Тестирование частичного хода

частичного Испытание хода (или PST) — это метод, используемый в системе управления, позволяющий пользователю проверить процент возможных режимов отказа запорного клапана без необходимости физического закрытия клапана. PST используется для определения того, будет ли функция безопасности работать по требованию. PST чаще всего используется в высоконадежных клапанах аварийного отключения (ESDV) в приложениях, где закрытие клапана будет сопряжено с высокими затратами, но доказательство целостности клапана важно для поддержания безопасности объекта. Помимо ESDV, PST также используется в высоконадежных системах защиты от давления или HIPPS. Испытание при частичном ходе не заменяет необходимость полного хода клапанов, поскольку контрольные испытания по-прежнему являются обязательным требованием.

Стандарты

Испытание частичного хода является общепринятым стандартным методом в нефтяной промышленности , а также подробно оценивается количественно регулирующими органами, такими как Международная электротехническая комиссия (IEC) и Приборное общество автоматизации (ISA). Ниже приведены стандарты, соответствующие этим органам.

IEC61508 – Функциональная безопасность электрических/электронных/программируемых электронных систем, связанных с безопасностью.
IEC61511 – Функциональная безопасность – Автоматизированные системы безопасности для перерабатывающей промышленности.
ANSI/ISA-84.00.01 – Функциональная безопасность: Автоматизированные системы безопасности для перерабатывающей промышленности ( стандарт ANSI )

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

Измерение показателей безопасности

IEC61508 адаптирует подход жизненного цикла безопасности к управлению безопасностью предприятия. На этапе проектирования жизненного цикла системы безопасности требуемый уровень безопасности определяется с использованием таких методов, как анализ Маркова , FMEA , анализ дерева отказов и Hazop . Эти методы позволяют пользователю определить потенциальную частоту и последствия опасных действий, а также количественно оценить уровень риска. Распространенным методом такой количественной оценки является уровень полноты безопасности . Это количество оценивается от одного до четырех, причем четвертый уровень является наиболее опасным.

После определения уровня SIL определяется требуемый уровень производительности систем безопасности на этапе эксплуатации станции. Метрика для измерения производительности функции безопасности называется средней вероятностью отказа по требованию (или PFD _avg ), и она коррелирует с уровнем SIL следующим образом.

SIL	ПФД _август
4	≥10 ⁻⁵ до <10 ⁻⁴
3	≥10 ⁻⁴ до <10 ⁻³
2	≥10 ⁻³ до <10 ⁻²
1	≥10 ⁻² до <10 ⁻¹

PFD _{Один из методов расчета среднего значения} для базовой функции безопасности без избыточности заключается в использовании формулы

PFD _avg = [(1-PTC)×λ _D ×(TI _FC /2)] + [PTC×λ _D ×(TI _PST /2)]

Где:

PTC = Контрольное испытание частичного хода.

λ _D = интенсивность опасных отказов функции безопасности.

TI _FC = интервал полного закрытия, т.е. как часто клапан должен быть полностью закрыт для тестирования.

TI _PST = интервал проверки частичного хода.

Охват контрольными испытаниями является мерой эффективности испытания частичным ходом, и чем выше PTC, тем больше эффект от испытания.

Преимущества

Преимущества использования PST не ограничиваются просто показателями безопасности, но также можно получить выгоду в производственных показателях предприятия и капитальных затратах предприятия. ^[1]^[2] Они суммированы следующим образом

Преимущества безопасности

Используя PST, можно получить выгоду в следующих областях.

Снижение вероятности отказа по требованию.

Преимущества производства

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

Увеличение времени между обязательными остановками электростанций.
Прогнозирование потенциальных отказов клапанов, облегчающее предварительный заказ запасных частей.
Приоритизация задач по техническому обслуживанию.

Недостатки

Основным недостатком всех систем PST является повышенная вероятность случайной активации системы безопасности, что приведет к остановке установки . Это основная проблема операторов систем PST, и по этой причине многие системы PST остаются в неактивном состоянии после установки. Различные методы решают эту проблему по-разному, 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 возмущение в процесс или систему, оно может оказаться неприемлемым для некоторых процессов или систем, чувствительных к возмущениям.

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

Техники

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 любых случаях, когда конечный пользователь предпочитает механическое устройство.

Типичные преимущества этого типа устройств заключаются в следующем: ^[3]

Устройства обеспечивают предотвращение хода металла по металлу, превышающего указанное заданное значение.
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 средств.
Устройства устойчивы к вибрациям, что делает их очень надежными.
Риск, связанный с возникновением электростатического разряда во время ручного механического PST, можно считать статистически незначительным и позволяет рационально рассмотреть преимущества механических устройств.
Модульная конструкция позволяет добавлять концевые выключатели, потенциометры, дистанционное управление и т. д.
Тест представляет собой комплексную проверку логического решающего устройства и всех конечных элементов, не проверяются только чувствительные элементы функции безопасности.
Клапан тестируется на расчетной рабочей скорости, имитируя событие ESD.
У глушилок очень низкая вероятность вызвать ложное срабатывание.

Однако мнения расходятся в том, подходят ли эти устройства для систем функциональной безопасности, поскольку функция безопасности отключена на время испытания.

Современные механические устройства PST могут быть автоматизированы .

Примеры устройств такого типа включают продукты с прямым интерфейсом, которые устанавливаются между клапаном и приводом и могут использовать кулачки, прикрепленные к штоку клапана. Пример такой механической системы PST: ^[4]

Другие методы включают регулируемые концевые упоры привода.

Пневматические позиционеры клапанов

Основной принцип испытания частичного хода заключается в том, что клапан перемещается в заранее определенное положение, чтобы определить работу запорного клапана. Это привело к адаптации пневматических позиционеров, используемых в клапане регулирования расхода, для использования при испытаниях частичного хода. Эти системы часто подходят для использования на запорной арматуре до уровня SIL3 включительно. Основные преимущества:

Устранение затрат на ручное тестирование
Отслеживание и запись тестов PST для оптимального контроля безопасности. Когда позиционер подключен к системе безопасности, дата и результат проверки регистрируются в последовательности событий в целях страхования.
Удаленный доступ к диагностике клапанов из диспетчерской с отчетами, ориентированными на действия, для профилактического обслуживания .

Основным преимуществом этих систем является то, что позиционеры являются обычным оборудованием на предприятиях, и поэтому операторы знакомы с работой этих систем, однако основным недостатком является повышенный риск ложного отключения, вызванный введением дополнительных компонентов управления, которые обычно не используются. на двухпозиционных клапанах. Однако эти системы ограничены использованием клапанов с пневматическим приводом.

Электрические релейные системы

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

Электронные системы управления

В электронных системах управления используется настраиваемый электронный модуль, который подключается между питанием системы ESD и электромагнитным клапаном . Для проведения теста таймер обесточивает электромагнитный клапан, имитируя отключение, и повторно подает питание на соленоид, когда достигается необходимая степень частичного хода. По сути, эти системы представляют собой миниатюрный ПЛК, предназначенный для тестирования клапана.

По своей природе эти устройства фактически не являются частью функции безопасности и поэтому на 100% безопасны. С добавлением датчика давления и/или датчика положения для таймера обратной связи системы также способны обеспечивать интеллектуальную диагностику для диагностики производительности всех компонентов, включая клапан, привод и электромагнитные клапаны.

Кроме того, таймеры способны работать с гидроприводом любого типа, а также могут использоваться с подводными клапанами, где электромагнитный клапан расположен сверху.

Интегрированные системы электромагнитных клапанов

Другой метод заключается в встраивании управляющей электроники в корпус электромагнитного клапана, что устраняет необходимость в дополнительных блоках управления. Кроме того, нет необходимости менять схему управления, поскольку не требуются специальные компоненты.

Ссылки

^ Интернет-эксклюзив: отказ клапана невозможен. Архивировано 18 июля 2011 г. на Wayback Machine . ИСА (01.01.2009). Проверено 30 мая 2011 г.
^ Частичное поглаживание . Фокус-nuclear.com. Проверено 30 мая 2011 г.
^ Устройство для проверки частичного хода D-Stop. Механические испытания клапанов неполного хода с ручным/местным и дистанционным управлением . Кэмерон. Документы.google.com. Проверено 30 мая 2011 г.
^ Механическая система Netherlocks PST FAITH — известная как отраслевой стандарт. Проверено 14 июля 2013 г.

Внешние ссылки

[1] Интернет-эксклюзив: отказ клапана невозможен. Архивировано 18 июля 2011 г. на Wayback Machine . ИСА (01.01.2009). Проверено 30 мая 2011 г.

[2] Частичное поглаживание . Фокус-nuclear.com. Проверено 30 мая 2011 г.

[3] Устройство для проверки частичного хода D-Stop. Механические испытания клапанов неполного хода с ручным/местным и дистанционным управлением . Кэмерон. Документы.google.com. Проверено 30 мая 2011 г.

[4] Механическая система Netherlocks PST FAITH — известная как отраслевой стандарт. Проверено 14 июля 2013 г.

[1]

[2]

[3]

[4]