部分行程测试中存在的七大误区

发布时间:2010-12-08  点击数:2845
    Dresser Masoneilan全球产品市场部经理Sandro Esposito曾说过,如果过程允许进行集成的部分行程测试(PST)将使得测试间隔期由1年延长至3年,并且可以降低发生故障的概率。这是他四月份在美国2008用户讨论会及技术展会上在谈到Yokogawa公司时提出的。
    Esposito表示,借助过程数据记录和集成化系统可以大大减少硬件和维修费用方面的开支,并且增加了过程的有效性。由于系统设计和整合方式的繁复多样的变化,大家可能不愿意进行部分行程测试。但经过对相关内容(IEC 61508, IEC 61511, 以及最近被ISA认可、经美国国家标准协会注册的ANSI/ISA-TR96.05.01,自动隔断阀的部分行程测试)的充分理解之后,相信大家对此的态度将有所改变。
    当有人对Esposito的新观点提出质疑时,他引用爱因斯坦的话说:“我们创造的这个世界是我们思想的产物;如果我们的思想一成不变,那么,这个世界也将不可能改变。”
    Esposito还指出,过程隔离部件(使工厂处于安全状态的通断阀)的运转是ESD系统中最为薄弱的环节。
    导致误差的原因有很多,包括阀内件磨损(阀泄漏)、松动或失灵,阀座被腐蚀,轴或阀杆被损坏,轴承过于陈旧或有脏物,阀帽或汽封漏气,执行机构膜片损坏或漏气,执行机构弹簧坏损,密封活塞泄露,通气口被阻塞或通信口堵塞,反馈部件机械损坏,以及大气对附件(如电磁阀、增强器等)造成的污染。
    部分行程测试(PST)减小了风险系数,降低了试验失效的概率(PFD)。多个过程时,PST可在不被干扰的情况下完成。
    测试优势
    据Esposito所说一个附有智能ESD的完整系统可以做到以下几点:
    ■ 自动按一致性文件操作,确保其与安全标准相符;
    ■ 减少测试成本;
    ■ 降低由于手动测试造成的人为误差的概率;
    ■ 改善ESD调节阀的有效性;
    ■ 自动证明测试的安全性。
    ■ 延长停机的间隔期;
    比较每年进行一次的全行程测试和每年进行四次的部分行程测试所承担的风险,我们可以看出,综合系统的安全性可从SIL2上升到SIL3级别。此外,Esposito指出一个优质的设计可减少安全整合功能所需要的阀门数量。
    下图表充分说明了部分行程测试是如何增强安全性又将测试的间隔时间从1年延长至2年的。

来源:Control Engineering 和Dresser Masoneilan
    自动化部分行程测试能够增强测试的安全性,延长全行程测试的间隔时间。依靠过程,它能够节约大量成本。
    全行程测试与部分行程测试的比较
    如果没有图表中给出增加安全级别的要求,Esposito表示PST可将全行程测试的持续时间延长至3年,如下列分析所示。
    两次分析所得到的结果是一样的。传统系统主要依赖于机械、气动和电气动元件;而一个智能现场设备则嵌入了可提高可靠性和提供设备有效信息的微处理器和传感器。Esposito这样解释。由于智能ESD提供的是信息而不是数据,可调整而并不只是输送通断压,而且气压总是处于控制之中的,因此,它比电磁阀要来得好。此外,PST不依赖于停机模式;如果用电磁阀的话,它能否保持开或关的状态就没那么明显。信息是双向的,可允许附件测试,自动整理文件和不断的自我测试。
    电磁阀和紧急停机阀的复杂性促使它们成为安全测量操作(程序)中最薄弱的环节
    状态诊断
    一个智能的PST在停机间隔仍旧有效地运行通断阀。根据IEC 61508安全标准,它可以通过远程通信来报告其工作状态和相关测试。这种通信能够增加ESD阀门的完整性,并且确保其有效性。
    在进行完PST之后,系统对该软件做好标记,表明这个新的标示可用。Esposito指出,某些系统进行30%行程的测试是可行的,但取决于不同过程,全行程移动的20%是一个典型指标,并且常常能获得一个不错的测试结果。系统诊断能够检测出通风口或通风管被阻塞、漏气、气动困难、阀门被卡、弹簧损坏或其它像增压器被卡等辅助问题。 自动化部分行程测试能够增强测试的安全性,延长全行程测试的间隔时间。依靠过程,它能够节约大量成本。
    了解了仪器的工作状态可有助于改善其安全测量操作(程序)。完整性涉及到关键部件的信息以及部件所需的反应时间。虽然部分行程测试能够延长全行程测试的间隔期,但它不能完全取代全行程测试。Esposito 指出,“由于部分移动无法对阀座等部件进行测试,所以其诊断覆盖率为60%到70%”。
    接线选择包括传统的分离、与多路复用器分离、模拟连接或没有连接多路复用器的I/O模块、或者模拟HART I/O模块。
    通过使用一对导线测试安全功能,进行诊断以及PST,来模拟安全需求(ASD)接线是相当经济的。在测试过程中,也可以通过停机信号了解到安全需求下ESD阀门的运作情况,并且提供全行程测试所需信号。(参考PFD的计算。)
    设备还应允许有效途径以获取ESD信息,并且允许集成的系统。Esposito建议,PST和数据收集都采用全自动化。这样,不会被人为遗忘,如有需要,也可停止测试。并且,通过对“7大误区”的了解,Esposito指出,在部分行程测试的实现过程中,应纵观全局,越过纯技术范畴,进而洞察它的整个过程。他还引用了Aristotle的话以让人们更深入明白他的观点:“我们是自身重复劳动的产物。因此,卓越并非一种行为而是一种习性。” 安全性和部分行程阀门测试的7大误区
    就安全性和部分行程测试,Dresser Masoneilan全球产品市场部经理Sandro Esposito经常听到下述错误的观点:
    1. 智能PST 寄存器就像电磁阀一样吗?是的。有些可以阻止能量(电气或气动的)的损失。
    2. 部分行程测试(PST)会不会干扰停机?在某些情况下,会,但取决于PST设备的技术。
    3. 诊断必须可读?是的。根据IEC 61511相关内容,受益于诊断覆盖系数,诊断对使用者而言,必须是可视的。
    4. 设备可不可以为全防护测试存储一个停机信号?某些先进的PST设备可以,但有些设备由于SIL级别限制了能量,所以不可以存储信号。
    5. 增加一个SIL3级别的设备可不可以把阀门和执行机构的级别也上升至SIL3?不可以。必须考虑到系统(阀/执行机构/优质设备)故障的可能性。
    6. PST的设置都储存在哪里?大多储存在PST设备的非易失性存储器内。
    7. PST设备中可否加入电磁阀或增强器?可以,虽然快速排气阀可能会干扰PST,而且没有阀门干扰很难在线诊断。
    即使阀门有一段时间停止运作,需要时它还是可以运作的。为保证紧急停机设备能够正常运作,阀门必须开动。这样做会导致大部分过程被中断,带来很多不便,消耗也很大,但这种消耗比起保证安全仪表功能(SIF)的阀门不能正常工作所引起的消耗要小的多。 

图片来源:Control Engineering 和Dresser Masoneilan