I test di prova sono parte integrante del mantenimento dell'integrità della sicurezza dei nostri sistemi strumentati di sicurezza (SIS) e dei sistemi legati alla sicurezza (ad esempio allarmi critici, sistemi antincendio e del gas, sistemi di interblocco strumentati, ecc.). Un test funzionale è un test periodico per rilevare guasti pericolosi, testare funzionalità legate alla sicurezza (ad esempio ripristino, bypass, allarmi, diagnostica, spegnimento manuale, ecc.) e garantire che il sistema soddisfi gli standard aziendali ed esterni. I risultati dei test funzionali sono anche una misura dell'efficacia del programma di integrità meccanica del SIS e dell'affidabilità sul campo del sistema.
Le procedure di test funzionale coprono le fasi del test dall'acquisizione di permessi, all'invio di notifiche e alla messa fuori servizio del sistema per i test, fino alla garanzia di test completi, alla documentazione del test funzionale e dei suoi risultati, alla rimessa in servizio del sistema e alla valutazione dei risultati dei test correnti e delle prove precedenti risultati dei test.
ANSI/ISA/IEC 61511-1, clausola 16, copre i test di prova SIS. Il rapporto tecnico ISA TR84.00.03 – “Mechanical Integrity of Safety Instrumented Systems (SIS)”, copre i test di prova ed è attualmente in fase di revisione con una nuova versione prevista a breve. Il rapporto tecnico ISA TR96.05.02 – “In-situ Proof Testing of Automated Valves” è attualmente in fase di sviluppo.
Il rapporto HSE del Regno Unito CRR 428/2002 – “Principi per i test di prova dei sistemi strumentati di sicurezza nell’industria chimica” fornisce informazioni sui test di prova e su ciò che le aziende stanno facendo nel Regno Unito.
Una procedura di test funzionale si basa sull'analisi delle modalità di guasto pericoloso note per ciascuno dei componenti nel percorso di intervento della funzione strumentata di sicurezza (SIF), sulla funzionalità SIF come sistema e su come (e se) verificare il guasto pericoloso modalità. Lo sviluppo della procedura dovrebbe iniziare nella fase di progettazione del SIF con la progettazione del sistema, la selezione dei componenti e la determinazione di quando e come effettuare i test di prova. Gli strumenti SIS presentano diversi gradi di difficoltà nel test di verifica che devono essere considerati nella progettazione, funzionamento e manutenzione del SIF. Ad esempio, i misuratori ad orifizio e i trasmettitori di pressione sono più facili da testare rispetto ai misuratori di portata massica Coriolis, ai misuratori magnetici o ai sensori di livello radar aerei. L'applicazione e il design della valvola possono anche influenzare la completezza del test di prova della valvola per garantire che guasti pericolosi e incipienti dovuti a degrado, intasamento o guasti dipendenti dal tempo non portino a un guasto critico entro l'intervallo di test selezionato.
Sebbene le procedure di prova funzionale siano generalmente sviluppate durante la fase di ingegneria del SIF, dovrebbero anche essere riviste dall'autorità tecnica SIS del sito, dalle operazioni e dai tecnici dello strumento che effettueranno i test. Dovrebbe essere effettuata anche un'analisi della sicurezza sul lavoro (JSA). È importante ottenere il consenso dell'impianto su quali test verranno eseguiti e quando, e sulla loro fattibilità fisica e di sicurezza. Ad esempio, non è utile specificare il test della corsa parziale quando il gruppo operativo non è d'accordo a farlo. Si consiglia inoltre che le procedure di test di prova siano esaminate da un esperto in materia indipendente (PMI). Il test tipico richiesto per un test funzionale completo è illustrato nella Figura 1.
Requisiti del test funzionale completo Figura 1: Una specifica del test funzionale completo per una funzione strumentata di sicurezza (SIF) e il relativo sistema strumentato di sicurezza (SIS) dovrebbe precisare o fare riferimento ai passaggi in sequenza dalla preparazione del test e dalle procedure di test alle notifiche e alla documentazione .
Figura 1: Una specifica di test funzionale completo per una funzione strumentata di sicurezza (SIF) e il relativo sistema strumentato di sicurezza (SIS) dovrebbe precisare o fare riferimento ai passaggi in sequenza dalla preparazione del test e dalle procedure di test alle notifiche e alla documentazione.
Il test di prova è un'azione di manutenzione pianificata che deve essere eseguita da personale competente formato sui test SIS, sulla procedura di prova e sui circuiti SIS che verranno testati. Dovrebbe essere prevista una guida dettagliata della procedura prima di eseguire il test di prova iniziale e successivamente un feedback all'autorità tecnica SIS del sito per miglioramenti o correzioni.
Esistono due modalità di guasto principali (sicura o pericolosa), suddivise in quattro modalità: pericoloso non rilevato, pericoloso rilevato (dalla diagnostica), sicuro non rilevato e sicuro rilevato. In questo articolo i termini pericolosi e guasti pericolosi non rilevati vengono utilizzati in modo intercambiabile.
Nei test di verifica SIF, siamo interessati principalmente alle modalità di guasto pericolose non rilevate, ma se esiste una diagnostica utente che rileva guasti pericolosi, tale diagnostica dovrebbe essere sottoposta a test di prova. Tieni presente che, a differenza della diagnostica utente, la diagnostica interna del dispositivo in genere non può essere convalidata come funzionale dall'utente e ciò può influenzare la filosofia del test funzionale. Quando nei calcoli SIL viene preso in considerazione il merito della diagnostica, gli allarmi diagnostici (ad esempio gli allarmi fuori range) dovrebbero essere testati come parte del test funzionale.
Le modalità di guasto possono essere ulteriormente suddivise in quelle testate durante un test funzionale, quelle non testate e guasti incipienti o dipendenti dal tempo. Alcune modalità di guasto pericolose potrebbero non essere testate direttamente per vari motivi (ad esempio difficoltà, decisione ingegneristica o operativa, ignoranza, incompetenza, errori sistematici di omissione o commissione, bassa probabilità di accadimento, ecc.). Se sono note modalità di guasto per le quali non verrà effettuato il test, è necessario effettuare una compensazione nella progettazione del dispositivo, nella procedura di test, nella sostituzione o ricostruzione periodica del dispositivo e/o effettuare test inferenziali per ridurre al minimo l'effetto del mancato test sull'integrità del SIF.
Un guasto incipiente è uno stato o una condizione degradante tale per cui si può ragionevolmente prevedere che si verifichi un guasto critico e pericoloso se le azioni correttive non vengono intraprese in modo tempestivo. Solitamente vengono rilevati confrontando le prestazioni con test di prova benchmark recenti o iniziali (ad esempio segni di valvola o tempi di risposta della valvola) o mediante ispezione (ad esempio una porta di processo ostruita). I guasti imminenti dipendono generalmente dal tempo: quanto più a lungo il dispositivo o il gruppo è in servizio, tanto più degradato diventa; le condizioni che facilitano un guasto casuale diventano più probabili, l'ostruzione delle porte del processo o l'accumulo di sensori nel tempo, la durata utile è esaurita, ecc. Pertanto, maggiore è l'intervallo del test funzionale, maggiore è la probabilità di un guasto incipiente o dipendente dal tempo. Anche eventuali protezioni contro i guasti incipienti devono essere testate (spurgo delle porte, tracciamento elettrico, ecc.).
Le procedure devono essere scritte per verificare i guasti pericolosi (non rilevati). Le tecniche di analisi delle modalità di guasto e degli effetti (FMEA) o di analisi delle modalità di guasto, degli effetti e diagnostica (FMEDA) possono aiutare a identificare guasti pericolosi non rilevati e dove è necessario migliorare la copertura dei test funzionali.
Molte procedure di test di prova sono scritte e basate sull'esperienza e su modelli di procedure esistenti. Nuove procedure e SIF più complicati richiedono un approccio più ingegnerizzato che utilizzi FMEA/FMEDA per analizzare i guasti pericolosi, determinare in che modo la procedura di test verificherà o meno tali guasti e la copertura dei test. Nella Figura 2 è mostrato un diagramma a blocchi dell'analisi della modalità di guasto a livello macro per un sensore. La FMEA in genere deve essere eseguita solo una volta per un particolare tipo di dispositivo e riutilizzata per dispositivi simili tenendo in considerazione il servizio di processo, l'installazione e le capacità di test in sito .
Analisi dei guasti a livello macro Figura 2: Questo diagramma a blocchi di analisi della modalità di guasto a livello macro per un sensore e un trasmettitore di pressione (PT) mostra le funzioni principali che verranno generalmente suddivise in molteplici analisi di microguasti per definire completamente i potenziali guasti da affrontare nei test funzionali.
Figura 2: Questo diagramma a blocchi dell'analisi della modalità di guasto a livello macro per un sensore e un trasmettitore di pressione (PT) mostra le principali funzioni che verranno generalmente suddivise in molteplici analisi di microguasti per definire completamente i potenziali guasti da affrontare nei test funzionali.
La percentuale di guasti noti, pericolosi e non rilevati sottoposti a test di prova è chiamata copertura del test di prova (PTC). Il PTC è comunemente utilizzato nei calcoli SIL per “compensare” il mancato test approfondito del SIF. Le persone credono erroneamente che, avendo considerato la mancanza di copertura del test nel calcolo del SIL, abbiano progettato un SIF affidabile. Il semplice fatto è che, se la copertura del test è del 75%, e se si tiene conto di quel numero nel calcolo SIL e si testano cose che si stanno già testando più spesso, statisticamente può ancora verificarsi il 25% dei guasti pericolosi. Di certo non voglio far parte di quel 25%.
I rapporti di approvazione FMEDA e i manuali di sicurezza per i dispositivi in genere forniscono una procedura minima di test di prova e una copertura di test di prova. Questi forniscono solo una guida, non tutte le fasi del test necessarie per una procedura di test funzionale completa. Per analizzare i guasti pericolosi vengono utilizzati anche altri tipi di analisi dei guasti, come l'analisi dell'albero dei guasti e la manutenzione centrata sull'affidabilità.
I test dimostrativi possono essere suddivisi in test funzionali completi (end-to-end) o funzionali parziali (Figura 3). I test funzionali parziali vengono comunemente eseguiti quando i componenti del SIF hanno intervalli di test diversi nei calcoli SIL che non sono in linea con gli arresti o i turnaround pianificati. È importante che le procedure di test di prova funzionale parziale si sovrappongano in modo tale da testare insieme tutta la funzionalità di sicurezza del SIF. Con i test funzionali parziali, è comunque consigliabile che il SIF effettui un test di prova end-to-end iniziale e successivi durante i turnaround.
I test dimostrativi parziali dovrebbero sommarsi Figura 3: I test dimostrativi parziali combinati (in basso) dovrebbero coprire tutte le funzionalità di un test dimostrativo funzionale completo (in alto).
Figura 3: I test dimostrativi parziali combinati (in basso) dovrebbero coprire tutte le funzionalità di un test dimostrativo funzionale completo (in alto).
Un test di prova parziale verifica solo una percentuale delle modalità di guasto di un dispositivo. Un esempio comune è il test della valvola a corsa parziale, in cui la valvola viene spostata leggermente (10-20%) per verificare che non sia bloccata. Questo ha una copertura del test funzionale inferiore rispetto al test funzionale nell'intervallo del test primario.
Le procedure di prova funzionale possono variare in complessità in base alla complessità del SIF e alla filosofia della procedura di prova aziendale. Alcune aziende scrivono procedure di test dettagliate passo dopo passo, mentre altre hanno procedure piuttosto brevi. I riferimenti ad altre procedure, come una calibrazione standard, vengono talvolta utilizzati per ridurre le dimensioni della procedura di prova funzionale e per garantire la coerenza dei test. Una buona procedura di test funzionale dovrebbe fornire dettagli sufficienti per garantire che tutti i test siano eseguiti e documentati correttamente, ma non così tanti dettagli da indurre i tecnici a saltare alcuni passaggi. Il fatto che il tecnico, responsabile dell'esecuzione della fase di test, inizializzi la fase di test completata può contribuire a garantire che il test venga eseguito correttamente. Anche la firma del test di prova completato da parte del supervisore dello strumento e dei rappresentanti delle operazioni ne sottolineerà l'importanza e garantirà un test di prova completato correttamente.
Il feedback dei tecnici dovrebbe essere sempre invitato a contribuire a migliorare la procedura. Il successo di una procedura di test funzionale dipende in gran parte dalle mani dei tecnici, pertanto è altamente raccomandato uno sforzo collaborativo.
La maggior parte dei test di prova vengono generalmente eseguiti offline durante un arresto o un turnaround. In alcuni casi, potrebbe essere necessario eseguire test di prova online durante l'esecuzione per soddisfare i calcoli SIL o altri requisiti. I test online richiedono pianificazione e coordinamento con le operazioni per consentire l'esecuzione del test di prova in modo sicuro, senza sconvolgere il processo e senza causare interventi infondati. Ci vuole solo un viaggio falso per esaurire tutti i tuoi Attaboys. Durante questo tipo di test, quando il SIF non è completamente disponibile per svolgere il proprio compito di sicurezza, la norma 61511-1, clausola 11.8.5, afferma che “Le misure compensative che garantiscono un funzionamento sicuro e continuo devono essere fornite in conformità con 11.3 quando il SIS è in bypass (riparazione o test).” Una procedura di gestione della situazione anomala dovrebbe essere accompagnata dalla procedura di test di prova per garantire che ciò venga eseguito correttamente.
Un SIF è tipicamente suddiviso in tre parti principali: sensori, risolutori logici ed elementi finali. Solitamente esistono anche dispositivi ausiliari che possono essere associati all'interno di ciascuna di queste tre parti (ad esempio barriere IS, amplificatori di sgancio, relè di interposizione, solenoidi, ecc.) che devono essere anch'essi testati. Gli aspetti critici del test di ciascuna di queste tecnologie possono essere trovati nella barra laterale, "Test di sensori, risolutori logici ed elementi finali" (sotto).
Alcune cose sono più facili da provare rispetto ad altre. Molte tecnologie moderne e alcune più vecchie di flusso e livello rientrano nella categoria più difficile. Questi includono misuratori di portata Coriolis, misuratori di vortice, misuratori magnetici, radar attraverso l'aria, livello a ultrasuoni e interruttori di processo in situ, solo per citarne alcuni. Fortunatamente, molti di questi ora dispongono di una diagnostica avanzata che consente test migliori.
La difficoltà di testare un tale dispositivo sul campo deve essere considerata nella progettazione del SIF. È facile per gli ingegneri selezionare i dispositivi SIF senza prendere in seria considerazione ciò che sarebbe necessario per testare il dispositivo, poiché non saranno loro le persone a testarli. Ciò vale anche per il test della corsa parziale, che è un modo comune per migliorare la probabilità media di guasto su richiesta (PFDavg) del SIF, ma in seguito le operazioni dell'impianto non vogliono farlo, e molte volte potrebbero non farlo. Fornire sempre la supervisione dell'impianto dell'ingegneria dei SIF per quanto riguarda i test di prova.
Il test di prova dovrebbe includere un'ispezione dell'installazione del SIF e la riparazione necessaria per soddisfare 61511-1, clausola 16.3.2. Dovrebbe esserci un'ispezione finale per garantire che tutto sia a posto e un doppio controllo che il SIF sia stato correttamente rimesso in servizio.
Scrivere e implementare una buona procedura di test è un passo importante per garantire l’integrità del SIF per tutta la sua vita. La procedura di test dovrebbe fornire dettagli sufficienti per garantire che i test richiesti siano eseguiti e documentati in modo coerente e sicuro. I guasti pericolosi non testati mediante prove funzionali dovrebbero essere compensati per garantire che l'integrità della sicurezza del SIF sia adeguatamente mantenuta per tutta la sua vita.
Scrivere una buona procedura di test funzionale richiede un approccio logico all'analisi ingegneristica dei potenziali guasti pericolosi, selezionando i mezzi e scrivendo le fasi del test funzionale che rientrano nelle capacità di test dell'impianto. Lungo il percorso, ottieni il consenso dell'impianto a tutti i livelli per i test e forma i tecnici a eseguire e documentare il test dimostrativo, nonché a comprendere l'importanza del test. Scrivi le istruzioni come se fossi il tecnico dello strumento che dovrà svolgere il lavoro e come se la vita dipendesse dall'esecuzione corretta dei test, perché è così.
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
Un SIF è tipicamente suddiviso in tre parti principali, sensori, risolutori logici ed elementi finali. Solitamente sono presenti anche dispositivi ausiliari che possono essere associati all'interno di ciascuna di queste tre parti (ad esempio barriere IS, amplificatori di sgancio, relè di interposizione, solenoidi, ecc.) che devono essere testati.
Test di prova del sensore: il test di prova del sensore deve garantire che il sensore possa rilevare la variabile di processo nell'intero intervallo e trasmettere il segnale corretto al risolutore logico SIS per la valutazione. Sebbene non siano inclusivi, alcuni degli aspetti da considerare nella creazione della parte relativa al sensore della procedura di test di prova sono forniti nella Tabella 1.
Test funzionale del risolutore logico: quando viene eseguito il test funzionale completo, viene testata la parte del risolutore logico nell'esecuzione dell'azione di sicurezza del SIF e le azioni correlate (ad esempio allarmi, ripristino, bypass, diagnostica utente, ridondanze, HMI, ecc.). I test di prova funzionali parziali o frammentari devono eseguire tutti questi test come parte dei singoli test di prova sovrapposti. Il produttore del risolutore logico dovrebbe avere una procedura di test funzionale consigliata nel manuale di sicurezza del dispositivo. In caso contrario, come minimo, è necessario spegnere e riaccendere il risolutore logico e controllare i registri diagnostici del risolutore logico, le spie di stato, le tensioni di alimentazione, i collegamenti di comunicazione e la ridondanza. Questi controlli dovrebbero essere eseguiti prima del test funzionale completo.
Non dare per scontato che il software sia valido per sempre e che la logica non debba essere testata dopo il test di prova iniziale poiché modifiche software e hardware non documentate, non autorizzate e non testate e aggiornamenti software possono insinuarsi nei sistemi nel tempo e devono essere presi in considerazione nel tuo totale filosofia del test dimostrativo. La gestione dei registri di modifica, manutenzione e revisione dovrebbe essere rivista per garantire che siano aggiornati e adeguatamente mantenuti e, se possibile, il programma applicativo dovrebbe essere confrontato con l'ultimo backup.
Occorre inoltre prestare attenzione a testare tutte le funzioni ausiliarie e diagnostiche del risolutore logico dell'utente (ad esempio watchdog, collegamenti di comunicazione, dispositivi di sicurezza informatica, ecc.).
Test di prova dell'elemento finale: la maggior parte degli elementi finali sono valvole, tuttavia, come elementi finali vengono utilizzati anche avviatori di motori di apparecchiature rotanti, azionamenti a velocità variabile e altri componenti elettrici come contattori e interruttori automatici e le loro modalità di guasto devono essere analizzate e testate.
Le principali modalità di guasto delle valvole sono il blocco, il tempo di risposta troppo lento o troppo veloce e le perdite, tutti fattori influenzati dall'interfaccia del processo operativo della valvola al momento dell'intervento. Anche se testare la valvola in condizioni operative è il caso più auspicabile, il reparto Operations è generalmente contrario all'intervento del SIF mentre l'impianto è in funzione. La maggior parte delle valvole SIS vengono generalmente testate mentre l'impianto è fermo a pressione differenziale pari a zero, che è la condizione operativa meno impegnativa. L'utente deve essere consapevole della pressione differenziale operativa nel caso peggiore e degli effetti di degrado della valvola e del processo, che devono essere presi in considerazione nella progettazione e nel dimensionamento della valvola e dell'attuatore.
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).
Anche le temperature ambientali possono influenzare i carichi di attrito delle valvole, pertanto testare le valvole in climi caldi sarà generalmente il carico di attrito meno impegnativo rispetto al funzionamento in climi freddi. Di conseguenza, si dovrebbe prendere in considerazione il test di prova delle valvole a una temperatura costante per fornire dati coerenti per test inferenziali per la determinazione del degrado delle prestazioni della valvola.
Le valvole dotate di posizionatori intelligenti o di un regolatore digitale per valvole generalmente hanno la capacità di creare una firma della valvola che può essere utilizzata per monitorare il degrado delle prestazioni della valvola. È possibile richiedere una firma di riferimento della valvola come parte dell'ordine di acquisto oppure è possibile crearne una durante il test di prova iniziale che funga da riferimento. La firma della valvola deve essere eseguita sia per l'apertura che per la chiusura della valvola. Se disponibile, è necessario utilizzare anche la diagnostica avanzata delle valvole. Ciò può aiutarti a capire se le prestazioni della tua valvola si stanno deteriorando confrontando le firme e la diagnostica della valvola di prova successiva con il tuo riferimento. Questo tipo di test può aiutare a compensare il mancato test della valvola alle pressioni di esercizio peggiori.
La firma della valvola durante un test di prova può anche essere in grado di registrare il tempo di risposta con timestamp, eliminando la necessità di un cronometro. Un tempo di risposta maggiore è un segno di deterioramento della valvola e di un aumento del carico di attrito per spostare la valvola. Sebbene non esistano standard relativi alle modifiche del tempo di risposta della valvola, un modello negativo di modifiche da un test di prova all'altro è indicativo della potenziale perdita del margine di sicurezza e delle prestazioni della valvola. I moderni test di prova delle valvole SIS dovrebbero includere una firma della valvola come questione di buona pratica ingegneristica.
La pressione di alimentazione dell'aria dello strumento della valvola deve essere misurata durante un test di prova. Mentre la molla della valvola per una valvola con ritorno a molla è ciò che chiude la valvola, la forza o coppia coinvolta è determinata da quanto la molla della valvola viene compressa dalla pressione di alimentazione della valvola (secondo la legge di Hooke, F = kX). Se la pressione di alimentazione è bassa, la molla non si comprimerà tanto, quindi sarà disponibile meno forza per spostare la valvola quando necessario. Sebbene non siano inclusivi, alcuni degli aspetti da considerare nella creazione della parte relativa alla valvola della procedura di prova funzionale sono riportati nella Tabella 2.
Orario di pubblicazione: 13 novembre 2019
