Báo động cảm biến rung cho ＨＯＭＥ ｓｅｃｕｒｉｔｙ

Kiểm tra hiệu chuẩn là một phần không thể thiếu trong việc duy trì tính toàn vẹn an toàn của các hệ thống thiết bị an toàn (SIS) và các hệ thống liên quan đến an toàn (ví dụ: báo động quan trọng, hệ thống phòng cháy chữa cháy & khí, hệ thống liên động thiết bị, v.v.). Kiểm tra hiệu chuẩn là một bài kiểm tra định kỳ nhằm phát hiện các lỗi nguy hiểm, kiểm tra các chức năng liên quan đến an toàn (ví dụ: thiết lập lại, bỏ qua, báo động, chẩn đoán, tắt thủ công, v.v.) và đảm bảo hệ thống đáp ứng các tiêu chuẩn của công ty và bên ngoài. Kết quả kiểm tra hiệu chuẩn cũng là thước đo hiệu quả của chương trình toàn vẹn cơ học SIS và độ tin cậy tại hiện trường của hệ thống.

Quy trình kiểm tra chứng minh bao gồm các bước kiểm tra từ việc xin giấy phép, thông báo và đưa hệ thống ra khỏi dịch vụ để kiểm tra cho đến việc đảm bảo kiểm tra toàn diện, ghi lại quá trình kiểm tra chứng minh và kết quả của quá trình này, đưa hệ thống trở lại hoạt động và đánh giá kết quả kiểm tra hiện tại và kết quả kiểm tra chứng minh trước đó.

Tiêu chuẩn ANSI/ISA/IEC 61511-1, Điều 16, bao gồm thử nghiệm kiểm chứng SIS. Báo cáo kỹ thuật ISA TR84.00.03 – “Tính toàn vẹn cơ học của Hệ thống thiết bị an toàn (SIS)” bao gồm thử nghiệm kiểm chứng và hiện đang được sửa đổi, dự kiến phiên bản mới sẽ sớm ra mắt. Báo cáo kỹ thuật ISA TR96.05.02 – “Thử nghiệm kiểm chứng tại chỗ của van tự động” hiện đang được phát triển.

Báo cáo CRR 428/2002 của HSE Vương quốc Anh – “Nguyên tắc thử nghiệm chứng minh hệ thống thiết bị an toàn trong ngành công nghiệp hóa chất” cung cấp thông tin về thử nghiệm chứng minh và những gì các công ty đang thực hiện tại Vương quốc Anh.

Quy trình kiểm tra chứng minh dựa trên phân tích các chế độ hỏng hóc nguy hiểm đã biết cho từng thành phần trong đường dẫn hành trình chức năng an toàn được trang bị (SIF), chức năng SIF như một hệ thống và cách thức (và liệu có nên) kiểm tra chế độ hỏng hóc nguy hiểm hay không. Việc phát triển quy trình nên bắt đầu trong giai đoạn thiết kế SIF với thiết kế hệ thống, lựa chọn các thành phần và xác định thời điểm và cách thức kiểm tra chứng minh. Các thiết bị SIS có các mức độ khó kiểm tra chứng minh khác nhau phải được xem xét trong quá trình thiết kế, vận hành và bảo trì SIF. Ví dụ, đồng hồ đo lỗ và bộ truyền áp suất dễ kiểm tra hơn lưu lượng kế khối lượng Coriolis, đồng hồ đo từ hoặc cảm biến mức radar qua không khí. Ứng dụng và thiết kế van cũng có thể ảnh hưởng đến tính toàn diện của thử nghiệm kiểm tra chứng minh van để đảm bảo rằng các hỏng hóc nguy hiểm và mới phát sinh do xuống cấp, tắc nghẽn hoặc hỏng hóc phụ thuộc vào thời gian không dẫn đến hỏng hóc nghiêm trọng trong khoảng thời gian kiểm tra đã chọn.

Mặc dù các quy trình kiểm tra hiệu chuẩn thường được xây dựng trong giai đoạn thiết kế SIF, chúng cũng nên được Cơ quan Kỹ thuật SIS tại công trường, Ban Vận hành và các kỹ thuật viên thiết bị sẽ thực hiện kiểm tra xem xét. Phân tích an toàn công việc (JSA) cũng nên được thực hiện. Điều quan trọng là phải có được sự đồng thuận của nhà máy về các thử nghiệm sẽ được thực hiện, thời điểm thực hiện, cũng như tính khả thi về mặt vật lý và an toàn của chúng. Ví dụ, việc chỉ định thử nghiệm từng phần khi nhóm Vận hành không đồng ý thực hiện sẽ không có tác dụng. Chúng tôi cũng khuyến nghị nên để một chuyên gia độc lập (SME) xem xét các quy trình kiểm tra hiệu chuẩn. Các thử nghiệm điển hình cần thiết cho một thử nghiệm hiệu chuẩn toàn bộ chức năng được minh họa trong Hình 1.

Yêu cầu kiểm tra chứng minh chức năng đầy đủ Hình 1: Thông số kỹ thuật kiểm tra chứng minh chức năng đầy đủ cho chức năng thiết bị an toàn (SIF) và hệ thống thiết bị an toàn (SIS) của chức năng đó phải nêu rõ hoặc đề cập đến các bước theo trình tự từ khâu chuẩn bị kiểm tra và quy trình kiểm tra đến thông báo và lập tài liệu.

Hình 1: Thông số kỹ thuật kiểm tra chức năng đầy đủ cho chức năng thiết bị an toàn (SIF) và hệ thống thiết bị an toàn (SIS) của chức năng đó phải nêu rõ hoặc đề cập đến các bước theo trình tự từ khâu chuẩn bị thử nghiệm và quy trình thử nghiệm đến thông báo và lập tài liệu.

Kiểm tra hiệu chuẩn là một hoạt động bảo trì theo kế hoạch, cần được thực hiện bởi nhân viên có năng lực, được đào tạo về kiểm tra SIS, quy trình kiểm tra hiệu chuẩn và các vòng lặp SIS mà họ sẽ kiểm tra. Cần có một buổi hướng dẫn quy trình trước khi thực hiện kiểm tra hiệu chuẩn ban đầu, và sau đó phản hồi cho Cơ quan Kỹ thuật SIS tại hiện trường để cải tiến hoặc sửa chữa.

Có hai chế độ lỗi chính (an toàn hoặc nguy hiểm), được chia thành bốn chế độ—nguy hiểm không phát hiện, nguy hiểm phát hiện (bằng chẩn đoán), an toàn không phát hiện và an toàn phát hiện. Các thuật ngữ lỗi nguy hiểm và lỗi nguy hiểm không phát hiện được sử dụng thay thế cho nhau trong bài viết này.

Trong thử nghiệm chứng minh SIF, chúng tôi chủ yếu quan tâm đến các chế độ lỗi nguy hiểm chưa được phát hiện, nhưng nếu có chẩn đoán người dùng phát hiện lỗi nguy hiểm, các chẩn đoán này nên được kiểm tra chứng minh. Lưu ý rằng không giống như chẩn đoán người dùng, chẩn đoán nội bộ thiết bị thường không thể được người dùng xác thực là hoạt động, và điều này có thể ảnh hưởng đến triết lý kiểm tra chứng minh. Khi công nhận chẩn đoán được tính vào các tính toán SIL, các cảnh báo chẩn đoán (ví dụ: cảnh báo ngoài phạm vi) nên được kiểm tra như một phần của thử nghiệm chứng minh.

Các chế độ lỗi có thể được chia thành các chế độ lỗi được kiểm tra trong quá trình kiểm tra chứng minh, các chế độ lỗi không được kiểm tra, và các lỗi ban đầu hoặc lỗi phụ thuộc thời gian. Một số chế độ lỗi nguy hiểm có thể không được kiểm tra trực tiếp vì nhiều lý do (ví dụ: khó khăn, quyết định kỹ thuật hoặc vận hành, thiếu hiểu biết, năng lực yếu kém, lỗi hệ thống do bỏ sót hoặc vận hành, xác suất xảy ra thấp, v.v.). Nếu có các chế độ lỗi đã biết không được kiểm tra, cần thực hiện bù trừ trong thiết kế thiết bị, quy trình kiểm tra, thay thế hoặc xây dựng lại thiết bị định kỳ, và/hoặc thực hiện kiểm tra suy luận để giảm thiểu ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của SIF do không kiểm tra.

Hỏng hóc ban đầu là trạng thái hoặc điều kiện xuống cấp mà có thể dự đoán một cách hợp lý rằng sẽ xảy ra hỏng hóc nghiêm trọng, nguy hiểm nếu không có hành động khắc phục kịp thời. Chúng thường được phát hiện bằng cách so sánh hiệu suất với các thử nghiệm kiểm chứng chuẩn gần đây hoặc ban đầu (ví dụ: chữ ký van hoặc thời gian phản hồi của van) hoặc bằng cách kiểm tra (ví dụ: cổng quy trình bị tắc). Hỏng hóc ban đầu thường phụ thuộc vào thời gian—thiết bị hoặc cụm lắp ráp càng sử dụng lâu thì càng xuống cấp; các điều kiện tạo điều kiện cho hỏng hóc ngẫu nhiên có khả năng xảy ra cao hơn, cổng quy trình bị tắc hoặc cảm biến tích tụ theo thời gian, tuổi thọ hữu ích đã hết, v.v. Do đó, khoảng thời gian thử nghiệm kiểm chứng càng dài thì khả năng xảy ra hỏng hóc ban đầu hoặc phụ thuộc vào thời gian càng cao. Bất kỳ biện pháp bảo vệ nào chống lại hỏng hóc ban đầu cũng phải được thử nghiệm kiểm chứng (làm sạch cổng, theo dõi nhiệt, v.v.).

Các quy trình phải được viết để kiểm tra bằng chứng cho các lỗi nguy hiểm (chưa được phát hiện). Các kỹ thuật phân tích chế độ và tác động lỗi (FMEA) hoặc phân tích chế độ, tác động và chẩn đoán lỗi (FMEDA) có thể giúp xác định các lỗi nguy hiểm chưa được phát hiện và những điểm cần cải thiện phạm vi kiểm tra bằng chứng.

Nhiều quy trình kiểm tra hiệu chuẩn được viết dựa trên kinh nghiệm và mẫu từ các quy trình hiện có. Các quy trình mới và SIF phức tạp hơn đòi hỏi một phương pháp tiếp cận được thiết kế kỹ lưỡng hơn, sử dụng FMEA/FMEDA để phân tích các lỗi nguy hiểm, xác định quy trình kiểm tra sẽ hoặc sẽ không kiểm tra các lỗi đó, và phạm vi của các bài kiểm tra. Sơ đồ khối phân tích chế độ lỗi ở cấp độ vĩ mô cho một cảm biến được thể hiện trong Hình 2. FMEA thường chỉ cần được thực hiện một lần cho một loại thiết bị cụ thể và được sử dụng lại cho các thiết bị tương tự, cân nhắc đến khả năng dịch vụ quy trình, lắp đặt và kiểm tra tại chỗ của chúng.

Phân tích lỗi cấp độ vĩ mô Hình 2: Sơ đồ khối phân tích chế độ lỗi cấp độ vĩ mô này dành cho cảm biến và bộ truyền áp suất (PT) cho thấy các chức năng chính thường được chia thành nhiều phân tích lỗi vi mô để xác định đầy đủ các lỗi tiềm ẩn cần được xử lý trong các bài kiểm tra chức năng.

Hình 2: Sơ đồ khối phân tích chế độ lỗi cấp độ vĩ mô này dành cho cảm biến và bộ truyền áp suất (PT) cho thấy các chức năng chính thường được chia thành nhiều phân tích lỗi vi mô để xác định đầy đủ các lỗi tiềm ẩn cần được xử lý trong các bài kiểm tra chức năng.

Tỷ lệ phần trăm các lỗi đã biết, nguy hiểm, chưa được phát hiện được kiểm tra bằng chứng được gọi là phạm vi kiểm tra bằng chứng (PTC). PTC thường được sử dụng trong các tính toán SIL để "bù đắp" cho việc không kiểm tra SIF đầy đủ hơn. Mọi người thường lầm tưởng rằng vì họ đã tính đến việc thiếu phạm vi kiểm tra trong tính toán SIL nên họ đã thiết kế được một SIF đáng tin cậy. Sự thật đơn giản là, nếu phạm vi kiểm tra của bạn là 75%, và nếu bạn đưa con số đó vào tính toán SIL và kiểm tra những thứ bạn đang kiểm tra thường xuyên hơn, thì 25% các lỗi nguy hiểm vẫn có thể xảy ra về mặt thống kê. Tôi chắc chắn không muốn nằm trong 25% đó.

Các báo cáo phê duyệt FMEDA và sổ tay hướng dẫn an toàn cho thiết bị thường cung cấp quy trình kiểm tra hiệu chuẩn tối thiểu và phạm vi kiểm tra hiệu chuẩn. Chúng chỉ cung cấp hướng dẫn, chứ không phải tất cả các bước kiểm tra cần thiết cho một quy trình kiểm tra hiệu chuẩn toàn diện. Các loại phân tích lỗi khác, chẳng hạn như phân tích cây lỗi và bảo trì tập trung vào độ tin cậy, cũng được sử dụng để phân tích các lỗi nguy hiểm.

Kiểm tra chứng minh có thể được chia thành kiểm tra chức năng đầy đủ (từ đầu đến cuối) hoặc kiểm tra chức năng một phần (Hình 3). Kiểm tra chức năng một phần thường được thực hiện khi các thành phần của SIF có khoảng thời gian kiểm tra khác nhau trong tính toán SIL không phù hợp với việc ngừng hoạt động hoặc bảo trì dự kiến. Điều quan trọng là các quy trình kiểm tra chứng minh chức năng một phần phải chồng chéo lên nhau để cùng nhau kiểm tra tất cả các chức năng an toàn của SIF. Với kiểm tra chức năng một phần, SIF vẫn được khuyến nghị thực hiện kiểm tra chứng minh toàn diện ban đầu và các kiểm tra tiếp theo trong quá trình bảo trì.

Các bài kiểm tra chứng minh một phần phải được cộng lại Hình 3: Các bài kiểm tra chứng minh một phần kết hợp (phía dưới) phải bao gồm tất cả các chức năng của một bài kiểm tra chứng minh chức năng đầy đủ (phía trên).

Hình 3: Các bài kiểm tra chứng minh một phần kết hợp (phía dưới) phải bao gồm tất cả các chức năng của một bài kiểm tra chứng minh chức năng đầy đủ (phía trên).

Kiểm tra hiệu chuẩn một phần chỉ kiểm tra một phần trăm các chế độ hỏng hóc của thiết bị. Một ví dụ phổ biến là kiểm tra van một phần, trong đó van được di chuyển một lượng nhỏ (10-20%) để xác minh rằng nó không bị kẹt. Kiểm tra hiệu chuẩn này có phạm vi kiểm tra hiệu chuẩn thấp hơn so với kiểm tra hiệu chuẩn ở khoảng thời gian kiểm tra chính.

Quy trình kiểm tra chứng minh có thể khác nhau về độ phức tạp tùy thuộc vào độ phức tạp của SIF và triết lý quy trình kiểm tra của công ty. Một số công ty viết quy trình kiểm tra từng bước chi tiết, trong khi những công ty khác có quy trình khá ngắn gọn. Tham chiếu đến các quy trình khác, chẳng hạn như hiệu chuẩn tiêu chuẩn, đôi khi được sử dụng để giảm quy mô của quy trình kiểm tra chứng minh và giúp đảm bảo tính nhất quán trong quá trình kiểm tra. Một quy trình kiểm tra chứng minh tốt phải cung cấp đủ chi tiết để đảm bảo rằng tất cả các thử nghiệm được thực hiện và ghi chép đúng cách, nhưng không quá chi tiết đến mức khiến các kỹ thuật viên muốn bỏ qua các bước. Việc yêu cầu kỹ thuật viên, người chịu trách nhiệm thực hiện bước kiểm tra, ký tắt bước kiểm tra đã hoàn thành có thể giúp đảm bảo rằng thử nghiệm sẽ được thực hiện chính xác. Việc Giám sát viên thiết bị và đại diện Vận hành ký xác nhận vào bài kiểm tra chứng minh đã hoàn thành cũng sẽ nhấn mạnh tầm quan trọng và đảm bảo bài kiểm tra chứng minh được hoàn thành đúng cách.

Luôn luôn nên mời phản hồi từ kỹ thuật viên để giúp cải thiện quy trình. Sự thành công của quy trình kiểm tra chứng minh phần lớn nằm ở tay kỹ thuật viên, vì vậy rất khuyến khích sự hợp tác.

Hầu hết các thử nghiệm chứng minh thường được thực hiện ngoại tuyến trong quá trình tắt máy hoặc bảo trì. Trong một số trường hợp, thử nghiệm chứng minh có thể được yêu cầu thực hiện trực tuyến trong khi chạy để đáp ứng các tính toán SIL hoặc các yêu cầu khác. Thử nghiệm trực tuyến yêu cầu lập kế hoạch và phối hợp với Vận hành để cho phép thử nghiệm chứng minh được thực hiện an toàn, không làm gián đoạn quy trình và không gây ra chuyến đi giả. Chỉ cần một chuyến đi giả để sử dụng hết tất cả các attaboy của bạn. Trong loại thử nghiệm này, khi SIF không hoàn toàn khả dụng để thực hiện nhiệm vụ an toàn của mình, 61511-1, Điều khoản 11.8.5, nêu rằng "Các biện pháp bù đảm bảo hoạt động an toàn liên tục sẽ được cung cấp theo 11.3 khi SIS đang ở chế độ bỏ qua (sửa chữa hoặc thử nghiệm)." Một quy trình quản lý tình huống bất thường nên đi kèm với quy trình thử nghiệm chứng minh để giúp đảm bảo điều này được thực hiện đúng cách.

Một SIF thường được chia thành ba phần chính: cảm biến, bộ giải logic và các thành phần cuối cùng. Ngoài ra, thường có các thiết bị phụ trợ có thể được kết nối trong mỗi phần này (ví dụ: rào chắn IS, bộ khuếch đại ngắt, rơle xen kẽ, solenoid, v.v.) cũng cần được kiểm tra. Các khía cạnh quan trọng của việc kiểm tra bằng chứng cho từng công nghệ này có thể được tìm thấy trong mục "Kiểm tra cảm biến, bộ giải logic và các thành phần cuối cùng" (bên dưới).

Một số thứ dễ kiểm tra hiệu chuẩn hơn những thứ khác. Nhiều công nghệ lưu lượng và mức hiện đại và một số công nghệ cũ hơn thuộc loại khó hơn. Có thể kể đến một số thiết bị như lưu lượng kế Coriolis, máy đo xoáy, máy đo từ, radar xuyên không, máy đo mức siêu âm và công tắc quy trình tại chỗ. May mắn thay, nhiều thiết bị trong số này hiện đã được cải tiến về chẩn đoán, cho phép cải thiện hiệu quả kiểm tra.

Khó khăn của việc kiểm tra hiệu chuẩn một thiết bị như vậy tại hiện trường phải được xem xét trong thiết kế SIF. Kỹ sư dễ dàng lựa chọn thiết bị SIF mà không cân nhắc kỹ lưỡng những yêu cầu cần thiết để kiểm tra hiệu chuẩn thiết bị, vì họ sẽ không phải là người kiểm tra chúng. Điều này cũng đúng với thử nghiệm một phần hành trình, một cách phổ biến để cải thiện xác suất hỏng hóc trung bình theo yêu cầu (PFDavg) của SIF, nhưng sau này, bộ phận Vận hành nhà máy không muốn thực hiện, và nhiều khi có thể sẽ không thực hiện. Luôn giám sát nhà máy về mặt kỹ thuật của SIF liên quan đến thử nghiệm hiệu chuẩn.

Bài kiểm tra thử nghiệm phải bao gồm việc kiểm tra việc lắp đặt và sửa chữa SIF nếu cần để đáp ứng Điều khoản 16.3.2, Mục 61511-1. Cần có một cuộc kiểm tra cuối cùng để đảm bảo mọi thứ đã được hoàn thiện và kiểm tra lại xem SIF đã được đưa trở lại hoạt động bình thường chưa.

Việc xây dựng và triển khai một quy trình kiểm tra tốt là một bước quan trọng để đảm bảo tính toàn vẹn của SIF trong suốt vòng đời của nó. Quy trình kiểm tra phải cung cấp đầy đủ chi tiết để đảm bảo các thử nghiệm cần thiết được thực hiện và ghi chép một cách nhất quán và an toàn. Các lỗi nguy hiểm chưa được kiểm tra bằng các thử nghiệm kiểm chứng cần được bù trừ để đảm bảo tính toàn vẹn an toàn của SIF được duy trì đầy đủ trong suốt vòng đời của nó.

Viết một quy trình kiểm tra hiệu quả đòi hỏi một cách tiếp cận logic đối với việc phân tích kỹ thuật về các hư hỏng nguy hiểm tiềm ẩn, lựa chọn phương tiện và viết các bước kiểm tra hiệu quả nằm trong khả năng kiểm tra của nhà máy. Trong quá trình này, hãy đảm bảo sự đồng thuận của nhà máy ở mọi cấp độ đối với việc kiểm tra, đồng thời đào tạo kỹ thuật viên thực hiện và ghi chép lại bài kiểm tra hiệu quả, cũng như hiểu rõ tầm quan trọng của bài kiểm tra. Hãy viết hướng dẫn như thể bạn là kỹ thuật viên thiết bị, người sẽ phải thực hiện công việc, và mạng sống của con người phụ thuộc vào việc kiểm tra đúng cách, bởi vì chúng thực sự quan trọng.

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

Một SIF thường được chia thành ba phần chính: cảm biến, bộ giải logic và các thành phần cuối cùng. Ngoài ra, thường có các thiết bị phụ trợ có thể được kết nối trong mỗi phần này (ví dụ: rào chắn IS, bộ khuếch đại ngắt, rơle xen kẽ, solenoid, v.v.) cũng cần được kiểm tra.

Kiểm tra độ tin cậy của cảm biến: Kiểm tra độ tin cậy của cảm biến phải đảm bảo rằng cảm biến có thể cảm nhận biến quy trình trên toàn bộ dải đo và truyền tín hiệu phù hợp đến bộ giải logic SIS để đánh giá. Mặc dù chưa đầy đủ, một số điều cần cân nhắc khi tạo phần cảm biến của quy trình kiểm tra độ tin cậy được trình bày trong Bảng 1.

Kiểm tra hiệu năng bộ giải logic: Khi kiểm tra hiệu năng đầy đủ, vai trò của bộ giải logic trong việc thực hiện hành động an toàn của SIF và các hành động liên quan (ví dụ: báo động, đặt lại, bỏ qua, chẩn đoán người dùng, dự phòng, HMI, v.v.) sẽ được kiểm tra. Các bài kiểm tra hiệu năng từng phần hoặc từng phần phải thực hiện tất cả các bài kiểm tra này như một phần của các bài kiểm tra hiệu năng chồng chéo riêng lẻ. Nhà sản xuất bộ giải logic nên có quy trình kiểm tra hiệu năng được khuyến nghị trong sổ tay hướng dẫn an toàn thiết bị. Nếu không, và ít nhất, nên ngắt nguồn bộ giải logic, và kiểm tra các thanh ghi chẩn đoán, đèn trạng thái, điện áp nguồn, đường truyền và dự phòng của bộ giải logic. Các kiểm tra này nên được thực hiện trước khi kiểm tra hiệu năng đầy đủ.

Đừng cho rằng phần mềm sẽ tốt mãi mãi và logic không cần phải được kiểm tra sau lần kiểm tra chứng minh ban đầu, vì những thay đổi phần mềm và phần cứng không được ghi chép, trái phép và chưa được kiểm tra, cũng như các bản cập nhật phần mềm có thể xâm nhập vào hệ thống theo thời gian và phải được tính đến trong triết lý kiểm tra chứng minh tổng thể của bạn. Việc quản lý nhật ký thay đổi, bảo trì và sửa đổi cần được xem xét lại để đảm bảo chúng được cập nhật và duy trì đúng cách, và nếu có thể, chương trình ứng dụng nên được so sánh với bản sao lưu mới nhất.

Cũng cần phải cẩn thận kiểm tra tất cả các chức năng phụ trợ và chẩn đoán của bộ giải logic người dùng (ví dụ: chức năng giám sát, liên kết truyền thông, thiết bị an ninh mạng, v.v.).

Kiểm tra độ bền của thành phần cuối cùng: Hầu hết các thành phần cuối cùng là van, tuy nhiên, bộ khởi động động cơ thiết bị quay, bộ truyền động tốc độ thay đổi và các thành phần điện khác như tiếp điểm và máy cắt mạch cũng được sử dụng làm thành phần cuối cùng và chế độ hỏng hóc của chúng phải được phân tích và kiểm tra độ bền.

Các chế độ hỏng hóc chính của van là bị kẹt, thời gian phản hồi quá chậm hoặc quá nhanh, và rò rỉ, tất cả đều bị ảnh hưởng bởi giao diện quy trình vận hành của van tại thời điểm ngắt. Mặc dù việc kiểm tra van ở điều kiện vận hành là trường hợp mong muốn nhất, nhưng Ban Vận hành thường phản đối việc ngắt SIF trong khi nhà máy đang vận hành. Hầu hết các van SIS thường được kiểm tra khi nhà máy ngừng hoạt động ở áp suất chênh lệch bằng không, đây là điều kiện vận hành ít đòi hỏi nhất. Người dùng nên lưu ý về trường hợp xấu nhất là áp suất chênh lệch vận hành cũng như các tác động đến sự xuống cấp của van và quy trình, những yếu tố này cần được tính đến khi thiết kế và tính toán kích thước van và bộ truyền động.

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).

Nhiệt độ môi trường cũng có thể ảnh hưởng đến tải trọng ma sát của van, do đó, việc thử nghiệm van trong thời tiết ấm áp thường là tải trọng ma sát ít đòi hỏi nhất khi so sánh với vận hành trong thời tiết lạnh. Do đó, nên cân nhắc thử nghiệm van ở nhiệt độ ổn định để cung cấp dữ liệu nhất quán cho thử nghiệm suy luận nhằm xác định sự suy giảm hiệu suất của van.

Van có bộ định vị thông minh hoặc bộ điều khiển van kỹ thuật số thường có khả năng tạo ra một tín hiệu van có thể được sử dụng để theo dõi sự suy giảm hiệu suất van. Bạn có thể yêu cầu một tín hiệu van cơ sở như một phần của đơn đặt hàng hoặc bạn có thể tạo một tín hiệu trong quá trình kiểm tra ban đầu để làm tín hiệu cơ sở. Tín hiệu van nên được thực hiện cho cả quá trình đóng và mở van. Chẩn đoán van nâng cao cũng nên được sử dụng nếu có. Điều này có thể giúp bạn biết liệu hiệu suất van của bạn có đang suy giảm hay không bằng cách so sánh các tín hiệu van và chẩn đoán trong quá trình kiểm tra tiếp theo với tín hiệu cơ sở. Loại kiểm tra này có thể giúp bù đắp cho việc không kiểm tra van ở áp suất vận hành xấu nhất.

Chữ ký van trong quá trình kiểm tra chứng minh cũng có thể ghi lại thời gian phản hồi bằng dấu thời gian, giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng đồng hồ bấm giờ. Thời gian phản hồi tăng là dấu hiệu của sự xuống cấp của van và tăng tải ma sát để di chuyển van. Mặc dù không có tiêu chuẩn nào về thay đổi thời gian phản hồi của van, nhưng xu hướng thay đổi tiêu cực từ bài kiểm tra chứng minh này sang bài kiểm tra chứng minh khác cho thấy khả năng mất biên độ an toàn và hiệu suất của van. Kiểm tra chứng minh van SIS hiện đại nên bao gồm chữ ký van như một thực hành kỹ thuật tốt.

Áp suất khí cấp cho van cần được đo trong quá trình kiểm tra hiệu chuẩn. Trong khi lò xo van của van hồi lưu lò xo là bộ phận đóng van, lực hoặc mô-men xoắn liên quan được xác định bởi lượng lò xo van bị nén bởi áp suất cung cấp của van (theo Định luật Hooke, F = kX). Nếu áp suất cung cấp thấp, lò xo sẽ không nén đủ, do đó sẽ có ít lực hơn để di chuyển van khi cần thiết. Mặc dù chưa được bao gồm, một số điều cần cân nhắc khi tạo phần van của quy trình kiểm tra hiệu chuẩn được trình bày trong Bảng 2.