إنذار مستشعر الاهتزاز لـ ＨＯＭＥ ｓｅｃｕｒｉｔｙ

يعد اختبار الإثبات جزءًا لا يتجزأ من الحفاظ على سلامة أنظمة أدوات السلامة (SIS) والأنظمة المتعلقة بالسلامة (مثل أجهزة الإنذار الحرجة، وأنظمة الحريق والغاز، وأنظمة التعشيق المجهزة بالأجهزة، وما إلى ذلك). اختبار الإثبات هو اختبار دوري لاكتشاف حالات الفشل الخطيرة، واختبار الوظائف المتعلقة بالسلامة (مثل إعادة الضبط، والتجاوزات، والإنذارات، والتشخيصات، وإيقاف التشغيل اليدوي، وما إلى ذلك)، والتأكد من أن النظام يفي بمعايير الشركة والمعايير الخارجية. تعد نتائج اختبار الإثبات أيضًا مقياسًا لفعالية برنامج السلامة الميكانيكية SIS والموثوقية الميدانية للنظام.

تغطي إجراءات اختبار الإثبات خطوات الاختبار بدءًا من الحصول على التصاريح وإرسال الإخطارات وإخراج النظام من الخدمة للاختبار وحتى ضمان الاختبار الشامل وتوثيق اختبار الإثبات ونتائجه وإعادة النظام إلى الخدمة وتقييم نتائج الاختبار الحالية والإثبات السابق نتائج الاختبار.

ANSI/ISA/IEC 61511-1، البند 16، يغطي اختبار إثبات SIS. يغطي التقرير الفني ISA TR84.00.03 - "السلامة الميكانيكية لأنظمة أدوات السلامة (SIS)" اختبار الإثبات وهو قيد المراجعة حاليًا مع إصدار جديد متوقع صدوره قريبًا. التقرير الفني ISA TR96.05.02 – "اختبار إثبات الصمامات الآلية في الموقع" قيد التطوير حاليًا.

يقدم تقرير الصحة والسلامة والبيئة في المملكة المتحدة CRR 428/2002 - "مبادئ اختبار إثبات أنظمة أدوات السلامة في الصناعة الكيميائية" معلومات عن اختبار إثبات وما تفعله الشركات في المملكة المتحدة.

يعتمد إجراء اختبار الإثبات على تحليل أوضاع الفشل الخطير المعروفة لكل مكون من المكونات في مسار رحلة وظيفة السلامة المجهزة (SIF)، ووظيفة SIF كنظام، وكيفية (وإذا كان) اختبار الفشل الخطير وضع. يجب أن يبدأ تطوير الإجراءات في مرحلة تصميم SIF من خلال تصميم النظام واختيار المكونات وتحديد متى وكيف يتم اختبار الإثبات. تتمتع أدوات SIS بدرجات متفاوتة من صعوبة اختبار الإثبات والتي يجب أخذها في الاعتبار عند تصميم SIS وتشغيلها وصيانتها. على سبيل المثال، يعد اختبار أجهزة قياس الفتحة وأجهزة إرسال الضغط أسهل من اختبار أجهزة قياس تدفق الكتلة أو أجهزة قياس المغناطيسية أو أجهزة استشعار مستوى الرادار عبر الهواء من كوريوليس. يمكن أن يؤثر تصميم التطبيق والصمام أيضًا على شمولية اختبار مقاومة الصمام لضمان أن حالات الفشل الخطيرة والأولية بسبب التدهور أو التوصيل أو حالات الفشل المعتمدة على الوقت لا تؤدي إلى فشل فادح خلال فترة الاختبار المحددة.

في حين أن إجراءات اختبار الإثبات يتم تطويرها عادةً خلال المرحلة الهندسية لـ SIF، فإنه يجب أيضًا مراجعتها من قبل الهيئة الفنية SIS للموقع، والعمليات، وفنيي الأجهزة الذين سيقومون بإجراء الاختبار. وينبغي أيضًا إجراء تحليل السلامة الوظيفية (JSA). من المهم الحصول على موافقة المصنع على الاختبارات التي سيتم إجراؤها ومتى، وجدواها المادية والسلامة. على سبيل المثال، ليس من المفيد تحديد اختبار السكتة الدماغية الجزئية عندما لا توافق مجموعة العمليات على القيام بذلك. يوصى أيضًا بمراجعة إجراءات اختبار الإثبات بواسطة خبير مستقل في الموضوع (SME). تم توضيح الاختبار النموذجي المطلوب لاختبار إثبات الوظيفة الكاملة في الشكل 1.

متطلبات اختبار إثبات الوظيفة الكاملة الشكل 1: يجب أن توضح مواصفات اختبار إثبات الوظيفة الكاملة لوظيفة أدوات السلامة (SIF) ونظام أدوات السلامة الخاص بها (SIS) أو تشير إلى الخطوات المتسلسلة بدءًا من تحضيرات الاختبار وإجراءات الاختبار وحتى الإخطارات والوثائق .

الشكل 1: يجب أن توضح مواصفات اختبار إثبات الوظيفة الكاملة لوظيفة أدوات السلامة (SIF) ونظام أدوات السلامة الخاص بها (SIS) أو تشير إلى الخطوات المتسلسلة بدءًا من تحضيرات الاختبار وإجراءات الاختبار وحتى الإخطارات والوثائق.

اختبار الإثبات هو إجراء صيانة مخطط له يجب أن يتم تنفيذه بواسطة موظفين أكفاء مدربين على اختبار SIS وإجراءات الإثبات وحلقات SIS التي سيختبرونها. يجب أن يكون هناك إرشادات تفصيلية للإجراء قبل إجراء اختبار الإثبات الأولي، وتقديم الملاحظات إلى الهيئة الفنية للموقع SIS بعد ذلك لإجراء التحسينات أو التصحيحات.

هناك وضعان أساسيان للفشل (آمن أو خطير)، وينقسمان إلى أربعة أوضاع - خطير غير مكتشف، وخطير مكتشف (عن طريق التشخيص)، وآمن غير مكتشف، وآمن مكتشف. يتم استخدام مصطلحات الفشل الخطيرة وغير المكتشفة بالتبادل في هذه المقالة.

في اختبار إثبات SIF، نهتم في المقام الأول بأوضاع الفشل الخطيرة التي لم يتم اكتشافها، ولكن إذا كانت هناك تشخيصات للمستخدم تكشف عن حالات فشل خطيرة، فيجب اختبار هذه التشخيصات. لاحظ أنه على عكس تشخيصات المستخدم، لا يمكن عادةً التحقق من صحة التشخيصات الداخلية للجهاز على أنها وظيفية من قبل المستخدم، ويمكن أن يؤثر ذلك على فلسفة اختبار الإثبات. عندما يتم أخذ الفضل في التشخيص في حسابات SIL، يجب اختبار الإنذارات التشخيصية (على سبيل المثال، الإنذارات خارج النطاق) كجزء من اختبار الإثبات.

يمكن تقسيم أوضاع الفشل أيضًا إلى تلك التي تم اختبارها أثناء اختبار الإثبات، وتلك التي لم يتم اختبارها، والفشل الأولي أو الفشل المعتمد على الوقت. قد لا يتم اختبار بعض أنماط الفشل الخطيرة بشكل مباشر لأسباب مختلفة (مثل الصعوبة، أو القرار الهندسي أو التشغيلي، أو الجهل، أو عدم الكفاءة، أو الإغفال أو ارتكاب أخطاء منهجية، أو انخفاض احتمال حدوثها، وما إلى ذلك). إذا كانت هناك أوضاع فشل معروفة لن يتم اختبارها، فيجب إجراء التعويض في تصميم الجهاز، أو إجراء الاختبار، أو استبدال الجهاز بشكل دوري أو إعادة بنائه، و/أو إجراء اختبار استنتاجي لتقليل التأثير على سلامة SIF لعدم الاختبار.

الفشل الأولي هو حالة أو حالة مهينة بحيث يمكن توقع حدوث فشل خطير وخطير إذا لم يتم اتخاذ الإجراءات التصحيحية في الوقت المناسب. يتم اكتشافها عادةً عن طريق مقارنة الأداء مع اختبارات إثبات الأداء الحديثة أو الأولية (مثل توقيعات الصمام أو أوقات استجابة الصمام) أو عن طريق الفحص (على سبيل المثال، منفذ معالجة موصول). عادةً ما تعتمد الأعطال الأولية على الوقت، فكلما طالت مدة تشغيل الجهاز أو التجميع، زاد تدهوره؛ تصبح الظروف التي تسهل حدوث فشل عشوائي أكثر احتمالية، أو توصيل منفذ المعالجة أو تراكم المستشعر بمرور الوقت، أو نفاد العمر الإنتاجي، وما إلى ذلك. لذلك، كلما زاد الفاصل الزمني لاختبار الإثبات، زاد احتمال حدوث فشل أولي أو يعتمد على الوقت. يجب أيضًا اختبار أي حماية ضد حالات الفشل الأولية (تطهير المنفذ، وتتبع الحرارة، وما إلى ذلك).

يجب كتابة الإجراءات لاختبار إثبات حالات الفشل الخطيرة (غير المكتشفة). يمكن أن تساعد تقنيات تحليل وضع الفشل وتأثيره (FMEA) أو تقنيات وضع الفشل وتأثيره والتحليل التشخيصي (FMEDA) في تحديد حالات الفشل الخطيرة التي لم يتم اكتشافها، وحيث يجب تحسين تغطية اختبار الإثبات.

العديد من إجراءات اختبار الإثبات مكتوبة بناءً على الخبرة والقوالب من الإجراءات الحالية. تتطلب الإجراءات الجديدة وSIFs الأكثر تعقيدًا اتباع نهج أكثر هندسة باستخدام FMEA/FMEDA لتحليل حالات الفشل الخطيرة، وتحديد كيفية اختبار أو عدم اختبار إجراء الاختبار لتلك حالات الفشل، وتغطية الاختبارات. يظهر في الشكل 2 رسم تخطيطي لتحليل وضع الفشل على المستوى الكلي لجهاز استشعار. عادةً ما يلزم إجراء FMEA مرة واحدة فقط لنوع معين من الأجهزة وإعادة استخدامه للأجهزة المماثلة مع الأخذ في الاعتبار خدمة العملية والتثبيت وإمكانات اختبار الموقع .

تحليل الفشل على المستوى الكلي الشكل 2: يوضح هذا الرسم التخطيطي لتحليل وضع الفشل على المستوى الكلي لجهاز الاستشعار وجهاز إرسال الضغط (PT) الوظائف الرئيسية التي سيتم تقسيمها عادةً إلى تحليلات متعددة للفشل الجزئي لتحديد الأعطال المحتملة التي يجب معالجتها بشكل كامل في الاختبارات الوظيفية.

الشكل 2: يوضح هذا الرسم التخطيطي لتحليل وضع الفشل على المستوى الكلي لجهاز الاستشعار وجهاز إرسال الضغط (PT) الوظائف الرئيسية التي سيتم تقسيمها عادةً إلى تحليلات متعددة للفشل الجزئي لتحديد حالات الفشل المحتملة التي يجب معالجتها في اختبارات الوظائف بشكل كامل.

تسمى النسبة المئوية لحالات الفشل المعروفة والخطيرة وغير المكتشفة والتي تم اختبارها بتغطية اختبار الإثبات (PTC). يتم استخدام PTC بشكل شائع في حسابات SIL "للتعويض" عن الفشل في اختبار SIF بشكل كامل. لدى الناس اعتقاد خاطئ بأنه نظرًا لأنهم أخذوا في الاعتبار نقص تغطية الاختبار في حساب SIL الخاص بهم، فقد صمموا SIF موثوقًا به. الحقيقة البسيطة هي أنه إذا كانت تغطية الاختبار لديك هي 75%، وإذا قمت بأخذ هذا الرقم في الاعتبار في حساب SIL الخاص بك واختبرت الأشياء التي تختبرها بالفعل في كثير من الأحيان، فلا يزال من الممكن حدوث 25% من حالات الفشل الخطيرة إحصائيًا. أنا متأكد من أنني لا أريد أن أكون ضمن نسبة الـ 25% تلك.

عادةً ما توفر تقارير موافقة FMEDA وأدلة السلامة الخاصة بالأجهزة الحد الأدنى من إجراءات اختبار الإثبات وتغطية اختبار الإثبات. وهي توفر إرشادات فقط، وليس جميع خطوات الاختبار المطلوبة لإجراء اختبار إثبات شامل. تُستخدم أيضًا أنواع أخرى من تحليل الأعطال، مثل تحليل شجرة الأخطاء والصيانة التي تركز على الموثوقية، لتحليل حالات الفشل الخطيرة.

يمكن تقسيم اختبارات الإثبات إلى اختبارات وظيفية كاملة (شاملة) أو جزئية (الشكل 3). يتم إجراء الاختبار الوظيفي الجزئي بشكل شائع عندما يكون لمكونات SIF فترات اختبار مختلفة في حسابات SIL التي لا تتوافق مع عمليات إيقاف التشغيل أو عمليات التحول المخطط لها. من المهم أن تتداخل إجراءات اختبار الإثبات الوظيفي الجزئي بحيث تختبر معًا جميع وظائف السلامة الخاصة بـ SIF. مع الاختبار الوظيفي الجزئي، لا يزال من المستحسن أن يكون لدى SIF اختبار إثبات أولي شامل، واختبارات لاحقة أثناء عمليات التحول.

يجب أن تضيف اختبارات الإثبات الجزئي الشكل 3: يجب أن تغطي اختبارات الإثبات الجزئية المدمجة (أسفل) جميع وظائف اختبار الإثبات الوظيفي الكامل (أعلى).

الشكل 3: يجب أن تغطي اختبارات الإثبات الجزئية المدمجة (أسفل) جميع وظائف اختبار الإثبات الوظيفي الكامل (أعلى).

اختبار الإثبات الجزئي يختبر فقط نسبة مئوية من أوضاع فشل الجهاز. من الأمثلة الشائعة اختبار الصمام الجزئي الشوط، حيث يتم تحريك الصمام بمقدار صغير (10-20%) للتحقق من أنه غير عالق. يحتوي هذا على تغطية اختبار إثبات أقل من اختبار الإثبات في فترة الاختبار الأولية.

يمكن أن تختلف إجراءات اختبار الإثبات من حيث التعقيد مع تعقيد SIF وفلسفة إجراءات اختبار الشركة. تكتب بعض الشركات إجراءات اختبار مفصلة خطوة بخطوة، في حين أن البعض الآخر لديه إجراءات مختصرة إلى حد ما. يتم أحيانًا استخدام المراجع إلى إجراءات أخرى، مثل المعايرة القياسية، لتقليل حجم إجراء اختبار الإثبات وللمساعدة في ضمان الاتساق في الاختبار. يجب أن يوفر إجراء اختبار الإثبات الجيد تفاصيل كافية لضمان إنجاز جميع الاختبارات وتوثيقها بشكل صحيح، ولكن ليس الكثير من التفاصيل التي تجعل الفنيين يرغبون في تخطي الخطوات. إن قيام الفني، المسؤول عن تنفيذ خطوة الاختبار، بالبدء في خطوة الاختبار المكتملة، يمكن أن يساعد في ضمان إجراء الاختبار بشكل صحيح. إن التوقيع على اختبار الإثبات المكتمل من قبل مشرف الأجهزة وممثلي العمليات سيؤكد أيضًا على الأهمية ويضمن اختبار الإثبات المكتمل بشكل صحيح.

يجب دائمًا دعوة تعليقات الفنيين للمساعدة في تحسين الإجراء. يكمن نجاح إجراء اختبار الإثبات في جزء كبير منه في أيدي الفنيين، لذا يوصى بشدة ببذل جهد تعاوني.

عادةً ما يتم إجراء معظم اختبارات الإثبات دون الاتصال بالإنترنت أثناء إيقاف التشغيل أو التحول. في بعض الحالات، قد يلزم إجراء اختبار الإثبات عبر الإنترنت أثناء التشغيل لتلبية حسابات SIL أو متطلبات أخرى. يتطلب الاختبار عبر الإنترنت التخطيط والتنسيق مع العمليات للسماح بإجراء اختبار الإثبات بأمان، دون حدوث خلل في العملية، ودون التسبب في رحلة زائفة. لا يتطلب الأمر سوى رحلة زائفة واحدة لاستهلاك كل ما لديك من attaboys. أثناء هذا النوع من الاختبارات، عندما لا يكون SIF متاحًا بشكل كامل لأداء مهمة السلامة الخاصة به، ينص البند 11.8.5، 61511-1، على أنه "يجب توفير التدابير التعويضية التي تضمن استمرار التشغيل الآمن وفقًا للفقرة 11.3 عندما يكون SIS في وضع التشغيل". تجاوز (إصلاح أو اختبار)." يجب أن يتبع إجراء إدارة الموقف غير الطبيعي إجراء اختبار الإثبات للمساعدة في ضمان تنفيذ ذلك بشكل صحيح.

يتم تقسيم SIF عادةً إلى ثلاثة أجزاء رئيسية: أجهزة الاستشعار، والحلول المنطقية، والعناصر النهائية. توجد أيضًا عادةً أجهزة مساعدة يمكن ربطها داخل كل جزء من هذه الأجزاء الثلاثة (مثل حواجز IS، ومضخمات الرحلة، والمرحلات المتداخلة، والملفات اللولبية، وما إلى ذلك) التي يجب اختبارها أيضًا. يمكن العثور على الجوانب الحاسمة لاختبار الإثبات لكل من هذه التقنيات في الشريط الجانبي، "اختبار أجهزة الاستشعار والحلول المنطقية والعناصر النهائية" (أدناه).

بعض الأشياء أسهل في إثبات الاختبار من غيرها. العديد من تقنيات التدفق والمستوى الحديثة والقليل منها تقع في الفئة الأكثر صعوبة. وتشمل هذه الأجهزة مقاييس التدفق كوريوليس، ومقاييس الدوامة، ومقاييس المواد المغناطيسية، والرادار عبر الهواء، ومستوى الموجات فوق الصوتية، ومفاتيح العمليات في الموقع، على سبيل المثال لا الحصر. ولحسن الحظ، أصبح لدى العديد منها الآن وسائل تشخيصية محسنة تسمح بإجراء اختبارات محسنة.

يجب مراعاة صعوبة اختبار إثبات مثل هذا الجهاز في الميدان عند تصميم SIF. من السهل على المهندسين تحديد أجهزة SIF دون النظر جديًا في ما قد يكون مطلوبًا لإثبات اختبار الجهاز، نظرًا لأنهم لن يكونوا هم الأشخاص الذين يختبرونها. وينطبق هذا أيضًا على اختبار الشوط الجزئي، وهو طريقة شائعة لتحسين متوسط ​​احتمالية الفشل عند الطلب (PFDavg) لـ SIF، ولكن في وقت لاحق، لا ترغب عمليات المصنع في القيام بذلك، وقد لا ترغب في ذلك في كثير من الأحيان. قم دائمًا بتوفير الإشراف على المصنع لهندسة SIFs فيما يتعلق باختبار الإثبات.

يجب أن يتضمن اختبار الإثبات فحصًا لتركيب SIF وإصلاحه حسب الحاجة للوفاء بـ 61511-1، البند 16.3.2. يجب أن يكون هناك فحص نهائي للتأكد من أن كل شيء جاهز، وتحقق مزدوج من إعادة SIF بشكل صحيح إلى خدمة العملية.

تعد كتابة وتنفيذ إجراء اختبار جيد خطوة مهمة لضمان سلامة SIF طوال عمره. يجب أن يوفر إجراء الاختبار تفاصيل كافية لضمان إجراء وتوثيق الاختبارات المطلوبة بشكل متسق وآمن. يجب التعويض عن حالات الفشل الخطيرة التي لم يتم اختبارها بواسطة اختبارات الإثبات لضمان الحفاظ على سلامة سلامة SIF بشكل مناسب طوال عمرها الافتراضي.

تتطلب كتابة إجراء اختبار إثبات جيد اتباع نهج منطقي للتحليل الهندسي لحالات الفشل الخطيرة المحتملة، واختيار الوسائل، وكتابة خطوات اختبار إثبات الجودة التي تقع ضمن قدرات الاختبار الخاصة بالمصنع. على طول الطريق، احصل على موافقة المصنع على جميع المستويات للاختبار، وقم بتدريب الفنيين على إجراء اختبار الإثبات وتوثيقه بالإضافة إلى فهم أهمية الاختبار. اكتب التعليمات كما لو كنت فني الأجهزة الذي سيتعين عليه القيام بالعمل، وأن الحياة تعتمد على إجراء الاختبار بشكل صحيح، لأنهم يفعلون ذلك.

Testing sensors, logic solvers and final elements A SIF is typically divided up into three main parts, sensors, logic solvers and final elements. There also typically are auxiliary devices that can be associated within each of these three parts (e.g. I.S. barriers, trip amps, interposing relays, solenoids, etc.) that must also be tested.Sensor proof tests: The sensor proof test must ensure that the sensor can sense the process variable over its full range and transmit the proper signal to the SIS logic solver for evaluation. While not inclusive, some of the things to consider in creating the sensor portion of the proof test procedure are given in Table 1. Table 1: Sensor proof test considerations Process ports clean/process interface check, significant buildup noted Internal diagnostics check, run extended diagnostics if available  Sensor calibration (5 point) with simulated process input to sensor, verified through to the DCS, drift check Trip point check High/High-High/Low/Low-Low alarms Redundancy, voting degradation  Out of range, deviation, diagnostic alarms Bypass and alarms, restrike User diagnostics Transmitter Fail Safe configuration verified Test associated systems (e.g. purge, heat tracing, etc.) and auxiliary components Physical inspection Complete as-found and as-left documentation Logic solver proof test:  When full-function proof testing is done, the logic solver’s part in accomplishing the SIF’s safety action and related actions (e.g. alarms, reset, bypasses, user diagnostics, redundancies, HMI, etc.) are tested. Partial or piecemeal function proof tests must accomplish all these tests as part of the individual overlapping proof tests. The logic solver manufacturer should have a recommended proof test procedure in the device safety manual. If not and as a minimum, the logic solver power should be cycled, and the logic solver diagnostic registers, status lights, power supply voltages, communication links and redundancy should be checked. These checks should be done prior to the full-function proof test.Don’t make the assumption that the software is good forever and the logic need not be tested after the initial proof test as undocumented, unauthorized and untested software and hardware changes and software updates can creep into systems over time and must be factored into your overall proof test philosophy. The management of change, maintenance, and revision logs should be reviewed to ensure they are up to date and properly maintained, and if capable, the application program should be compared to the latest backup.Care should also be taken to test all the user logic solver auxiliary and diagnostic functions (e.g. watchdogs, communication links, cybersecurity appliances, etc.).Final element proof test: Most final elements are valves, however, rotating equipment motor starters, variable-speed drives and other electrical components such as contactors and circuit breakers are also used as final elements and their failure modes must be analyzed and proof tested.The primary failure modes for valves are being stuck, response time too slow or too fast, and leakage, all of which are affected by the valve’s operating process interface at trip time. While testing the valve at operating conditions is the most desirable case, Operations would generally be opposed to tripping the SIF while the plant is operating. Most SIS valves are typically tested while the plant is down at zero differential pressure, which is the least demanding of operating conditions. The user should be aware of the worst-case operational differential pressure and the valve and process degradation effects, which should be factored into the valve and actuator design and sizing.Commonly, to compensate for not testing at process operating conditions, additional safety pressure/thrust/torque margin is added to the valve actuator and inferential performance testing is done utilizing baseline testing. Examples of these inferential tests are where the valve response time is timed, a smart positioner or digital valve controller is used to record a valve pressure/position curve or signature, or advance diagnostics are done during the proof test and compared with previous test results or baselines to detect valve performance degradation, indicating a potential incipient failure. Also, if tight shut off (TSO) is a requirement, simply stroking the valve will not test for leakage and a periodic valve leak test will have to be performed. ISA TR96.05.02 is intended to provide guidance on four different levels of testing of SIS valves and their typical proof test coverage, based on how the test is instrumented. People (particularly users) are encouraged to participate in the development of this technical report (contact crobinson@isa.org).Ambient temperatures can also affect valve friction loads, so that testing valves in warm weather will generally be the least demanding friction load when compared to cold weather operation. As a result, proof testing of valves at a consistent temperature should be considered to provide consistent data for inferential testing for the determination of valve performance degradation.Valves with smart positioners or a digital valve controller generally have capability to create a valve signature that can be used to monitor degradation in valve performance. A baseline valve signature can be requested as part of your purchase order or you can create one during the initial proof test to serve as a baseline. The valve signature should be done for both opening and closing of the valve. Advanced valve diagnostic should also be used if available. This can help tell you if your valve performance is deteriorating by comparing subsequent proof test valve signatures and diagnostics with your baseline. This type of test can help compensate for not testing the valve at worst case operating pressures.The valve signature during a proof test may also be able to record the response time with time stamps, removing the need for a stopwatch. Increased response time is a sign of valve deterioration and increased friction load to move the valve. While there are no standards regarding changes in valve response time, a negative pattern of changes from proof test to proof test is indicative of the potential loss of the valve’s safety margin and performance. Modern SIS valve proof testing should include a valve signature as a matter of good engineering practice.The valve instrument air supply pressure should be measured during a proof test. While the valve spring for a spring-return valve is what closes the valve, the force or torque involved is determined by how much the valve spring is compressed by the valve supply pressure (per Hooke’s Law, F = kX). If your supply pressure is low, the spring will not compress as much, hence less force will be available to move the valve when needed. While not inclusive, some of the things to consider in creating the valve portion of the proof test procedure are given in Table 2. Table 2: Final element valve assembly considerations Test valve safety action at process operating pressure (best but typically not done), and time the valve’s response time. Verify redundancy Test valve safety action at zero differential pressure and time valve’s response time. Verify redundancy  Run valve signature and diagnostics as part of proof test and compare to baseline and previous test Visually observe valve action (proper action without unusual vibration or noise, etc.). Verify the valve field and position indication on the DCS Fully stroke the valve a minimum of five times during the proof test to help ensure valve reliability. (This is not intended to fix significant degradation effects or incipient failures). Review valve maintenance records to ensure any changes meet the required valve SRS specifications Test diagnostics for energize-to-trip systems Leak test if Tight Shut Off (TSO) is required Verify the command disagree alarm functionality Inspect valve assembly and internals Remove, test and rebuild as necessary Complete as-found and as-left documentation Solenoids Evaluate venting to provide required response time Evaluate solenoid performance by a digital valve controller or smart positioner Verify redundant solenoid performance (e.g. 1oo2, 2oo3) Interposing Relays Verify correct operation, redundancy Device inspection

يتم تقسيم SIF عادةً إلى ثلاثة أجزاء رئيسية، وهي أجهزة الاستشعار وأجهزة حل المنطق والعناصر النهائية. توجد أيضًا عادةً أجهزة مساعدة يمكن ربطها داخل كل جزء من هذه الأجزاء الثلاثة (مثل حواجز IS، ومضخمات الرحلة، والمرحلات المتداخلة، والملفات اللولبية، وما إلى ذلك) التي يجب اختبارها أيضًا.

اختبارات إثبات المستشعر: يجب أن يضمن اختبار إثبات المستشعر قدرة المستشعر على استشعار متغير العملية عبر نطاقه الكامل وإرسال الإشارة المناسبة إلى محلل المنطق SIS للتقييم. على الرغم من أنها ليست شاملة، إلا أن بعض الأشياء التي يجب مراعاتها عند إنشاء جزء المستشعر من إجراء اختبار الإثبات موضحة في الجدول 1.

اختبار إثبات الحل المنطقي: عند إجراء اختبار إثبات الوظيفة الكاملة، يتم اختبار جزء الحل المنطقي في إنجاز إجراء السلامة الخاص بـ SIF والإجراءات ذات الصلة (على سبيل المثال، الإنذارات، وإعادة التعيين، والتجاوزات، وتشخيصات المستخدم، والتكرار، وHMI، وما إلى ذلك). يجب أن تنجز اختبارات إثبات الوظيفة الجزئية أو الجزئية كل هذه الاختبارات كجزء من اختبارات إثبات التداخل الفردية. يجب أن يكون لدى الشركة المصنعة للحل المنطقي إجراء اختبار إثبات موصى به في دليل سلامة الجهاز. إذا لم يكن الأمر كذلك، وكحد أدنى، يجب إعادة تدوير طاقة الحل المنطقي، ويجب التحقق من سجلات تشخيص الحل المنطقي، ومصابيح الحالة، وجهود مصدر الطاقة، ووصلات الاتصال والتكرار. يجب إجراء هذه الفحوصات قبل اختبار إثبات الوظيفة الكاملة.

لا تفترض أن البرنامج جيد إلى الأبد وأن المنطق لا يحتاج إلى اختبار بعد اختبار الإثبات الأولي، حيث يمكن أن تتسلل تغييرات البرامج والأجهزة غير الموثقة وغير المصرح بها وغير المختبرة وتحديثات البرامج إلى الأنظمة بمرور الوقت، ويجب أخذها في الاعتبار في إجمالي بياناتك فلسفة اختبار الإثبات. يجب مراجعة إدارة سجلات التغيير والصيانة والمراجعة للتأكد من تحديثها وصيانتها بشكل صحيح، وإذا أمكن، يجب مقارنة برنامج التطبيق بأحدث نسخة احتياطية.

وينبغي أيضًا توخي الحذر لاختبار جميع الوظائف المساعدة والتشخيصية الخاصة بحل منطق المستخدم (مثل أجهزة المراقبة، وروابط الاتصال، وأجهزة الأمن السيبراني، وما إلى ذلك).

اختبار إثبات العنصر النهائي: معظم العناصر النهائية عبارة عن صمامات، ومع ذلك، تُستخدم أيضًا مشغلات محرك المعدات الدوارة ومحركات الأقراص ذات السرعة المتغيرة والمكونات الكهربائية الأخرى مثل الموصلات وقواطع الدائرة كعناصر نهائية ويجب تحليل أوضاع فشلها واختبار إثباتها.

تكون أوضاع الفشل الأساسية للصمامات عالقة، ووقت الاستجابة بطيء جدًا أو سريع جدًا، والتسرب، وكلها تتأثر بواجهة عملية تشغيل الصمام في وقت الرحلة. في حين أن اختبار الصمام في ظروف التشغيل هو الحالة الأكثر تفضيلاً، إلا أن العمليات ستعارض بشكل عام تعطيل SIF أثناء تشغيل المحطة. يتم عادةً اختبار معظم صمامات SIS عندما يكون ضغط المصنع منخفضًا عند مستوى الصفر، وهو أقل ظروف التشغيل تطلبًا. يجب أن يكون المستخدم على دراية بأسوأ حالة ضغط تفاضلي تشغيلي وتأثيرات تدهور الصمام والعملية، والتي يجب أن تؤخذ في الاعتبار عند تصميم وحجم الصمام والمشغل.

Commonly, to compensate for not testing at process operating conditions, additional safety pressure/thrust/torque margin is added to the valve actuator and inferential performance testing is done utilizing baseline testing. Examples of these inferential tests are where the valve response time is timed, a smart positioner or digital valve controller is used to record a valve pressure/position curve or signature, or advance diagnostics are done during the proof test and compared with previous test results or baselines to detect valve performance degradation, indicating a potential incipient failure. Also, if tight shut off (TSO) is a requirement, simply stroking the valve will not test for leakage and a periodic valve leak test will have to be performed. ISA TR96.05.02 is intended to provide guidance on four different levels of testing of SIS valves and their typical proof test coverage, based on how the test is instrumented. People (particularly users) are encouraged to participate in the development of this technical report (contact crobinson@isa.org).

يمكن أن تؤثر درجات الحرارة المحيطة أيضًا على أحمال احتكاك الصمام، بحيث يكون اختبار الصمامات في الطقس الدافئ عمومًا هو حمل الاحتكاك الأقل تطلبًا عند مقارنته بالعمل في الطقس البارد. ونتيجة لذلك، ينبغي النظر في اختبار إثبات الصمامات عند درجة حرارة ثابتة لتوفير بيانات متسقة للاختبار الاستدلالي لتحديد تدهور أداء الصمام.

تتمتع الصمامات المزودة بمحددات تحديد المواقع الذكية أو وحدة التحكم الرقمية في الصمامات بشكل عام بالقدرة على إنشاء توقيع صمام يمكن استخدامه لمراقبة التدهور في أداء الصمام. يمكن طلب توقيع الصمام الأساسي كجزء من أمر الشراء الخاص بك أو يمكنك إنشاء توقيع أثناء اختبار الإثبات الأولي ليكون بمثابة خط الأساس. يجب أن يتم توقيع الصمام عند فتح وإغلاق الصمام. يجب أيضًا استخدام تشخيص الصمام المتقدم إذا كان ذلك متاحًا. يمكن أن يساعدك هذا في إخبارك ما إذا كان أداء صمامك يتدهور من خلال مقارنة توقيعات وتشخيصات صمام اختبار الإثبات اللاحقة مع خط الأساس الخاص بك. يمكن أن يساعد هذا النوع من الاختبارات في التعويض عن عدم اختبار الصمام في أسوأ حالات ضغوط التشغيل.

قد يكون توقيع الصمام أثناء اختبار الإثبات قادرًا أيضًا على تسجيل وقت الاستجابة باستخدام الطوابع الزمنية، مما يلغي الحاجة إلى ساعة توقيت. تعتبر زيادة وقت الاستجابة علامة على تدهور الصمام وزيادة حمل الاحتكاك لتحريك الصمام. على الرغم من عدم وجود معايير تتعلق بالتغييرات في وقت استجابة الصمام، فإن النمط السلبي للتغييرات من اختبار الإثبات إلى اختبار الإثبات يشير إلى الخسارة المحتملة لهامش أمان الصمام وأدائه. يجب أن يتضمن اختبار مقاومة الصمامات SIS الحديث توقيع الصمام كممارسة هندسية جيدة.

يجب قياس ضغط إمداد الهواء لأداة الصمام أثناء اختبار الإثبات. في حين أن زنبرك الصمام لصمام زنبركي الرجوع هو ما يغلق الصمام، فإن القوة أو عزم الدوران المعني يتم تحديده من خلال مقدار ضغط زنبرك الصمام بواسطة ضغط إمداد الصمام (حسب قانون هوك، F = kX). إذا كان ضغط الإمداد منخفضًا، فلن يضغط الزنبرك بنفس القدر، وبالتالي ستكون هناك قوة أقل لتحريك الصمام عند الحاجة. على الرغم من أنها ليست شاملة، إلا أن بعض الأشياء التي يجب مراعاتها عند إنشاء جزء الصمام من إجراء اختبار الإثبات موضحة في الجدول 2.