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如何在執行部分行程測試時消除不確定性風險來鞏固閥門

來源：上海自動化儀表有限公司作者：發表時間：2018-09-19 09:02:31【小中大】

     我們上海自動化儀表有限公司正確實施部分行程測試通過降低其對安全儀表功能的PFDavg貢獻（50％）來增強最終元件（即閥門）。

 
    部分行程測試（PST）可能是當今流程行業中使用最嚴重且被誤解的證明測試。這是由于幾個原因造成的，主要原因是測試協議的誤用和用于執行測試的設備。當正確實施時，PST通過降低其對安全儀表功能（SIF）的PFDavg貢獻（50％）來提供對最終元件（即閥門）的增強（圖1）。測試的唯一目的是確認上海自動化儀表股份有限公司閥門的移動能力（未固定到位）及其是否適合持續的SIF服務。PST是必要的，因為功能測試是確定閥門是否能夠移動到不同位置的唯一實用方法。
 
如何在執行部分行程測試時消除不確定性風險來鞏固閥門
 
    在全行程測試（FST，完全關閉閥門）間隔期間定期進行PST，并確認一部分危險故障模式（由其診斷覆蓋因子確定，通常為70％）已經過功能測試，從而消除這些失敗的可能性 在執行FST之前，未覆蓋的故障將繼續累積。在大多數情況下，假設FST提供全覆蓋，同樣消除累積殘留PFDavg（圖2）。
  
如何在執行部分行程測試時消除不確定性風險來鞏固閥門1
 
    當PST成功時，可以對此臨時驗證測試采取適當的安全措施，并相應減少最終元素的PFDavg。但是，請注意PST不得干擾SIF或阻止其正常運行。
 
    使用中的設備：
    迄今為止，大多數PST都是使用基于定位器的設備進行的，但這是對技術的公然誤用。定位器是為調節控制閥而開發的單工設備，其運動非常小。另一方面，安全閥要么完全打開要么完全關閉，并且通常盡可能快地從一種狀態移動到另一種狀態以達到所需的狀態。定位器通常具有較小的流量系數（Cv為0.6至0.9），因為它們的排氣方法通過四個1/8英寸進行。氣動轉換器側面的孔。
 
 
    在大型執行機構的情況下，定位器單獨排氣可能需要幾分鐘才能產生閥門的第一次運動（圖3）。上海自動化儀表有限公司為了彌補這一點，使用單向，非智能，插入式電磁閥（SOV）來排放閥門的隔膜，而不是安全完整性等級（SIL）的定位器。該SOV僅用于響應關閉需求，而不是在執行PST時。為防止出現閥門誤跳閘的危險，此SOV在太平洋標準時間或其他情況下未經過測試，并且長時間保持在打開位置，即使SOV需要每60天完全沖擊一次以符合制造商的故障數據。
 
    可能出現大量SOV故障（圖4）。許多故障導致SOV無法按需關閉（隔膜）; 因此，作為未經測試的單工（單通道）設備，SOV是危險故障和虛假跳閘的來源。
 
如何在執行部分行程測試時消除不確定性風險來鞏固閥門2
 
    除了插入式單工SOV之外，定位器還使用氣動閥門噴嘴裝置，該裝置獨立于定位器電子裝置運行。如果噴嘴孔堵塞（由于氣源中的微小污垢或水滴），關閉電子設備將不會使閥門的隔膜泄漏。這是一種危險的故障模式，因為隔膜（關閉閥門）的排氣對于實現安全狀態至關重要。遺憾的是，大多數定位器的產品安全評估都沒有考慮這種危險的故障模式，也沒有用于排氣的未經測試的插入式SOV。
 
 
    在典型的過程應用中，我們上海自動化儀表有限公司發現施加在閥膜片上的全部儀表空氣供應（IAS）壓力為80 psig。打開狀態的典型余量為32 psig，第一次運動在隔膜上的壓力為48 psig。為實現關閉，空氣壓力降至32 psig，剩余的32 psig作為封閉余量。這意味著關閉該閥門的實際壓力范圍僅為16 psig。因此，完全打開的閥門（48 psig，而不是80 psig）與PST位置（85％打開）的相同閥門之間的壓力差標稱為2.4 psig（45.6 psig）。這種壓差非常小（2.4 psig），當以零碎的方式應用于粘附閥時，不會移動粘附閥。因此，PST將失敗，但閥門可能不會卡住，只會粘住。
 
    粘滯閥的響應很像非牛頓流體，例如番茄醬。人們可以反復點擊番茄醬瓶，直到你給它一個好的打擊，什么都不會移動。但是，需要注意的是，您可能會獲得比您想要的番茄醬更多的番茄醬，或者給出相似的，過度沖擊閥門。因此，成功的PST能夠應用最大允許閥桿扭矩（MAST），同時防止過度沖擊自由破壞的粘附閥是至關重要的。
 
    使用定位器，一切都很好，直到閥門粘住，最終它會。該裝置不能施加最大允許扭矩，因為它設計用于緩慢地使執行器通氣以防止過度沖擊粘附閥。因此，由于通風不足，使用定位器執行PST將導致錯誤故障，從而導致扭矩不足以釋放粘附閥。這個問題并不是大型閥門所獨有的，同樣適用于較小的閥門。排氣問題是定位器本身固有的，因為它的基本設計和預期目的是控制而非安全。PST的基本目的是模擬過程停機（盡可能），而不是調節安全閥。
 
如何在執行部分行程測試時消除不確定性風險來鞏固閥門3
 
    添加插入式SOV（以改善通風）只會通過在SIF中引入單點故障來解決安全和虛假跳閘問題。SIF的性能及其可用性現在受到單工（單通道）SOV可靠性的影響，它不提供硬件冗余或容錯 - 硬件容錯（HFT）為零，并且易受危險故障影響。單面定位器或其單一，未經測試，插入SOV的故障將導致危險的故障或過程的虛假跳閘。
 
    鑒于上述問題，使用行程停止（最好是氣動，因為更高的可靠性）對于確保獲得，確認和驗證最佳PST結果以及安全地消除閥門的錯誤故障和過度行程至關重要。
 
    PST測試協議
    與進行PST相關的引人注目的問題通常是：
    1.由于缺乏容錯性而導致非冗余PST設備故障。
    2.由于響應遲緩等而
    過度沖擊閥門，以及3.過度擰緊閥門; 即，超過粘附閥的最大允許桿扭矩（MAST）。
 
    上述任何一種情況都可能導致該過程的虛假跳閘，并且與第一個問題一樣，是危險的故障。根據所使用的設備類型，也可能出現錯誤的PST故障。因此，上海自動化儀表通常需要多個PST來確定閥門的實際運行狀態。對緩慢或粘滯閥的單獨測試不是決定性的，并且基于單個PST的結果得出結論（即，閥門失效/卡住或安全裕度不足）將具有誤導性。
 
    重復PST多次，同時施加最大允許扭矩（如在實際過程停機條件下的情況）以克服我們上自儀公司所建議的粘連是非常有益的，并且如果限制行程限制停止則不會成為問題或風險。如果因此，它們可以防止過度沖擊閥門的可能性。行程停止不僅可以防止過度敲擊閥門，還可以防止小閥門和快速作用閥門過度行程，例如高完整性壓力保護系統（HIPPS）應用中使用的閥門。
 
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