Částečné testování zdvihu - Partial stroke testing

Částečný testování mrtvice (nebo PST) je technika používaná v řídicím systému, která umožňuje uživateli otestovat procento možných poruchových režimů a uzavírací ventil bez nutnosti fyzicky zavírat ventil. PST se používá k určení, že bezpečnostní funkce bude fungovat na vyžádání. PST se nejčastěji používá na nouzových uzavíracích ventilech s vysokou integritou (ESDV) v aplikacích, kde uzavření ventilu bude mít vysoké náklady a přesto je pro zachování bezpečného zařízení nezbytné prokázat integritu ventilu. Kromě ESDV se PST používá také v systémech ochrany proti vysokému tlaku nebo HIPPS. Částečné zkoušení zdvihu nenahrazuje potřebu plně zdvihu ventilů, protože zkušební zkouška je stále povinným požadavkem.

Standardy

Částečné testování zdvihu je akceptováno ropný průmysl standardní technika a je také podrobně kvantifikována regulačními orgány, jako je Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC) a Instrument Society of Automation (JE). Níže jsou uvedeny normy odpovídající těmto orgánům.

  • IEC61508 - Funkční bezpečnost elektrických / elektronických / programovatelných elektronických systémů souvisejících s bezpečností
  • IEC61511 - Funkční bezpečnost - Bezpečnostní přístrojové systémy pro odvětví zpracovatelského průmyslu
  • ANSI / ISA-84.00.01 - Funkční bezpečnost: Bezpečnostní přístrojové systémy pro odvětví zpracovatelského průmyslu (an ANSI Standard)

Tyto normy definují požadavky na systémy související s bezpečností a popisují, jak kvantifikovat výkon systémů PST

Měření bezpečnosti

IEC61508 přizpůsobuje a bezpečnostní životní cyklus přístup k řízení bezpečnosti rostlin. Během fáze návrhu tohoto životního cyklu bezpečnostního systému je požadovaná úroveň výkonu v oblasti bezpečnosti stanovena pomocí technik, jako jsou Markovova analýza, FMEA, analýza stromu poruch a Hazop. Tyto techniky umožňují uživateli určit potenciální frekvenci a důsledky nebezpečných činností a kvantifikovat úroveň rizika. Běžnou metodou pro tuto kvantifikaci je úroveň integrity bezpečnosti. To je kvantifikováno od jedné do čtyř, přičemž úroveň čtyři je nejnebezpečnější.

Jakmile je stanovena úroveň SIL, udává to požadovanou úroveň výkonu bezpečnostních systémů během provozní fáze zařízení. Metrika pro měření výkonu bezpečnostní funkce se nazývá průměrná pravděpodobnost selhání na vyžádání (nebo PFDprům) a to koreluje s úrovní SIL následovně

SILPFDprům
4≥10−5 až <10−4
3≥10−4 až <10−3
2≥10−3 až <10−2
1≥10−2 až <10−1

Jedna metoda výpočtu PFDprům pro základní bezpečnostní funkci s č nadbytek používá vzorec

PFDprům = [(1-PTC) × λD× (TIFC/ 2)] + [PTC × λD× (TIPST/2)]

Kde:

PTC = Pokrytí zkoušky částečným zdvihem.
λD = Nebezpečná poruchovost bezpečnostní funkce.
TIFC = Interval úplného uzavření, tj. Jak často musí být ventil pro testování plně uzavřen.
TIPST = Interval zkoušky částečného zdvihu.

Pokrytí zkušebního testu je měřítkem toho, jak efektivní je test částečného zdvihu a čím vyšší je PTC, tím větší je účinek testu.

Výhody

Výhody používání PST se neomezují pouze na výkon v oblasti bezpečnosti, ale lze dosáhnout také výrobních výkonů závodu a kapitálových nákladů závodu.[1][2] Ty jsou shrnuty následovně

Bezpečnostní výhody

Zisky lze dosáhnout v následujících oblastech pomocí PST.

  • Snížení pravděpodobnosti selhání na vyžádání.

Výhody výroby

Existuje řada oblastí, kde lze efektivitu výroby zlepšit úspěšnou implementací systému PST.

  • Prodloužení času mezi povinnými odstávkami elektrárny.
  • Předvídání potenciálních poruch ventilů usnadňujících předobjednávku náhradních dílů.
  • Stanovení priorit úkolů údržby.

Nevýhody

Hlavní nevýhodou všech systémů PST je zvýšená pravděpodobnost náhodné aktivace bezpečnostního systému, což způsobí odstavení elektrárny, což je primárním zájmem systémů PST provozovateli, a proto mnoho systémů PST po instalaci zůstává nečinných. Různé techniky zmírňují tento problém různými způsoby, ale všechny systémy mají inherentní riziko

V některých případech navíc nelze provést PST kvůli omezením, která jsou vlastní procesu nebo použitému ventilu. Dále, protože PST zavádí rušení do procesu nebo systému, nemusí být vhodné pro některé procesy nebo systémy, které jsou na rušení citlivé.

Nakonec PST nemůže vždy rozlišovat mezi různými poruchami nebo poruchami v sestavě ventilu a aktuátoru, čímž omezuje diagnostickou schopnost.

Techniky

Existuje několik různých technik pro testování částečných zdvihů a výběr nejvhodnější techniky závisí na hlavních výhodách, které se operátor snaží získat.

Mechanické rušičky

Mechanické rušičky jsou zařízení, kde je do sestavy ventilu a akčního členu vloženo zařízení, které fyzicky brání pohybu ventilu za určitým bodem. Používají se v případech, kdy by nechtěné uzavření ventilu mělo vážné následky, nebo v jakékoli aplikaci, kde koncový uživatel upřednostňuje mechanické zařízení.

Typické výhody tohoto typu zařízení jsou následující:[3]

  • Zařízení zajišťují prevenci mrtvice z kovu na kov za stanovenou nastavenou hodnotu.
  • Na rozdíl od některých elektronických systémů není nutné uvádět do provozu a kalibrovat ovládací prvky nebo neustále školit personál, což má za následek další významné úspory nákladů.
  • Zařízení jsou odolná proti vibracím, takže jsou vysoce spolehlivá.
  • Riziko spojené s výskytem události ESD v době manuálního mechanického PST lze považovat za statisticky nevýznamné a umožňuje racionální zvážení výhod, které mechanická zařízení nabízejí.
  • Modulární konstrukce umožňuje přidání koncových spínačů, potenciometrů, dálkového ovládání atd.
  • Zkouška je komplexní zkouškou logického řešiče a všech koncových prvků, nejsou zkoušeny pouze snímací prvky bezpečnostní funkce.
  • Ventil je testován při navržené provozní rychlosti, protože simuluje událost ESD
  • Rušičky mají velmi nízkou pravděpodobnost, že způsobí falešný výlet.

Názory se však liší, zda jsou tato zařízení vhodná pro funkční bezpečnostní systémy, protože bezpečnostní funkce je po dobu zkoušky offline.

Moderní mechanická zařízení PST mohou být Automatizovaný.

Mezi příklady tohoto druhu zařízení patří produkty s přímým rozhraním, které se montují mezi ventil a aktuátor a mohou používat vačky namontované na dříku ventilu. Příklad takového mechanického systému PST:[4]

Mezi další metody patří nastavitelné koncové dorazy aktuátoru.

Pneumatické pozicionéry ventilů

Základní princip testování částečného zdvihu spočívá v tom, že se ventil posune do předem určené polohy, aby se určil výkon uzavíracího ventilu. To vedlo k přizpůsobení pneumatických pozicionérů používaných na regulační ventil průtoku pro použití při testování částečného zdvihu. Tyto systémy jsou často vhodné pro použití na uzavíracích ventilech až po SIL3 včetně. Hlavní výhody jsou:

  • Eliminace nákladů na ruční testování
  • Sledování a záznamy testů PST pro optimální monitorování bezpečnosti. Když je pozicionér připojen k bezpečnostnímu systému, datum a výsledek testu se pro účely pojištění zaregistrují do sekvence událostí.
  • Vzdálený přístup k diagnostice ventilů z velínu s akčně orientovanými zprávami pro prediktivní údržba.

Hlavní výhodou těchto systémů je, že polohovací zařízení jsou běžným vybavením zařízení, a proto jsou operátoři obeznámeni s provozem těchto systémů, avšak hlavní nevýhodou je zvýšené riziko falešného vypnutí způsobeného zavedením dalších ovládacích komponent, které se běžně nepoužívají na ventilech zapnutí / vypnutí. Tyto systémy jsou však omezeny na použití u pneumaticky ovládaných ventilů.

Elektrické reléové systémy

Tyto systémy používají elektrický spínač k odpojení solenoidového ventilu od napětí a pomocí elektrického relé připojeného k pohonu k opětovnému zapnutí solenoidové cívky, když je dosaženo požadovaného bodu PST.

Elektronické řídicí systémy

Elektronické řídicí systémy používají konfigurovatelný elektronický modul, který se připojuje mezi napájení ze systému ESD a elektromagnetický ventil. Aby bylo možné provést test, časovač vypne solenoidový ventil, aby simuloval vypnutí, a znovu zapne solenoid, když je dosaženo požadovaného stupně částečného zdvihu. Tyto systémy jsou v zásadě miniaturní PLC věnovaný testování ventilu.

Vzhledem ke své povaze tato zařízení ve skutečnosti netvoří součást bezpečnostní funkce, a proto jsou stoprocentně bezpečná. S přidáním snímače tlaku a / nebo snímače polohy pro zpětnovazební časovací systémy jsou také schopny poskytovat inteligentní diagnostiku za účelem diagnostiky výkonu všech komponent včetně ventilu, pohonu a elektromagnetických ventilů.

Kromě toho jsou časovače schopné pracovat s jakýmkoli typem fluidního pohonu a lze je také použít s podmořskými ventily, kde je elektromagnetický ventil umístěn nahoře.

Integrované systémy elektromagnetických ventilů

Jinou technikou je zabudování řídicí elektroniky do krytu solenoidového ventilu, čímž se odstraní potřeba dalších ovládacích skříněk. Kromě toho není nutné měnit řídicí schéma, protože nejsou vyžadovány žádné vyhrazené komponenty.

Reference

  1. ^ Web Exkluzivní: Selhání ventilu není možné Archivováno 18.07.2011 na Wayback Machine. ISA (01.01.2009). Citováno 2011-05-30.
  2. ^ Částečné hladění. Focus-nuclear.com. Citováno 2011-05-30.
  3. ^ Zkušební zařízení pro částečný zdvih D-Stop. Ruční / místní a dálkově ovládané mechanické ventily s částečným zdvihem. Cameron. Docs.google.com. Citováno 2011-05-30.
  4. ^ Netherlocks mechanický PST systém FAITH - známý jako průmyslový standard. Citováno 2013-07-14.

externí odkazy