如何在执行部分行程测试时消除不确定性风险来巩固阀门

来源：上海自动化仪表有限公司作者：发表时间：2018-09-19 09:02:31【小中大】

我们上海自动化仪表有限公司正确实施部分行程测试通过降低其对安全仪表功能的PFDavg贡献（50％）来增强最终元件（即阀门）。

部分行程测试（PST）可能是当今流程行业中使用最严重且被误解的证明测试。这是由于几个原因造成的，主要原因是测试协议的误用和用于执行测试的设备。当正确实施时，PST通过降低其对安全仪表功能（SIF）的PFDavg贡献（50％）来提供对最终元件（即阀门）的增强（图1）。测试的唯一目的是确认上海自动化仪表股份有限公司阀门的移动能力（未固定到位）及其是否适合持续的SIF服务。PST是必要的，因为功能测试是确定阀门是否能够移动到不同位置的唯一实用方法。

在全行程测试（FST，完全关闭阀门）间隔期间定期进行PST，并确认一部分危险故障模式（由其诊断覆盖因子确定，通常为70％）已经过功能测试，从而消除这些失败的可能性在执行FST之前，未覆盖的故障将继续累积。在大多数情况下，假设FST提供全覆盖，同样消除累积残留PFDavg（图2）。

当PST成功时，可以对此临时验证测试采取适当的安全措施，并相应减少最终元素的PFDavg。但是，请注意PST不得干扰SIF或阻止其正常运行。

使用中的设备：

迄今为止，大多数PST都是使用基于定位器的设备进行的，但这是对技术的公然误用。定位器是为调节控制阀而开发的单工设备，其运动非常小。另一方面，安全阀要么完全打开要么完全关闭，并且通常尽可能快地从一种状态移动到另一种状态以达到所需的状态。定位器通常具有较小的流量系数（Cv为0.6至0.9），因为它们的排气方法通过四个1/8英寸进行。气动转换器侧面的孔。

在大型执行机构的情况下，定位器单独排气可能需要几分钟才能产生阀门的第一次运动（图3）。上海自动化仪表有限公司为了弥补这一点，使用单向，非智能，插入式电磁阀（SOV）来排放阀门的隔膜，而不是安全完整性等级（SIL）的定位器。该SOV仅用于响应关闭需求，而不是在执行PST时。为防止出现阀门误跳闸的危险，此SOV在太平洋标准时间或其他情况下未经过测试，并且长时间保持在打开位置，即使SOV需要每60天完全冲击一次以符合制造商的故障数据。

可能出现大量SOV故障（图4）。许多故障导致SOV无法按需关闭（隔膜）; 因此，作为未经测试的单工（单通道）设备，SOV是危险故障和虚假跳闸的来源。

除了插入式单工SOV之外，定位器还使用气动阀门喷嘴装置，该装置独立于定位器电子装置运行。如果喷嘴孔堵塞（由于气源中的微小污垢或水滴），关闭电子设备将不会使阀门的隔膜泄漏。这是一种危险的故障模式，因为隔膜（关闭阀门）的排气对于实现安全状态至关重要。遗憾的是，大多数定位器的产品安全评估都没有考虑这种危险的故障模式，也没有用于排气的未经测试的插入式SOV。

在典型的过程应用中，我们上海自动化仪表有限公司发现施加在阀膜片上的全部仪表空气供应（IAS）压力为80 psig。打开状态的典型余量为32 psig，第一次运动在隔膜上的压力为48 psig。为实现关闭，空气压力降至32 psig，剩余的32 psig作为封闭余量。这意味着关闭该阀门的实际压力范围仅为16 psig。因此，完全打开的阀门（48 psig，而不是80 psig）与PST位置（85％打开）的相同阀门之间的压力差标称为2.4 psig（45.6 psig）。这种压差非常小（2.4 psig），当以零碎的方式应用于粘附阀时，不会移动粘附阀。因此，PST将失败，但阀门可能不会卡住，只会粘住。

粘滞阀的响应很像非牛顿流体，例如番茄酱。人们可以反复点击番茄酱瓶，直到你给它一个好的打击，什么都不会移动。但是，需要注意的是，您可能会获得比您想要的番茄酱更多的番茄酱，或者给出相似的，过度冲击阀门。因此，成功的PST能够应用最大允许阀杆扭矩（MAST），同时防止过度冲击自由破坏的粘附阀是至关重要的。

使用定位器，一切都很好，直到阀门粘住，最终它会。该装置不能施加最大允许扭矩，因为它设计用于缓慢地使执行器通气以防止过度冲击粘附阀。因此，由于通风不足，使用定位器执行PST将导致错误故障，从而导致扭矩不足以释放粘附阀。这个问题并不是大型阀门所独有的，同样适用于较小的阀门。排气问题是定位器本身固有的，因为它的基本设计和预期目的是控制而非安全。PST的基本目的是模拟过程停机（尽可能），而不是调节安全阀。

添加插入式SOV（以改善通风）只会通过在SIF中引入单点故障来解决安全和虚假跳闸问题。SIF的性能及其可用性现在受到单工（单通道）SOV可靠性的影响，它不提供硬件冗余或容错 - 硬件容错（HFT）为零，并且易受危险故障影响。单面定位器或其单一，未经测试，插入SOV的故障将导致危险的故障或过程的虚假跳闸。

鉴于上述问题，使用行程停止（最好是气动，因为更高的可靠性）对于确保获得，确认和验证最佳PST结果以及安全地消除阀门的错误故障和过度行程至关重要。

PST测试协议

与进行PST相关的引人注目的问题通常是：

1.由于缺乏容错性而导致非冗余PST设备故障。

2.由于响应迟缓等而

过度冲击阀门，以及3.过度拧紧阀门; 即，超过粘附阀的最大允许杆扭矩（MAST）。

上述任何一种情况都可能导致该过程的虚假跳闸，并且与第一个问题一样，是危险的故障。根据所使用的设备类型，也可能出现错误的PST故障。因此，上海自动化仪表通常需要多个PST来确定阀门的实际运行状态。对缓慢或粘滞阀的单独测试不是决定性的，并且基于单个PST的结果得出结论（即，阀门失效/卡住或安全裕度不足）将具有误导性。

重复PST多次，同时施加最大允许扭矩（如在实际过程停机条件下的情况）以克服我们上自仪公司所建议的粘连是非常有益的，并且如果限制行程限制停止则不会成为问题或风险。如果因此，它们可以防止过度冲击阀门的可能性。行程停止不仅可以防止过度敲击阀门，还可以防止小阀门和快速作用阀门过度行程，例如高完整性压力保护系统（HIPPS）应用中使用的阀门。

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