (SIS) должна содержать подробное описание или ссылки на последовательность этапов от подготовки к испытаниям и процедур испытаний до уведомлений и документации.
Рисунок 1: Полная спецификация функционального контрольного испытания для функции безопасности приборной системы (SIF) и ее системы безопасности приборной системы (SIS) должна содержать подробное описание или ссылки на последовательные этапы от подготовки к испытаниям и процедур испытаний до уведомлений и документации.
Проверочные испытания — это плановое мероприятие по техническому обслуживанию, которое должно проводиться компетентным персоналом, обученным тестированию SIS, процедуре проверки и контурам SIS, которые они будут тестировать. Перед проведением первоначальных проверочных испытаний необходимо провести сквозную проверку процедуры, а затем предоставить техническому руководителю SIS на объекте обратную связь для внесения улучшений или исправлений.
Существует два основных режима отказа (безопасный или опасный), которые подразделяются на четыре режима: опасный необнаруженный, опасный обнаруженный (диагностикой), безопасный необнаруженный и безопасный обнаруженный. Термины «опасный» и «опасный необнаруженный» отказы используются в данной статье как взаимозаменяемые.
При проверочном тестировании SIF нас в первую очередь интересуют опасные необнаруженные виды отказов, но если существуют пользовательские диагностические функции, выявляющие опасные отказы, их необходимо проверить. Обратите внимание, что, в отличие от пользовательских диагностических функций, внутренняя диагностика устройства, как правило, не может быть проверена пользователем как работоспособная, и это может повлиять на философию проверочного тестирования. Если диагностика учитывается при расчёте уровня безопасности (SIL), диагностические сигналы тревоги (например, сигналы о выходе за пределы диапазона) должны быть протестированы в рамках проверочного тестирования.
Виды отказов можно дополнительно разделить на те, которые проверяются во время контрольных испытаний, те, которые не проверяются, и зарождающиеся отказы или отказы, зависящие от времени. Некоторые опасные виды отказов могут не тестироваться напрямую по разным причинам (например, из-за сложности, инженерных или эксплуатационных решений, незнания, некомпетентности, систематических ошибок бездействия или совершения действий, низкой вероятности возникновения и т. д.). Если известны виды отказов, которые не будут проверяться, следует предусмотреть компенсацию в конструкции устройства, процедуре испытаний, периодической замене или восстановлении устройства и/или провести выводное тестирование, чтобы минимизировать влияние отсутствия тестирования на целостность функции безопасности (SIF).
Зарождающийся отказ — это ухудшающееся состояние или условие, при котором можно обоснованно ожидать возникновения критического, опасного отказа, если корректирующие действия не будут предприняты своевременно. Обычно они обнаруживаются путем сравнения производительности с недавними или начальными контрольными испытаниями (например, сигнатуры клапанов или время срабатывания клапанов) или путем осмотра (например, засорение технологического порта). Зарождающиеся отказы обычно зависят от времени — чем дольше устройство или узел находится в эксплуатации, тем сильнее они изнашиваются; условия, способствующие случайному отказу, становятся более вероятными, засорение технологического порта или накопление датчика с течением времени, истечение срока службы и т. д. Следовательно, чем больше интервал контрольных испытаний, тем выше вероятность зарождающегося или зависящего от времени отказа. Любые средства защиты от зарождающихся отказов также должны быть проверены (продувка порта, обогрев и т. д.).
Необходимо разработать процедуры для проверки на наличие опасных (необнаруженных) отказов. Методы анализа видов и последствий отказов (FMEA) или анализа видов, последствий и диагностики отказов (FMEDA) могут помочь выявить опасные необнаруженные отказы и определить области, где необходимо расширить охват проверочных испытаний.
Многие процедуры контрольных испытаний основаны на опыте и шаблонах существующих процедур. Новые процедуры и более сложные функции безопасности (SIF) требуют более продуманного подхода с использованием FMEA/FMEDA для анализа опасных отказов, определения того, как процедура испытаний будет или не будет проверять эти отказы, а также охвата испытаний. Блок-схема анализа видов отказов на макроуровне для датчика представлена на рисунке 2. FMEA обычно требуется провести один раз для конкретного типа устройства и использовать повторно для аналогичных устройств с учетом их возможностей в процессе эксплуатации, монтажа и испытаний на месте.
Анализ отказов на макроуровне. Рисунок 2. На этой блок-схеме анализа видов отказов на макроуровне для датчика и преобразователя давления (PT) показаны основные функции, которые обычно разбиваются на несколько анализов микроотказов для полного определения потенциальных отказов, которые необходимо устранить в ходе функциональных испытаний.
Рисунок 2: На этой блок-схеме анализа режима отказа на макроуровне для датчика и преобразователя давления (PT) показаны основные функции, которые обычно разбиваются на несколько анализов микроотказов для полного определения потенциальных отказов, которые необходимо устранить в ходе функциональных испытаний.
Процент известных, опасных, необнаруженных сбоев, прошедших доказательное тестирование, называется покрытием доказательным тестом (PTC). PTC обычно используется в расчётах SIL для «компенсации» отсутствия более полного тестирования SIF. Люди ошибочно полагают, что, учтя недостаточное покрытие тестами при расчёте SIL, они разработали надёжный SIF. Дело в том, что если ваше покрытие тестами составляет 75%, и вы учитываете это число при расчёте SIL и тестируете то, что уже тестируете, чаще, 25% опасных сбоев статистически всё ещё могут произойти. Я точно не хочу попасть в эти 25%.
Отчёты о сертификации FMEDA и руководства по безопасности для устройств обычно содержат минимальную процедуру проверочных испытаний и описание охвата проверочных испытаний. Они содержат лишь рекомендации, а не все этапы испытаний, необходимые для комплексной процедуры проверочных испытаний. Для анализа опасных отказов также используются другие виды анализа отказов, такие как анализ дерева отказов и техническое обслуживание, ориентированное на надёжность.
Контрольные испытания можно разделить на полное функциональное (сквозное) и частичное функциональное тестирование (рис. 3). Частичное функциональное тестирование обычно проводится, когда компоненты функции безопасности безопасности (SIF) имеют разные интервалы испытаний в расчётах уровня безопасности (SIL), которые не совпадают с плановыми остановами или капитальными ремонтами. Важно, чтобы процедуры частичного функционального контрольного тестирования перекрывались, чтобы вместе они проверяли все функции безопасности функции безопасности (SIF). При частичном функциональном тестировании рекомендуется проводить первоначальное сквозное контрольное тестирование SIF, а затем последующие испытания во время капитальных ремонтов.
Частичные проверочные тесты должны суммироваться. Рисунок 3: Объединенные частичные проверочные тесты (внизу) должны охватывать все функциональные возможности полного функционального проверочного теста (вверху).
Рисунок 3: Объединенные частичные контрольные тесты (внизу) должны охватывать все функции полного функционального контрольного теста (вверху).
Частичный контрольный тест проверяет лишь часть видов отказов устройства. Типичным примером является проверка клапана с частичным ходом, когда клапан перемещается на небольшое расстояние (10–20%), чтобы убедиться в отсутствии застревания. Такой контрольный тест имеет меньший охват, чем контрольный тест в основной тестовый интервал.
Процедуры проверочных испытаний могут различаться по сложности в зависимости от сложности SIF и философии процедуры испытаний компании. Некоторые компании пишут подробные пошаговые процедуры испытаний, в то время как другие используют довольно краткие процедуры. Ссылки на другие процедуры, такие как стандартная калибровка, иногда используются для сокращения размера процедуры проверочных испытаний и обеспечения единообразия испытаний. Хорошая процедура проверочных испытаний должна быть достаточно подробной, чтобы гарантировать, что все испытания выполнены должным образом и задокументированы, но не настолько подробной, чтобы заставить технических специалистов пропускать шаги. То, что технический специалист, ответственный за выполнение этапа испытания, инициирует выполненный этап испытания, может помочь гарантировать правильность испытания. Подписание завершенного проверочного испытания руководителем КИП и представителями эксплуатации также подчеркнет важность и обеспечит правильность проведения проверочного испытания.
Всегда следует запрашивать мнение технических специалистов для улучшения процедуры. Успех процедуры контрольных испытаний во многом зависит от технических специалистов, поэтому настоятельно рекомендуется совместная работа.
Большинство контрольных испытаний обычно проводятся в автономном режиме во время остановки или капитального ремонта. В некоторых случаях контрольные испытания могут потребоваться в режиме онлайн во время работы для удовлетворения расчетов SIL или других требований. Онлайн-тестирование требует планирования и координации с эксплуатацией, чтобы обеспечить безопасное проведение контрольных испытаний без нарушения технологического процесса и без ложного отключения. Достаточно всего одного ложного отключения, чтобы исчерпать все ваши ресурсы. Во время такого типа испытаний, когда функция безопасности безопасности (SIF) не полностью доступна для выполнения своей задачи по обеспечению безопасности, в пункте 11.8.5 61511-1 говорится, что «Компенсирующие меры, обеспечивающие непрерывную безопасную работу, должны быть предусмотрены в соответствии с 11.3, когда система безопасности безопасности (SIS) находится в режиме байпаса (ремонта или тестирования)». Процедура управления нештатными ситуациями должна сопровождать процедуру контрольных испытаний, чтобы гарантировать правильность выполнения этих задач.
Система SIF обычно делится на три основные части: датчики, логические решающие устройства и исполнительные элементы. Кроме того, в каждую из этих трёх частей обычно могут быть включены вспомогательные устройства (например, искробезопасные барьеры, расцепители, промежуточные реле, соленоиды и т. д.), которые также подлежат испытанию. Важнейшие аспекты проверочных испытаний каждой из этих технологий описаны во врезке «Тестирование датчиков, логических решающих устройств и исполнительных элементов» (ниже).
Некоторые приборы легче проверить, чем другие. Многие современные и несколько устаревших технологий измерения расхода и уровня относятся к более сложной категории. К ним относятся кориолисовы расходомеры, вихревые расходомеры, магнитометры, воздушные радары, ультразвуковые уровнемеры и локальные переключатели процесса, и это лишь некоторые из них. К счастью, многие из них теперь оснащены усовершенствованными системами диагностики, которые позволяют проводить более качественные испытания.
При проектировании SIF необходимо учитывать сложность проведения контрольных испытаний такого устройства в полевых условиях. Инженеры могут легко выбрать устройства SIF, не задумываясь о том, что потребуется для контрольных испытаний, поскольку они сами их не будут испытывать. Это также относится к испытаниям с частичным ходом, которые являются распространённым способом повышения средней вероятности отказа SIF по требованию (PFDavg), но впоследствии эксплуатационный отдел завода не захочет этого делать, и зачастую может отказаться. Всегда обеспечивайте контроль со стороны завода за проектированием SIF в части контрольных испытаний.
Контрольное испытание должно включать проверку установки и ремонта SIF в соответствии с требованиями пункта 16.3.2 стандарта 61511-1. Также должна быть проведена окончательная проверка, чтобы убедиться в полной исправности системы, а также повторная проверка того, что SIF правильно возвращен в эксплуатацию.
Разработка и внедрение качественной процедуры тестирования — важный шаг для обеспечения целостности функции безопасности (SIF) на протяжении всего срока её службы. Процедура тестирования должна быть достаточно подробной, чтобы гарантировать последовательное и безопасное проведение и документирование требуемых испытаний. Опасные отказы, не проверенные контрольными испытаниями, должны быть компенсированы, чтобы гарантировать поддержание надлежащей целостности безопасности SIF на протяжении всего срока службы.
Написание хорошей процедуры проверочных испытаний требует логического подхода к инженерному анализу потенциально опасных отказов, выбору средств и описанию этапов проверочных испытаний, соответствующих возможностям предприятия. Одновременно с этим заручитесь поддержкой предприятия на всех уровнях для проведения испытаний и обучите технических специалистов проводить и документировать проверочные испытания, а также понимать их важность. Пишите инструкции так, как будто вы – техник по приборам, которому предстоит выполнить эту работу, и от правильного проведения испытаний зависят жизни, потому что это действительно так.
Testing sensors, logic solvers and final elements A SIF is typically divided up into three main parts, sensors, logic solvers and final elements. There also typically are auxiliary devices that can be associated within each of these three parts (e.g. I.S. barriers, trip amps, interposing relays, solenoids, etc.) that must also be tested.Sensor proof tests: The sensor proof test must ensure that the sensor can sense the process variable over its full range and transmit the proper signal to the SIS logic solver for evaluation. While not inclusive, some of the things to consider in creating the sensor portion of the proof test procedure are given in Table 1. Table 1: Sensor proof test considerations Process ports clean/process interface check, significant buildup noted Internal diagnostics check, run extended diagnostics if available Sensor calibration (5 point) with simulated process input to sensor, verified through to the DCS, drift check Trip point check High/High-High/Low/Low-Low alarms Redundancy, voting degradation Out of range, deviation, diagnostic alarms Bypass and alarms, restrike User diagnostics Transmitter Fail Safe configuration verified Test associated systems (e.g. purge, heat tracing, etc.) and auxiliary components Physical inspection Complete as-found and as-left documentation Logic solver proof test: When full-function proof testing is done, the logic solver’s part in accomplishing the SIF’s safety action and related actions (e.g. alarms, reset, bypasses, user diagnostics, redundancies, HMI, etc.) are tested. Partial or piecemeal function proof tests must accomplish all these tests as part of the individual overlapping proof tests. The logic solver manufacturer should have a recommended proof test procedure in the device safety manual. If not and as a minimum, the logic solver power should be cycled, and the logic solver diagnostic registers, status lights, power supply voltages, communication links and redundancy should be checked. These checks should be done prior to the full-function proof test.Don’t make the assumption that the software is good forever and the logic need not be tested after the initial proof test as undocumented, unauthorized and untested software and hardware changes and software updates can creep into systems over time and must be factored into your overall proof test philosophy. The management of change, maintenance, and revision logs should be reviewed to ensure they are up to date and properly maintained, and if capable, the application program should be compared to the latest backup.Care should also be taken to test all the user logic solver auxiliary and diagnostic functions (e.g. watchdogs, communication links, cybersecurity appliances, etc.).Final element proof test: Most final elements are valves, however, rotating equipment motor starters, variable-speed drives and other electrical components such as contactors and circuit breakers are also used as final elements and their failure modes must be analyzed and proof tested.The primary failure modes for valves are being stuck, response time too slow or too fast, and leakage, all of which are affected by the valve’s operating process interface at trip time. While testing the valve at operating conditions is the most desirable case, Operations would generally be opposed to tripping the SIF while the plant is operating. Most SIS valves are typically tested while the plant is down at zero differential pressure, which is the least demanding of operating conditions. The user should be aware of the worst-case operational differential pressure and the valve and process degradation effects, which should be factored into the valve and actuator design and sizing.Commonly, to compensate for not testing at process operating conditions, additional safety pressure/thrust/torque margin is added to the valve actuator and inferential performance testing is done utilizing baseline testing. Examples of these inferential tests are where the valve response time is timed, a smart positioner or digital valve controller is used to record a valve pressure/position curve or signature, or advance diagnostics are done during the proof test and compared with previous test results or baselines to detect valve performance degradation, indicating a potential incipient failure. Also, if tight shut off (TSO) is a requirement, simply stroking the valve will not test for leakage and a periodic valve leak test will have to be performed. ISA TR96.05.02 is intended to provide guidance on four different levels of testing of SIS valves and their typical proof test coverage, based on how the test is instrumented. People (particularly users) are encouraged to participate in the development of this technical report (contact crobinson@isa.org).Ambient temperatures can also affect valve friction loads, so that testing valves in warm weather will generally be the least demanding friction load when compared to cold weather operation. As a result, proof testing of valves at a consistent temperature should be considered to provide consistent data for inferential testing for the determination of valve performance degradation.Valves with smart positioners or a digital valve controller generally have capability to create a valve signature that can be used to monitor degradation in valve performance. A baseline valve signature can be requested as part of your purchase order or you can create one during the initial proof test to serve as a baseline. The valve signature should be done for both opening and closing of the valve. Advanced valve diagnostic should also be used if available. This can help tell you if your valve performance is deteriorating by comparing subsequent proof test valve signatures and diagnostics with your baseline. This type of test can help compensate for not testing the valve at worst case operating pressures.The valve signature during a proof test may also be able to record the response time with time stamps, removing the need for a stopwatch. Increased response time is a sign of valve deterioration and increased friction load to move the valve. While there are no standards regarding changes in valve response time, a negative pattern of changes from proof test to proof test is indicative of the potential loss of the valve’s safety margin and performance. Modern SIS valve proof testing should include a valve signature as a matter of good engineering practice.The valve instrument air supply pressure should be measured during a proof test. While the valve spring for a spring-return valve is what closes the valve, the force or torque involved is determined by how much the valve spring is compressed by the valve supply pressure (per Hooke’s Law, F = kX). If your supply pressure is low, the spring will not compress as much, hence less force will be available to move the valve when needed. While not inclusive, some of the things to consider in creating the valve portion of the proof test procedure are given in Table 2. Table 2: Final element valve assembly considerations Test valve safety action at process operating pressure (best but typically not done), and time the valve’s response time. Verify redundancy Test valve safety action at zero differential pressure and time valve’s response time. Verify redundancy Run valve signature and diagnostics as part of proof test and compare to baseline and previous test Visually observe valve action (proper action without unusual vibration or noise, etc.). Verify the valve field and position indication on the DCS Fully stroke the valve a minimum of five times during the proof test to help ensure valve reliability. (This is not intended to fix significant degradation effects or incipient failures). Review valve maintenance records to ensure any changes meet the required valve SRS specifications Test diagnostics for energize-to-trip systems Leak test if Tight Shut Off (TSO) is required Verify the command disagree alarm functionality Inspect valve assembly and internals Remove, test and rebuild as necessary Complete as-found and as-left documentation Solenoids Evaluate venting to provide required response time Evaluate solenoid performance by a digital valve controller or smart positioner Verify redundant solenoid performance (e.g. 1oo2, 2oo3) Interposing Relays Verify correct operation, redundancy Device inspection
Система защиты от сбоев (SIF) обычно состоит из трёх основных частей: датчиков, логических решающих устройств и конечных элементов. Кроме того, обычно в каждую из этих трёх частей могут быть включены вспомогательные устройства (например, искробезопасные барьеры, расцепители, промежуточные реле, соленоиды и т. д.), которые также подлежат проверке.
Контрольные испытания датчика: Контрольные испытания датчика должны гарантировать, что датчик способен измерять переменную процесса во всем диапазоне и передавать правильный сигнал на логическое решающее устройство SIS для оценки. Хотя это не исчерпывающий перечень, некоторые моменты, которые следует учитывать при разработке части процедуры контрольных испытаний, касающейся датчика, приведены в таблице 1.
Проверочное испытание логического решателя: При проведении полнофункционального проверочного испытания проверяется участие логического решателя в выполнении действий по обеспечению безопасности SIF и связанных с ними действий (например, сигналов тревоги, сброса, обходов, пользовательской диагностики, резервирования, HMI и т. д.). Частичные или фрагментарные проверочные испытания должны включать все эти испытания в рамках отдельных перекрывающихся проверочных испытаний. Производитель логического решателя должен иметь рекомендуемую процедуру проверочных испытаний в руководстве по безопасности устройства. В противном случае, как минимум, следует выключить и снова включить питание логического решателя, а также проверить регистры диагностики логического решателя, индикаторы состояния, напряжения питания, каналы связи и резервирование. Эти проверки следует выполнить до полнофункционального проверочного испытания.
Не стоит полагать, что программное обеспечение будет работать вечно, и логику не нужно тестировать после первоначального проверочного тестирования, поскольку недокументированные, несанкционированные и непроверенные изменения и обновления программного и аппаратного обеспечения могут со временем проникнуть в системы, и это необходимо учитывать в общей философии проверочного тестирования. Необходимо проверить журналы управления изменениями, обслуживанием и ревизиями, чтобы убедиться в их актуальности и надлежащем ведении. При возможности следует сравнить прикладную программу с последней резервной копией.
Также следует тщательно протестировать все вспомогательные и диагностические функции логического решателя пользователя (например, сторожевые таймеры, 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 автоматические выключатели, также используются в качестве конечных элементов, и их виды отказов должны быть проанализированы и подвергнуты контрольным испытаниям.
Основными видами отказов клапанов являются заклинивание, слишком медленное или слишком быстрое время срабатывания и утечка. Все они зависят от взаимодействия клапана с рабочим процессом в момент срабатывания. Хотя испытания клапана в рабочих условиях являются наиболее желательным вариантом, эксплуатационные службы, как правило, выступают против срабатывания системы безопасности (SIF) во время работы установки. Большинство клапанов SIS обычно испытываются при остановленной установке с нулевым перепадом давления, что является наименее требовательным к условиям эксплуатации. Пользователь должен знать о наихудшем перепаде давления в рабочем режиме и о влиянии ухудшения характеристик клапана и процесса, которые следует учитывать при проектировании и выборе размера клапана и привода.
Commonly, to compensate for not testing at process operating conditions, additional safety pressure/thrust/torque margin is added to the valve actuator and inferential performance testing is done utilizing baseline testing. Examples of these inferential tests are where the valve response time is timed, a smart positioner or digital valve controller is used to record a valve pressure/position curve or signature, or advance diagnostics are done during the proof test and compared with previous test results or baselines to detect valve performance degradation, indicating a potential incipient failure. Also, if tight shut off (TSO) is a requirement, simply stroking the valve will not test for leakage and a periodic valve leak test will have to be performed. ISA TR96.05.02 is intended to provide guidance on four different levels of testing of SIS valves and their typical proof test coverage, based on how the test is instrumented. People (particularly users) are encouraged to participate in the development of this technical report (contact crobinson@isa.org).
Температура окружающей среды также может влиять на фрикционные нагрузки клапанов, поэтому испытания клапанов в тёплую погоду, как правило, требуют наименьших фрикционных нагрузок по сравнению с эксплуатацией в холодную погоду. В связи с этим, для получения достоверных данных для выводного тестирования и определения ухудшения характеристик клапанов следует рассмотреть возможность проведения контрольных испытаний клапанов при постоянной температуре.
Клапаны с интеллектуальными позиционерами или цифровым контроллером клапана, как правило, способны создавать сигнатуру клапана, которую можно использовать для мониторинга ухудшения его характеристик. Базовую сигнатуру клапана можно запросить в заказе на покупку или создать во время первоначальных контрольных испытаний, чтобы использовать её в качестве исходной. Сигнатуру клапана следует снимать как при открытии, так и при закрытии клапана. Также следует использовать расширенную диагностику клапана, если она доступна. Это поможет определить, ухудшаются ли характеристики клапана, сравнивая сигнатуры и диагностические данные последующих контрольных испытаний с исходными показателями. Этот тип испытаний может помочь компенсировать отсутствие испытаний клапана при наихудших рабочих давлениях.
Сигнатура клапана во время контрольного испытания также может регистрировать время срабатывания с временными метками, устраняя необходимость в секундомере. Увеличенное время срабатывания является признаком износа клапана и увеличения трения, необходимого для его перемещения. Хотя стандартов, касающихся изменения времени срабатывания клапана, нет, отрицательная динамика изменений от одного контрольного испытания к другому указывает на потенциальное снижение запаса прочности и производительности клапана. Современные контрольные испытания клапанов SIS должны включать сигнатуру клапана в соответствии с надлежащей инженерной практикой.
Давление подачи воздуха в приборный клапан следует измерять во время контрольных испытаний. В клапане с пружинным возвратом клапан закрывается пружиной, но прилагаемое усилие или крутящий момент определяются степенью сжатия пружины клапана давлением подачи (согласно закону Гука, F = kX). При низком давлении подачи пружина сожмётся меньше, следовательно, меньше силы будет доступно для перемещения клапана в случае необходимости. Некоторые факторы, которые следует учитывать при разработке части процедуры контрольных испытаний, связанной с клапаном, приведены в таблице 2, хотя и не являются исчерпывающими.
Время публикации: 13 ноября 2019 г.