10年前，石化装置的大检修周期约为1～2年，但随着机械设备可靠性的提高，以及预测性与预防性计划的实施，大检修周期延长到了3～4年甚至更多年。虽然延长装置的检修间隔可以获得可观的经济效益，但同时也意味着需要参与装置联锁的紧急切断阀能够长期正常运行，并能提供同样等级的保护性能。这几乎是不可能的事情，需要采取相应的措施，以确保安全系统能维持所要求的风险削减等级。下面就安全仪表系统切断阀在线行程测试的设计进行探讨。
一、安全仪表系统的定义
安全仪表系统SIS（Safety Instrumented System）也称仪表联锁系统（Safety Interlock System）或紧急停车系统（Emergency Shut down System）。SIS是在当装置本身处于危险情况，或若无措施，装置的危险性将加剧时，对装置作出相应的反应。该系统的设计必须能够产生正确的输出以防止或减轻危险。
SIS包括传感器，逻辑运算器，最终执行元件及相应软件等。通过传感器对过程变量进行检测，这些变量信号根据安全联锁的要求在逻辑运算器中进行处理，一旦过程变量达到预定条件，则将输出正确的信号到最终执行元件，使被控制过程转入安全状态。采用SIS的目的是保护人身安全，装置和设备的安全以及使环境污染最小化。
SIS的逻辑控制器可以连续诊断、监测系统硬件及软件的运行，也能够检测现场回路及设备。但是，最终的执行元件尤其是紧急切断阀的测试，是使整个系统符合安全标准最困难的部分。根据不完全统计，使用传统的调节阀及仪表维护方法，SIS所出现问题的50%以上是由阀门引起的。传统做法是，紧急切断阀只有在装置停车检修时，才能用完全行程法进行测试，检验其性能。
二、安全系统切断阀在线测试方法
1、完全行程测试
要实现完全行程测试FST（Full Stroke Test），需要有手动测试开关、带阀位开关的切断阀、与切断阀并联带阀位开关的手动旁路阀CSC（注：切断阀为常开型FC）。
如图1所示，切断阀XV是常开阀门（FC），电磁阀励磁带电，旁路阀CSC带有开/关指示位，信号进DCS。HS2B是辅助操作台上的手动测试开关。HY是阀XV的DCS功能，HY是通过SIS来实现的。
图1 FST切断阀
测试主要目标：使电磁阀失电执行关阀至0位置；如果在设定的时间内（如20s）阀门完全关闭，全行程测试完成。
切断阀XV完全行程测试的步骤如下：
a）将测试开关HS2B设置于“TEST”位置。
b）保持手动旁路阀CSC于全开位置，并且DCS显示出其阀位XZLO2B为全开状态。
c）DCS操作员执行测试开关HS2C于“TEST”位置。
d）DCS操作员激活测试，HY启动SIS命令将电磁阀失电，开始关阀，同时SIS内的时间计时器开始计时。
e）当满足下列条件之一时，SIS将再次励磁电磁阀：切断阀达到了全关位置（XZLC2A在DCS上有指示）；时间计时器到达预定时间（说明是否存在硬件故障）。
f）测试完成，状态复位。
2、部分行程测试
要实现部分行程测试PST（Partial Stroke Test），需要有手动测试开关、带阀位开关的切断阀。如图2所示，HS2B是辅助操作台上的手动测试开关。
图2 PST切断阀
测试主要目标：使电磁阀失电执行关阀至20%位置；如果在设定的时间内（如5s）阀门达到关20%的位置，部分行程测试完成。
切断阀XV部分行程测试的步骤如下：
a）将测试开关HS2B设置于“TEST”位置。
b）DCS操作员执行测试开关HS2C于“TEST”位置。
c）DCS操作员激活测试，HY启动SIS命令将电磁阀失电，开始关阀，同时SIS内的时间计时器开始计时。
d）当满足下列条件之一时，SIS将再次励磁电磁阀：切断阀达到了预先确定的位置，（关闭20%或80%开度，XZLX2A在DCS上有指示）；时间计时器到达预定时间（说明是否存在硬件故障）。
e）测试完成，状态复位。
上述FST或PST两种行程测试相关说明：
a）如果FST或PST测试开关处于“TEST”状态，报警将每4小时重复一次，直到测试开关返回到“NORMAL”状态。
b）在测试过程中一旦有联锁发生，切断阀将移向安全位置，不管测试开关、阀位开关或计时器的状态。
c）测试时，现场操作人员必须在现场观察切断阀的移动和其他非正常状态。
另外，对于常闭切断阀（FO）上述情况完全适用，仅是测试时现场操作人员必须手动全关手动阀且限位开关设定在全开位置。
三、FST与PST的比较
如果支持在线测试程序，具备试验设施以及完全流量旁路设施等，执行完全行程测试便成为可能并且更为有效。然而，完全行程测试涉及阀座部件的完全接触，频繁的行程测试会引起阀座的过度磨损，特别是软阀座的切断阀，必然导致阀门维护工作量增大及阀门故障。另外，欲维持装置的安全运行，在阀门旁通时，必须采取一系列措施，如降低装置产率，监视特定的参数或停车，这些做法对装置的正常生产有一定的影响。
部分行程测试的主要益处是降低了完全行程测试的测试频率及对相关工艺过程运行的冲击。如果部分行程测试显示出存在问题，那么维护显然是必要的。这就意味着需安装安全流量的旁路设施或工艺装置停车。由于完全流量旁路只在维护时使用，测试时并不需要，安全系统的完整性没有损失。
四、结论
由于部分行程测试只能检测出阀门故障模式的一部分，对于延长检修周期具有一定的帮助，但它不能代替完全的功能检验，因此装置检修时必须做完全功能检验。当测试出现问题时，应及时进行检修以恢复阀门的性能，确保整个系统的安全完整性。
