Οι δοκιμές απόδειξης αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της διατήρησης της ακεραιότητας της ασφάλειας των συστημάτων με όργανα ασφαλείας (SIS) και των συστημάτων μας που σχετίζονται με την ασφάλεια (π.χ. κρίσιμοι συναγερμοί, συστήματα πυρκαγιάς και αερίου, συστήματα ενδιάμεσης κλειδώματος, κ.λπ.). Η δοκιμή απόδειξης είναι μια περιοδική δοκιμή για την ανίχνευση επικίνδυνων βλαβών, τη δοκιμή λειτουργιών που σχετίζονται με την ασφάλεια (π.χ. επαναφορά, παράκαμψη, συναγερμοί, διαγνωστικά, χειροκίνητος τερματισμός λειτουργίας κ.λπ.) και διασφάλιση ότι το σύστημα πληροί τα εταιρικά και εξωτερικά πρότυπα. Τα αποτελέσματα των δοκιμών απόδειξης αποτελούν επίσης ένα μέτρο της αποτελεσματικότητας του προγράμματος μηχανικής ακεραιότητας του SIS και της αξιοπιστίας πεδίου του συστήματος.
Οι διαδικασίες δοκιμών απόδειξης καλύπτουν τα βήματα δοκιμών από την απόκτηση αδειών, την πραγματοποίηση ειδοποιήσεων και την απενεργοποίηση του συστήματος για δοκιμές έως την εξασφάλιση ολοκληρωμένων δοκιμών, την τεκμηρίωση της δοκιμής απόδειξης και των αποτελεσμάτων της, την επαναφορά του συστήματος σε λειτουργία και την αξιολόγηση των τρεχόντων αποτελεσμάτων δοκιμών και της προηγούμενης απόδειξης αποτελέσματα δοκιμών.
Το ANSI/ISA/IEC 61511-1, Άρθρο 16, καλύπτει τη δοκιμή απόδειξης του SIS. Η τεχνική έκθεση ISA TR84.00.03 – «Mechanical Integrity of Safety Instrumented Systems (SIS)» καλύπτει τις δοκιμές απόδειξης και επί του παρόντος βρίσκεται υπό αναθεώρηση με μια νέα έκδοση να αναμένεται σύντομα. Η τεχνική έκθεση ISA TR96.05.02 – «In-situ Proof Testing of Automated Valves» βρίσκεται επί του παρόντος υπό ανάπτυξη.
Η έκθεση HSE του Ηνωμένου Βασιλείου CRR 428/2002 – «Αρχές για δοκιμές απόδειξης συστημάτων με όργανα ασφαλείας στη χημική βιομηχανία» παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις δοκιμές απόδειξης και τι κάνουν οι εταιρείες στο Ηνωμένο Βασίλειο.
Μια διαδικασία δοκιμής απόδειξης βασίζεται σε μια ανάλυση των γνωστών επικίνδυνων τρόπων αστοχίας για καθένα από τα εξαρτήματα στη διαδρομή ταξιδιού της λειτουργίας με όργανα ασφαλείας (SIF), στη λειτουργικότητα SIF ως σύστημα και στον τρόπο (και εάν) δοκιμής για την επικίνδυνη αστοχία τρόπος. Η ανάπτυξη της διαδικασίας θα πρέπει να ξεκινήσει στη φάση σχεδιασμού του SIF με το σχεδιασμό του συστήματος, την επιλογή των εξαρτημάτων και τον προσδιορισμό του πότε και του τρόπου δοκιμής απόδειξης. Τα όργανα SIS έχουν διαφορετικούς βαθμούς δυσκολίας δοκιμών απόδειξης που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά το σχεδιασμό, τη λειτουργία και τη συντήρηση του SIF. Για παράδειγμα, οι μετρητές στομίου και οι πομποί πίεσης είναι πιο εύκολο να δοκιμαστούν από τα ροόμετρα μάζας Coriolis, τους μετρητές mag ή τους αισθητήρες στάθμης ραντάρ μέσω του αέρα. Η εφαρμογή και ο σχεδιασμός της βαλβίδας μπορούν επίσης να επηρεάσουν την πληρότητα της δοκιμής στεγανότητας βαλβίδας για να διασφαλιστεί ότι οι επικίνδυνες και αρχικές αστοχίες λόγω υποβάθμισης, απόφραξης ή βλαβών που εξαρτώνται από το χρόνο δεν οδηγούν σε κρίσιμη αστοχία εντός του επιλεγμένου διαστήματος δοκιμής.
Ενώ οι διαδικασίες δοκιμών απόδειξης αναπτύσσονται συνήθως κατά τη φάση της μηχανικής SIF, θα πρέπει επίσης να επανεξεταστούν από την Τεχνική Αρχή του SIS, τις Επιχειρήσεις και τους τεχνικούς οργάνων που θα κάνουν τη δοκιμή. Θα πρέπει επίσης να γίνει ανάλυση ασφάλειας εργασίας (JSA). Είναι σημαντικό να λαμβάνετε την ανταπόκριση του εργοστασίου σχετικά με το ποιες δοκιμές θα γίνουν και πότε, καθώς και τη φυσική τους σκοπιμότητα και την ασφάλεια. Για παράδειγμα, δεν είναι καλό να προσδιορίζετε τη δοκιμή μερικής διαδρομής όταν η ομάδα Λειτουργιών δεν θα συμφωνήσει να την κάνει. Συνιστάται επίσης να επανεξετάζονται οι διαδικασίες δοκιμών απόδειξης από ανεξάρτητο εμπειρογνώμονα σε θέματα (ΜΜΕ). Οι τυπικές δοκιμές που απαιτούνται για μια πλήρη δοκιμή στεγανότητας της λειτουργίας απεικονίζονται στο Σχήμα 1.
Απαιτήσεις δοκιμών πλήρους λειτουργίας Σχήμα 1: Μια πλήρης προδιαγραφή δοκιμής στεγανότητας για μια λειτουργία με όργανα ασφαλείας (SIF) και το σύστημά της με όργανα ασφαλείας (SIS) θα πρέπει να περιγράφει ή να αναφέρεται στα διαδοχικά βήματα από τις προετοιμασίες και τις διαδικασίες δοκιμής έως τις ειδοποιήσεις και την τεκμηρίωση .
Σχήμα 1: Μια πλήρης προδιαγραφή δοκιμής στεγανής λειτουργίας για μια λειτουργία με όργανα ασφαλείας (SIF) και το σύστημα με όργανα ασφαλείας (SIS) θα πρέπει να περιγράφει ή να αναφέρεται στα βήματα που ακολουθούν από τις προετοιμασίες και τις διαδικασίες δοκιμής έως τις ειδοποιήσεις και την τεκμηρίωση.
Ο έλεγχος απόδειξης είναι μια προγραμματισμένη ενέργεια συντήρησης που πρέπει να εκτελείται από ικανό προσωπικό εκπαιδευμένο στις δοκιμές SIS, τη διαδικασία απόδειξης και τους βρόχους SIS που θα δοκιμάσουν. Θα πρέπει να γίνεται αναλυτική παρουσίαση της διαδικασίας πριν από την πραγματοποίηση της αρχικής δοκιμής απόδειξης και στη συνέχεια να ανατροφοδοτείται η Τεχνική Αρχή του SIS για βελτιώσεις ή διορθώσεις.
Υπάρχουν δύο βασικοί τρόποι αστοχίας (ασφαλής ή επικίνδυνος), οι οποίοι υποδιαιρούνται σε τέσσερις λειτουργίες: επικίνδυνη μη εντοπισμένη, επικίνδυνη ανίχνευση (από διαγνωστικά), ασφαλής μη ανιχνευόμενη και ασφαλής ανίχνευση. Οι όροι επικίνδυνων και επικίνδυνων μη ανιχνευμένων αστοχιών χρησιμοποιούνται εναλλακτικά σε αυτό το άρθρο.
Στη δοκιμή απόδειξης SIF, μας ενδιαφέρουν πρωτίστως οι επικίνδυνες μη ανιχνευμένες λειτουργίες αστοχίας, αλλά εάν υπάρχουν διαγνωστικά από χρήστη που εντοπίζουν επικίνδυνες βλάβες, αυτά τα διαγνωστικά θα πρέπει να δοκιμάζονται απόδειξη. Λάβετε υπόψη ότι σε αντίθεση με τα διαγνωστικά χρήστη, τα εσωτερικά διαγνωστικά της συσκευής συνήθως δεν μπορούν να επικυρωθούν ως λειτουργικά από τον χρήστη και αυτό μπορεί να επηρεάσει τη φιλοσοφία της δοκιμής απόδειξης. Όταν στους υπολογισμούς SIL λαμβάνονται τα εύσημα για τα διαγνωστικά, οι διαγνωστικοί συναγερμοί (π.χ. συναγερμοί εκτός εύρους) θα πρέπει να ελέγχονται ως μέρος της δοκιμής απόδειξης.
Οι λειτουργίες αστοχίας μπορούν περαιτέρω να χωριστούν σε αυτές που δοκιμάστηκαν κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής απόδειξης, σε αυτές που δεν δοκιμάστηκαν και σε αρχικές αστοχίες ή σε αστοχίες που εξαρτώνται από το χρόνο. Ορισμένοι επικίνδυνοι τρόποι αστοχίας ενδέχεται να μην ελέγχονται απευθείας για διάφορους λόγους (π.χ. δυσκολία, μηχανική ή επιχειρησιακή απόφαση, άγνοια, ανικανότητα, παράλειψη ή λειτουργία συστηματικών σφαλμάτων, χαμηλή πιθανότητα εμφάνισης κ.λπ.). Εάν υπάρχουν γνωστοί τρόποι αστοχίας για τους οποίους δεν θα ελεγχθούν, θα πρέπει να γίνει αντιστάθμιση στο σχεδιασμό της συσκευής, στη διαδικασία δοκιμής, στην περιοδική αντικατάσταση ή ανακατασκευή της συσκευής ή/και στη δοκιμή συμπερασμάτων για να ελαχιστοποιηθεί η επίδραση στην ακεραιότητα του SIF από τη μη δοκιμή.
Μια αρχόμενη αστοχία είναι μια εξευτελιστική κατάσταση ή κατάσταση τέτοια που μπορεί εύλογα να αναμένεται να συμβεί μια κρίσιμη, επικίνδυνη αστοχία εάν δεν ληφθούν διορθωτικά μέτρα εγκαίρως. Συνήθως ανιχνεύονται με σύγκριση απόδοσης με πρόσφατες ή αρχικές δοκιμές απόδειξης αναφοράς (π.χ. υπογραφές βαλβίδας ή χρόνοι απόκρισης βαλβίδων) ή με επιθεώρηση (π.χ. βουλωμένη θύρα διεργασίας). Οι αρχικές βλάβες είναι συνήθως εξαρτώμενες από το χρόνο—όσο περισσότερο είναι σε λειτουργία η συσκευή ή το συγκρότημα, τόσο πιο υποβαθμισμένη γίνεται. Οι συνθήκες που διευκολύνουν μια τυχαία αστοχία γίνονται πιο πιθανές, η απόφραξη θύρας διεργασίας ή η συσσώρευση αισθητήρα με την πάροδο του χρόνου, η ωφέλιμη ζωή έχει εξαντληθεί, κ.λπ. Επομένως, όσο μεγαλύτερο είναι το διάστημα δοκιμής απόδειξης, τόσο πιο πιθανό είναι μια αρχική ή χρονικά εξαρτώμενη αποτυχία. Οποιεσδήποτε ασφάλειες έναντι αρχικών αστοχιών πρέπει επίσης να υποβάλλονται σε δοκιμές απόδειξης (εκκαθάριση θυρών, ανίχνευση θερμότητας, κ.λπ.).
Οι διαδικασίες πρέπει να είναι γραπτές για τον έλεγχο απόδειξης για επικίνδυνες (μη ανιχνευμένες) αστοχίες. Οι τεχνικές ανάλυσης λειτουργίας και αποτελεσμάτων βλάβης (FMEA) ή τρόποι αστοχίας, εφέ και διαγνωστική ανάλυση (FMEDA) μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό επικίνδυνων μη ανιχνευμένων αστοχιών και όπου πρέπει να βελτιωθεί η κάλυψη δοκιμών απόδειξης.
Πολλές διαδικασίες δοκιμών απόδειξης βασίζονται σε γραπτή εμπειρία και πρότυπα από υπάρχουσες διαδικασίες. Οι νέες διαδικασίες και τα πιο περίπλοκα SIF απαιτούν μια πιο σχεδιασμένη προσέγγιση χρησιμοποιώντας FMEA/FMEDA για την ανάλυση επικίνδυνων αστοχιών, τον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο η διαδικασία δοκιμής θα ελέγξει ή δεν θα ελέγξει αυτές τις αστοχίες και την κάλυψη των δοκιμών. Ένα μπλοκ διάγραμμα ανάλυσης λειτουργίας αστοχίας σε μακροεπίπεδο για έναν αισθητήρα φαίνεται στο Σχήμα 2. Το FMEA συνήθως χρειάζεται να γίνει μόνο μία φορά για έναν συγκεκριμένο τύπο συσκευής και να επαναχρησιμοποιηθεί για παρόμοιες συσκευές λαμβάνοντας υπόψη τις δυνατότητες εξυπηρέτησης διεργασίας, εγκατάστασης και δοκιμής τοποθεσίας .
Ανάλυση αστοχίας σε μακροεπίπεδο Σχήμα 2: Αυτό το μπλοκ διάγραμμα ανάλυσης λειτουργίας αστοχίας μακροεπίπεδου για έναν αισθητήρα και έναν πομπό πίεσης (PT) δείχνει τις κύριες λειτουργίες που συνήθως θα αναλυθούν σε πολλαπλές αναλύσεις μικροβλαβών για να προσδιοριστούν πλήρως οι πιθανές αστοχίες που πρέπει να αντιμετωπιστούν στις δοκιμές λειτουργίας.
Εικόνα 2: Αυτό το μπλοκ διάγραμμα ανάλυσης λειτουργίας αστοχίας μακροεπίπεδου για έναν αισθητήρα και έναν πομπό πίεσης (PT) δείχνει τις κύριες λειτουργίες που συνήθως αναλύονται σε πολλαπλές αναλύσεις μικροαστοχίας για να προσδιοριστούν πλήρως οι πιθανές αστοχίες που πρέπει να αντιμετωπιστούν στις δοκιμές λειτουργίας.
Το ποσοστό των γνωστών, επικίνδυνων, μη ανιχνευμένων αστοχιών που ελέγχονται απόδειξη ονομάζεται κάλυψη δοκιμής απόδειξης (PTC). Το PTC χρησιμοποιείται συνήθως στους υπολογισμούς SIL για να «αντισταθμίσει» την αποτυχία πληρέστερης δοκιμής του SIF. Οι άνθρωποι έχουν τη λανθασμένη πεποίθηση ότι επειδή έχουν λάβει υπόψη την έλλειψη κάλυψης δοκιμής στον υπολογισμό του SIL τους, έχουν σχεδιάσει ένα αξιόπιστο SIF. Το απλό γεγονός είναι ότι εάν η κάλυψη της δοκιμής σας είναι 75% και εάν λάβετε υπόψη αυτόν τον αριθμό στον υπολογισμό του SIL και δοκιμάσατε πράγματα που ήδη δοκιμάζετε πιο συχνά, το 25% των επικίνδυνων αποτυχιών μπορεί να συμβεί ακόμα στατιστικά. Σίγουρα δεν θέλω να είμαι σε αυτό το 25%.
Οι αναφορές έγκρισης FMEDA και τα εγχειρίδια ασφαλείας για συσκευές παρέχουν συνήθως μια ελάχιστη διαδικασία δοκιμής απόδειξης και κάλυψη δοκιμών απόδειξης. Αυτά παρέχουν μόνο καθοδήγηση, όχι όλα τα βήματα δοκιμής που απαιτούνται για μια ολοκληρωμένη διαδικασία δοκιμής απόδειξης. Άλλοι τύποι ανάλυσης αστοχιών, όπως ανάλυση δένδρων σφαλμάτων και συντήρηση με κέντρο την αξιοπιστία, χρησιμοποιούνται επίσης για την ανάλυση επικίνδυνων αστοχιών.
Οι δοκιμές απόδειξης μπορούν να χωριστούν σε πλήρη λειτουργική (από άκρο σε άκρο) ή μερική λειτουργική δοκιμή (Εικόνα 3). Ο μερικός λειτουργικός έλεγχος γίνεται συνήθως όταν τα στοιχεία του SIF έχουν διαφορετικά διαστήματα δοκιμών στους υπολογισμούς του SIL που δεν συμβαδίζουν με προγραμματισμένους τερματισμούς λειτουργίας ή ανατροπές. Είναι σημαντικό οι διαδικασίες δοκιμής μερικής λειτουργικής απόδειξης να επικαλύπτονται έτσι ώστε μαζί να ελέγχουν όλη τη λειτουργικότητα ασφαλείας του SIF. Με τη μερική λειτουργική δοκιμή, εξακολουθεί να συνιστάται η διεξαγωγή της αρχικής δοκιμής από άκρο σε άκρο στο SIF και οι επακόλουθες κατά τις ανατροπές.
Οι δοκιμές μερικής απόδειξης πρέπει να αθροίζονται Εικόνα 3: Οι συνδυασμένες δοκιμές μερικής απόδειξης (κάτω) πρέπει να καλύπτουν όλες τις λειτουργίες μιας δοκιμής πλήρους λειτουργικής απόδειξης (επάνω).
Εικόνα 3: Οι συνδυασμένες δοκιμές μερικής απόδειξης (κάτω) πρέπει να καλύπτουν όλες τις λειτουργίες μιας δοκιμής πλήρους λειτουργικής απόδειξης (πάνω).
Μια δοκιμή μερικής απόδειξης ελέγχει μόνο ένα ποσοστό των τρόπων αστοχίας μιας συσκευής. Ένα συνηθισμένο παράδειγμα είναι η δοκιμή βαλβίδας μερικής διαδρομής, όπου η βαλβίδα μετακινείται σε μικρή ποσότητα (10-20%) για να επαληθευτεί ότι δεν έχει κολλήσει. Αυτό έχει χαμηλότερη κάλυψη δοκιμής απόδειξης από τη δοκιμή απόδειξης στο διάστημα της κύριας δοκιμής.
Οι διαδικασίες δοκιμών απόδειξης μπορεί να ποικίλλουν σε πολυπλοκότητα με την πολυπλοκότητα του SIF και τη φιλοσοφία της διαδικασίας δοκιμής της εταιρείας. Ορισμένες εταιρείες γράφουν λεπτομερείς διαδικασίες δοκιμής βήμα προς βήμα, ενώ άλλες έχουν σχετικά σύντομες διαδικασίες. Οι αναφορές σε άλλες διαδικασίες, όπως μια τυπική βαθμονόμηση, χρησιμοποιούνται μερικές φορές για να μειωθεί το μέγεθος της διαδικασίας δοκιμών απόδειξης και να διασφαλιστεί η συνέπεια στη δοκιμή. Μια καλή διαδικασία δοκιμής απόδειξης θα πρέπει να παρέχει αρκετή λεπτομέρεια για να διασφαλίσει ότι όλες οι δοκιμές έχουν ολοκληρωθεί και τεκμηριωθεί σωστά, αλλά όχι τόσες λεπτομέρειες ώστε οι τεχνικοί να θέλουν να παρακάμψουν βήματα. Εάν ο τεχνικός, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την εκτέλεση του βήματος της δοκιμής, να πρωτογράψει το ολοκληρωμένο βήμα δοκιμής μπορεί να βοηθήσει να διασφαλιστεί ότι η δοκιμή θα γίνει σωστά. Η υπογραφή της ολοκληρωμένης δοκιμαστικής δοκιμής από τον επόπτη του οργάνου και τους εκπροσώπους Λειτουργιών θα τονίσει επίσης τη σημασία και θα εξασφαλίσει μια σωστά ολοκληρωμένη δοκιμαστική δοκιμή.
Θα πρέπει πάντα να καλούνται τα σχόλια των τεχνικών για να βοηθήσουν στη βελτίωση της διαδικασίας. Η επιτυχία μιας διαδικασίας δοκιμών απόδειξης έγκειται σε μεγάλο βαθμό στα χέρια του τεχνικού, επομένως συνιστάται ιδιαίτερα μια συλλογική προσπάθεια.
Οι περισσότερες δοκιμές απόδειξης γίνονται συνήθως εκτός σύνδεσης κατά τη διάρκεια διακοπής λειτουργίας ή ανάκαμψης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ενδέχεται να απαιτείται η πραγματοποίηση δοκιμών απόδειξης στο διαδίκτυο ενώ εκτελείται για να ικανοποιηθούν οι υπολογισμοί SIL ή άλλες απαιτήσεις. Οι διαδικτυακές δοκιμές απαιτούν σχεδιασμό και συντονισμό με τις Επιχειρήσεις για να επιτραπεί η δοκιμή απόδειξης να γίνει με ασφάλεια, χωρίς διαταραχή της διαδικασίας και χωρίς να προκαλείται ψευδές ταξίδι. Χρειάζεται μόνο ένα ψεύτικο ταξίδι για να εξαντλήσετε όλα τα μπατζάκια σας. Κατά τη διάρκεια αυτού του τύπου δοκιμής, όταν το SIF δεν είναι πλήρως διαθέσιμο για να εκτελέσει το έργο ασφαλείας του, το 61511-1, Κεφάλαιο 11.8.5, αναφέρει ότι «Πρέπει να παρέχονται αντισταθμιστικά μέτρα που διασφαλίζουν τη συνεχή ασφαλή λειτουργία σύμφωνα με το 11.3 όταν το SIS βρίσκεται σε παράκαμψη (επισκευή ή δοκιμή)». Μια διαδικασία διαχείρισης μη φυσιολογικών καταστάσεων θα πρέπει να συνοδεύεται από τη διαδικασία δοκιμής απόδειξης για να διασφαλιστεί ότι αυτό γίνεται σωστά.
Ένα SIF χωρίζεται συνήθως σε τρία κύρια μέρη: αισθητήρες, λογικούς λύτες και τελικά στοιχεία. Υπάρχουν επίσης τυπικά βοηθητικές συσκευές που μπορούν να συσχετιστούν σε καθένα από αυτά τα τρία μέρη (π.χ. φράγματα IS, ενισχυτές απενεργοποίησης, παρεμβαλλόμενα ρελέ, ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες κ.λπ.) που πρέπει επίσης να ελεγχθούν. Κρίσιμες πτυχές της δοκιμής απόδειξης καθεμίας από αυτές τις τεχνολογίες μπορούν να βρεθούν στην πλαϊνή γραμμή, «Δοκιμή αισθητήρων, λογικοί λύτες και τελικά στοιχεία» (παρακάτω).
Ορισμένα πράγματα είναι πιο εύκολο να τεστάρονται από άλλα. Πολλές σύγχρονες και λίγες παλαιότερες τεχνολογίες ροής και επιπέδου βρίσκονται στην πιο δύσκολη κατηγορία. Αυτά περιλαμβάνουν ροόμετρα Coriolis, μετρητές δίνης, μετρητές mag, ραντάρ μέσω του αέρα, στάθμη υπερήχων και διακόπτες διαδικασίας επιτόπου, για να αναφέρουμε μερικά. Ευτυχώς, πολλά από αυτά έχουν πλέον βελτιωμένα διαγνωστικά που επιτρέπουν βελτιωμένες δοκιμές.
Η δυσκολία της δοκιμής απόδειξης μιας τέτοιας συσκευής στο πεδίο πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στο σχέδιο SIF. Είναι εύκολο για τη μηχανική να επιλέξει συσκευές SIF χωρίς σοβαρή εξέταση του τι θα απαιτούνταν για τον έλεγχο απόδειξης της συσκευής, καθώς δεν θα είναι αυτοί που θα τις δοκιμάσουν. Αυτό ισχύει επίσης για τη δοκιμή μερικής διαδρομής, ο οποίος είναι ένας συνηθισμένος τρόπος για τη βελτίωση μιας μέσης πιθανότητας αστοχίας SIF κατά παραγγελία (PFDavg), αλλά αργότερα η μονάδα Operations δεν θέλει να το κάνει, και πολλές φορές μπορεί να μην το κάνει. Να παρέχετε πάντα την επίβλεψη των εγκαταστάσεων της μηχανικής των SIF όσον αφορά τις δοκιμές απόδειξης.
Η δοκιμή απόδειξης θα πρέπει να περιλαμβάνει επιθεώρηση της εγκατάστασης SIF και επισκευή όπως απαιτείται για την τήρηση του 61511-1, Κεφάλαιο 16.3.2. Θα πρέπει να γίνει μια τελική επιθεώρηση για να διασφαλιστεί ότι όλα είναι κουμπωμένα και ένας διπλός έλεγχος ότι το SIF έχει τεθεί σωστά και πάλι σε λειτουργία διαδικασίας.
Η σύνταξη και η εφαρμογή μιας καλής διαδικασίας δοκιμής είναι ένα σημαντικό βήμα για τη διασφάλιση της ακεραιότητας του SIF κατά τη διάρκεια ζωής του. Η διαδικασία δοκιμής θα πρέπει να παρέχει επαρκείς λεπτομέρειες ώστε να διασφαλίζεται ότι οι απαιτούμενες δοκιμές εκτελούνται και τεκμηριώνονται με συνέπεια και ασφάλεια. Οι επικίνδυνες βλάβες που δεν έχουν ελεγχθεί με δοκιμές απόδειξης θα πρέπει να αντισταθμίζονται για να διασφαλιστεί ότι η ακεραιότητα ασφαλείας του SIF διατηρείται επαρκώς κατά τη διάρκεια της ζωής του.
Η σύνταξη μιας καλής διαδικασίας δοκιμής απόδειξης απαιτεί μια λογική προσέγγιση στη μηχανική ανάλυση των πιθανών επικίνδυνων αστοχιών, την επιλογή των μέσων και τη σύνταξη των βημάτων δοκιμής απόδειξης που εμπίπτουν στις δυνατότητες δοκιμών της εγκατάστασης. Στην πορεία, λάβετε αγορά εγκατάστασης σε όλα τα επίπεδα για τη δοκιμή και εκπαιδεύστε τους τεχνικούς να εκτελούν και να τεκμηριώνουν τη δοκιμή απόδειξης καθώς και να κατανοούν τη σημασία της δοκιμής. Γράψτε οδηγίες σαν να ήσασταν ο τεχνικός οργάνων που θα πρέπει να κάνει τη δουλειά, και ότι οι ζωές εξαρτώνται από τη σωστή δοκιμή, επειδή το κάνουν.
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
Ένα SIF χωρίζεται συνήθως σε τρία κύρια μέρη, αισθητήρες, λογικούς λύτες και τελικά στοιχεία. Υπάρχουν επίσης τυπικά βοηθητικές συσκευές που μπορούν να συσχετιστούν σε καθένα από αυτά τα τρία μέρη (π.χ. φράγματα IS, ενισχυτές διακοπής, παρεμβαλλόμενα ρελέ, ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες κ.λπ.) που πρέπει επίσης να ελεγχθούν.
Δοκιμές απόδειξης αισθητήρα: Η δοκιμή απόδειξης αισθητήρα πρέπει να διασφαλίζει ότι ο αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει τη μεταβλητή διεργασίας σε όλο το εύρος της και να μεταδώσει το κατάλληλο σήμα στον λογικό επιλύτη SIS για αξιολόγηση. Αν και δεν περιλαμβάνονται, ορισμένα από τα πράγματα που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά τη δημιουργία του τμήματος αισθητήρα της διαδικασίας δοκιμής απόδειξης δίνονται στον Πίνακα 1.
Δοκιμή απόδειξης λογικού επιλύτη: Όταν γίνεται δοκιμή απόδειξης πλήρους λειτουργίας, ελέγχεται ο ρόλος του λογικού λύτη στην εκτέλεση της δράσης ασφαλείας του SIF και των σχετικών ενεργειών (π.χ. συναγερμοί, επαναφορά, παράκαμψη, διαγνωστικά από χρήστη, πλεονάσματα, HMI, κ.λπ.). Οι μερικές ή αποσπασματικές δοκιμές απόδειξης λειτουργίας πρέπει να ολοκληρώνουν όλες αυτές τις δοκιμές ως μέρος των επιμέρους επικαλυπτόμενων δοκιμών απόδειξης. Ο κατασκευαστής του λογικού λύτη θα πρέπει να έχει μια συνιστώμενη διαδικασία δοκιμής απόδειξης στο εγχειρίδιο ασφάλειας της συσκευής. Εάν όχι και ως ελάχιστο, η ισχύς του λογικού επιλύτη θα πρέπει να ανακυκλωθεί και θα πρέπει να ελεγχθούν οι διαγνωστικοί καταχωρητές του λογικού επιλύτη, οι λυχνίες κατάστασης, οι τάσεις τροφοδοσίας, οι συνδέσεις επικοινωνίας και ο πλεονασμός. Αυτοί οι έλεγχοι πρέπει να γίνονται πριν από τη δοκιμή πλήρους λειτουργίας.
Μην υποθέτετε ότι το λογισμικό είναι καλό για πάντα και ότι η λογική δεν χρειάζεται να ελεγχθεί μετά την αρχική δοκιμή απόδειξης, καθώς οι μη τεκμηριωμένες, μη εξουσιοδοτημένες και μη ελεγμένες αλλαγές λογισμικού και υλικού και ενημερώσεις λογισμικού μπορούν να εισχωρήσουν στα συστήματα με την πάροδο του χρόνου και πρέπει να ληφθούν υπόψη στο συνολικό σας φιλοσοφία τεστ απόδειξης. Η διαχείριση των αρχείων καταγραφής αλλαγών, συντήρησης και αναθεωρήσεων θα πρέπει να επανεξεταστεί για να διασφαλιστεί ότι είναι ενημερωμένα και διατηρούνται σωστά και, εάν είναι δυνατό, το πρόγραμμα εφαρμογής θα πρέπει να συγκριθεί με το πιο πρόσφατο αντίγραφο ασφαλείας.
Θα πρέπει επίσης να ληφθεί μέριμνα για τη δοκιμή όλων των βοηθητικών και διαγνωστικών λειτουργιών του λύτη λογικής χρήστη (π.χ. φύλακες, σύνδεσμοι επικοινωνίας, συσκευές κυβερνοασφάλειας κ.λπ.).
Δοκιμή στεγανότητας τελικού στοιχείου: Τα περισσότερα τελικά στοιχεία είναι βαλβίδες, ωστόσο, ως τελικά στοιχεία χρησιμοποιούνται επίσης εκκινητές κινητήρα περιστρεφόμενου εξοπλισμού, κινητήρες μεταβλητής ταχύτητας και άλλα ηλεκτρικά εξαρτήματα όπως επαφές και διακόπτες κυκλώματος και οι τρόποι αστοχίας τους πρέπει να αναλυθούν και να δοκιμαστούν απόδειξη.
Οι κύριες λειτουργίες αστοχίας για τις βαλβίδες είναι το κόλλημα, ο χρόνος απόκρισης πολύ αργός ή πολύ γρήγορος και η διαρροή, τα οποία επηρεάζονται από τη διεπαφή της διαδικασίας λειτουργίας της βαλβίδας κατά το χρόνο διακοπής. Ενώ η δοκιμή της βαλβίδας σε συνθήκες λειτουργίας είναι η πιο επιθυμητή περίπτωση, οι Λειτουργίες θα ήταν γενικά αντίθετες με την ενεργοποίηση του SIF ενώ η εγκατάσταση λειτουργεί. Οι περισσότερες βαλβίδες SIS συνήθως δοκιμάζονται ενώ η εγκατάσταση βρίσκεται σε μηδενική διαφορική πίεση, η οποία είναι η λιγότερο απαιτητική από τις συνθήκες λειτουργίας. Ο χρήστης θα πρέπει να γνωρίζει τη χειρότερη περίπτωση λειτουργικής διαφορικής πίεσης και τα αποτελέσματα υποβάθμισης της βαλβίδας και της διεργασίας, τα οποία θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη στη σχεδίαση και το μέγεθος της βαλβίδας και του ενεργοποιητή.
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).
Οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος μπορούν επίσης να επηρεάσουν τα φορτία τριβής της βαλβίδας, έτσι ώστε οι βαλβίδες δοκιμής σε ζεστό καιρό θα είναι γενικά το λιγότερο απαιτητικό φορτίο τριβής σε σύγκριση με τη λειτουργία κρύου καιρού. Ως αποτέλεσμα, θα πρέπει να εξετάζεται το ενδεχόμενο δοκιμών απόδειξης των βαλβίδων σε σταθερή θερμοκρασία για την παροχή συνεπών δεδομένων για συμπερασματική δοκιμή για τον προσδιορισμό της υποβάθμισης της απόδοσης της βαλβίδας.
Οι βαλβίδες με έξυπνους ρυθμιστές θέσης ή ψηφιακό ελεγκτή βαλβίδας έχουν γενικά τη δυνατότητα να δημιουργήσουν μια υπογραφή βαλβίδας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση της υποβάθμισης στην απόδοση της βαλβίδας. Μια υπογραφή βασικής βαλβίδας μπορεί να ζητηθεί ως μέρος της παραγγελίας αγοράς σας ή μπορείτε να δημιουργήσετε μια υπογραφή κατά την αρχική δοκιμή απόδειξης για να χρησιμεύσει ως γραμμή βάσης. Η υπογραφή της βαλβίδας πρέπει να γίνεται τόσο για το άνοιγμα όσο και για το κλείσιμο της βαλβίδας. Θα πρέπει επίσης να χρησιμοποιείται προηγμένο διαγνωστικό βαλβίδας εάν είναι διαθέσιμο. Αυτό μπορεί να σας βοηθήσει να πείτε εάν η απόδοση της βαλβίδας σας επιδεινώνεται συγκρίνοντας τις επόμενες υπογραφές και διαγνωστικά της δοκιμαστικής βαλβίδας με τη βασική σας γραμμή. Αυτός ο τύπος δοκιμής μπορεί να βοηθήσει στην αντιστάθμιση της μη δοκιμής της βαλβίδας στη χειρότερη περίπτωση πίεσης λειτουργίας.
Η υπογραφή της βαλβίδας κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής απόδειξης μπορεί επίσης να καταγράφει τον χρόνο απόκρισης με χρονικές σημάνσεις, αφαιρώντας την ανάγκη για χρονόμετρο. Ο αυξημένος χρόνος απόκρισης είναι σημάδι φθοράς της βαλβίδας και αυξημένο φορτίο τριβής για την κίνηση της βαλβίδας. Αν και δεν υπάρχουν πρότυπα σχετικά με τις αλλαγές στον χρόνο απόκρισης της βαλβίδας, ένα αρνητικό μοτίβο αλλαγών από δοκιμή απόδειξης σε δοκιμή απόδειξης είναι ενδεικτικό της πιθανής απώλειας του περιθωρίου ασφαλείας και της απόδοσης της βαλβίδας. Η σύγχρονη δοκιμή στεγανότητας βαλβίδας SIS θα πρέπει να περιλαμβάνει μια υπογραφή βαλβίδας ως θέμα καλής μηχανικής πρακτικής.
Η πίεση τροφοδοσίας αέρα του οργάνου βαλβίδας πρέπει να μετράται κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής απόδειξης. Ενώ το ελατήριο βαλβίδας για μια βαλβίδα επιστροφής ελατηρίου είναι αυτό που κλείνει τη βαλβίδα, η δύναμη ή η ροπή που εμπλέκεται καθορίζεται από το πόσο συμπιέζεται το ελατήριο της βαλβίδας από την πίεση τροφοδοσίας της βαλβίδας (σύμφωνα με το νόμο του Hooke, F = kX). Εάν η πίεση τροφοδοσίας σας είναι χαμηλή, το ελατήριο δεν θα συμπιεστεί τόσο πολύ, επομένως λιγότερη δύναμη θα είναι διαθέσιμη για να μετακινήσετε τη βαλβίδα όταν χρειάζεται. Αν και δεν περιλαμβάνονται, ορισμένα από τα πράγματα που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά τη δημιουργία του τμήματος βαλβίδας της διαδικασίας δοκιμής απόδειξης δίνονται στον Πίνακα 2.
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-13-2019
