Báo động cảm biến rung cho ＨＯＭＥ ｓｅｃｕｒｉｔｙ

Kiểm tra độ tin cậy 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 khẩn cấp, hệ thống báo cháy & khí gas, hệ thống khóa liên động có thiết bị đo, v.v.). Kiểm tra độ tin cậy là một thử nghiệm định kỳ để phát hiện các lỗi nguy hiểm, kiểm tra chức năng liên quan đến an toàn (ví dụ: thiết lập lại, bỏ qua, báo động, chẩn đoán, tắt máy thủ công, v.v.) và đảm bảo hệ thống đáp ứng các tiêu chuẩn của công ty và bên ngoài. Kết quả của việc kiểm tra độ tin cậy cũng là thước đo hiệu quả của chương trình đảm bảo tính toàn vẹn cơ học của SIS và độ tin cậy thực tế của hệ thống.

Quy trình kiểm thử chứng minh bao gồm các bước kiểm thử từ việc xin giấy phép, thông báo và tạm ngừng hoạt động hệ thống để kiểm thử, đến việc đảm bảo kiểm thử toàn diện, ghi chép lại quá trình kiểm thử chứng minh và kết quả, đưa hệ thống trở lại hoạt động và đánh giá kết quả kiểm thử hiện tại cũng như kết quả kiểm thử chứng minh trước đó.

Tiêu chuẩn ANSI/ISA/IEC 61511-1, Điều khoản 16, đề cập đến thử nghiệm chứng minh SIS. Báo cáo kỹ thuật ISA TR84.00.03 – “Tính toàn vẹn cơ học của hệ thống thiết bị an toàn (SIS)” đề cập đến thử nghiệm chứng minh và hiện đang được sửa đổi, dự kiến ​​phiên bản mới sẽ sớm được phát hành. Báo cáo kỹ thuật ISA TR96.05.02 – “Thử nghiệm chứng minh tại chỗ đối với van tự động” hiện đang được phát triển.

Báo cáo CRR 428/2002 của Cơ quan An toàn và Sức khỏe Môi trường Anh (UK HSE) – “Nguyên tắc kiểm tra độ an toàn của hệ thống thiết bị đo lường trong ngành công nghiệp hóa chất” cung cấp thông tin về việc kiểm tra độ an toàn và những gì các công ty đang thực hiện tại Vương quốc Anh.

Quy trình kiểm tra độ tin cậy dựa trên việc phân tích các chế độ hỏng hóc nguy hiểm đã biết của từng thành phần trong đường dẫn ngắt chức năng an toàn (SIF), chức năng của SIF như một hệ thống, và cách thức (và liệu có nên) kiểm tra chế độ hỏng hóc nguy hiểm đó. Việc phát triển quy trình nên bắt đầu từ 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 độ tin cậy. Các thiết bị SIS có mức độ khó kiểm tra độ tin cậy khác nhau cần được xem xét trong thiết kế, vận hành và bảo trì SIF. Ví dụ, đồng hồ đo lưu lượng kiểu lỗ và bộ truyền áp suất dễ kiểm tra hơn so với đồng hồ đo lưu lượng khối Coriolis, đồng hồ đo từ tính hoặc cảm biến mức radar xuyên không khí. Ứng dụng và thiết kế van cũng có thể ảnh hưởng đến tính toàn diện của việc kiểm tra độ tin cậy của van để đảm bảo rằng các hỏng hóc nguy hiểm và mới phát sinh do suy giảm, tắc nghẽn hoặc hỏng hóc theo thời gian không dẫn đến hỏng hóc nghiêm trọng trong khoảng thời gian kiểm tra đã chọn.

Mặc dù các quy trình kiểm tra chứng minh thường được phát triển trong giai đoạn thiết kế SIF, chúng cũng cần được xem xét bởi Cơ quan Kỹ thuật SIS tại chỗ, bộ phận Vận hành và các kỹ thuật viên thiết bị sẽ thực hiện việc kiểm tra. Phân tích an toàn công việc (JSA) cũng cần được thực hiện. Điều quan trọng là phải nhận được sự đồng thuận của nhà máy về những thử nghiệm nào sẽ được thực hiện và khi nào, cũng như tính khả thi về mặt vật lý và an toàn của chúng. Ví dụ, sẽ không có ích gì khi chỉ định thử nghiệm hành trình một phần nếu nhóm Vận hành không đồng ý thực hiện. Cũng nên khuyến nghị rằng các quy trình kiểm tra chứng minh nên được xem xét bởi một chuyên gia độc lập (SME). Các thử nghiệm điển hình cần thiết cho một thử nghiệm chứng minh chức năng đầy đủ được minh họa trong Hình 1.

Yêu cầu kiểm tra chứng minh chức năng đầy đủ Hình 1: Bản đặc tả kiểm tra chứng minh chức năng đầy đủ cho một chức năng an toàn được trang bị (SIF) và hệ thống an toàn được trang bị (SIS) của nó cần nêu rõ hoặc đề cập đến các bước theo trình tự từ khâu chuẩn bị và quy trình thử nghiệm đến thông báo và lập tài liệu.

Hình 1: Bản đặc tả kiểm thử chứng minh đầy đủ chức năng cho một chức năng an toàn được trang bị thiết bị (SIF) và hệ thống an toàn được trang bị thiết bị (SIS) của nó cần nêu rõ hoặc đề cập đến các bước theo trình tự từ khâu chuẩn bị và quy trình kiểm thử đến thông báo và lập tài liệu.

Kiểm tra xác nhận 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 hệ thống an toàn thông minh (SIS), quy trình xác nhận và các vòng lặp SIS mà họ sẽ kiểm tra. Cần có một buổi hướng dẫn chi tiết về quy trình trước khi thực hiện kiểm tra xác nhận ban đầu, và phản hồi cho Cơ quan Kỹ thuật SIS tại địa điểm đó sau đó để cải tiến hoặc sửa chữa.

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

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

Các dạng lỗi có thể được chia nhỏ hơn nữa thành các dạng lỗi đã được kiểm tra trong quá trình thử nghiệm, các dạng lỗi chưa được kiểm tra, và các lỗi tiềm ẩn hoặc lỗi phụ thuộc thời gian. Một số dạng 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, thiếu năng lực, lỗi hệ thống do bỏ sót hoặc cố ý, xác suất xảy ra thấp, v.v.). Nếu có các dạng lỗi đã biết mà không được kiểm tra, cần phải có biện pháp bù trừ trong thiết kế thiết bị, quy trình thử nghiệm, thay thế hoặc sửa chữa thiết bị định kỳ, và/hoặc cần thực hiện thử nghiệm suy luận để giảm thiểu ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của SIF do việc không kiểm tra.

Lỗi tiềm ẩn là trạng thái hoặc điều kiện suy giảm đến mức có thể xảy ra lỗi nghiêm trọng, nguy hiểm nếu không có biện pháp khắc phục kịp thời. Chúng thường được phát hiện bằng cách so sánh hiệu suất với các thử nghiệm chuẩn gần đây hoặc ban đầu (ví dụ: đặc trưng van hoặc thời gian phản hồi của van) hoặc bằng cách kiểm tra (ví dụ: cổng xử lý bị tắc). Lỗi tiềm ẩn thường phụ thuộc vào thời gian – thiết bị hoặc cụm thiết bị càng hoạt động lâu thì càng bị suy giảm; các điều kiện tạo điều kiện cho lỗi ngẫu nhiên trở nên dễ xảy ra hơn, tắc nghẽn cổng xử lý hoặc tích tụ cảm biến theo thời gian, tuổi thọ hữu ích đã hết, v.v. Do đó, khoảng thời gian thử nghiệm càng dài thì khả năng xảy ra lỗi tiềm ẩn hoặc lỗi phụ thuộc vào thời gian càng cao. Bất kỳ biện pháp bảo vệ nào chống lại lỗi tiềm ẩn cũng phải được thử nghiệm (làm sạch cổng, gia nhiệt, v.v.).

Cần phải lập ra các quy trình để kiểm tra xác nhận các lỗi nguy hiểm (chưa được phát hiện). Các kỹ thuật phân tích chế độ lỗi và ảnh hưởng (FMEA) hoặc phân tích chế độ lỗi, ảnh hưởng và chẩn đoán (FMEDA) có thể giúp xác định các lỗi nguy hiểm chưa được phát hiện và những vị trí cần cải thiện phạm vi kiểm tra xác nhận.

Nhiều quy trình kiểm thử được viết dựa trên kinh nghiệm và các mẫu từ các quy trình hiện có. Các quy trình mới và các SIF phức tạp hơn đòi hỏi một cách tiếp cận kỹ thuật hơn bằng cách sử dụng FMEA/FMEDA để phân tích các lỗi nguy hiểm, xác định cách thức quy trình kiểm thử sẽ hoặc sẽ không kiểm tra các lỗi đó, và phạm vi bao phủ 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, có xem xét đến quy trình vận hành, lắp đặt và khả năng kiểm tra tại chỗ của chúng.

Phân tích lỗi ở cấp độ vĩ mô Hình 2: Sơ đồ khối phân tích chế độ lỗi ở cấp độ vĩ mô này cho cảm biến và bộ truyền áp suất (PT) cho thấy các chức năng chính thường sẽ được chia nhỏ thành nhiều phân tích lỗi vi mô để xác định đầy đủ các lỗi tiềm ẩn cần được giải quyết trong các thử nghiệm chức năng.

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

Tỷ lệ phần trăm các lỗi nguy hiểm, chưa được phát hiện nhưng đã được kiểm tra xác nhận được gọi là độ phủ kiểm tra xác nhận (PTC). PTC thường được sử dụng trong các tính toán SIL để "bù đắp" cho việc không kiểm tra đầy đủ hơn chức năng an toàn (SIF). Mọi người thường nhầm tưởng rằng vì họ đã xem xét đến việc thiếu độ phủ kiểm tra trong tính toán SIL của mình, nên họ đã thiết kế được một SIF đáng tin cậy. Thực tế đơn giản là, nếu độ phủ kiểm tra của bạn là 75%, và nếu bạn đã tính con số đó vào tính toán SIL của mình và kiểm tra những thứ bạn đã kiểm tra thường xuyên hơn, thì về mặt thống kê, 25% các lỗi nguy hiểm vẫn có thể xảy ra. Chắc chắn tôi không muốn nằm trong số 25% đó.

Các báo cáo phê duyệt FMEDA và sổ tay an toàn cho các thiết bị thường cung cấp quy trình kiểm tra tối thiểu và phạm vi kiểm tra. Chúng chỉ mang tính hướng dẫn, chứ không phải tất cả các bước kiểm tra cần thiết cho một quy trình kiểm tra 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.

Các bài 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 các khoảng thời gian kiểm tra khác nhau trong tính toán SIL không trùng khớp với các đợt ngừng hoạt động hoặc bảo trì theo kế hoạch. Điều quan trọng là các quy trình kiểm tra chứng minh chức năng một phần phải chồng chéo nhau để cùng nhau kiểm tra tất cả các chức năng an toàn của SIF. Với kiểm tra chức năng một phần, vẫn nên khuyến nghị rằng SIF cần được kiểm tra chứng minh từ đầu đến cuối ban đầu, và các lần kiểm tra tiếp theo trong các đợt bảo trì.

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

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

Kiểm thử một phần chỉ kiểm tra một tỷ lệ phần trăm các chế độ lỗi của thiết bị. Một ví dụ phổ biến là kiểm tra van hành trình một phần, trong đó van được di chuyển một lượng nhỏ (10-20%) để xác minh rằng nó không bị kẹt. Điều này có độ bao phủ kiểm thử thấp hơn so với kiểm thử ở khoảng thời gian kiểm tra chính.

Các quy trình kiểm định có thể khác nhau về độ phức tạp tùy thuộc vào độ phức tạp của hệ thống SIF và triết lý quy trình kiểm định của công ty. Một số công ty viết các quy trình kiểm định chi tiết từng bước, trong khi những công ty khác lại có các quy trình khá ngắn gọn. Việc tham khảo các quy trình khác, chẳng hạn như hiệu chuẩn tiêu chuẩn, đôi khi được sử dụng để giảm kích thước của quy trình kiểm định và giúp đảm bảo tính nhất quán trong thử nghiệm. Một quy trình kiểm định tốt cần cung cấp đủ chi tiết để đảm bảo tất cả các thử nghiệm được thực hiện và ghi chép đúng cách, nhưng không quá nhiều chi tiết đến mức khiến các kỹ thuật viên muốn bỏ qua các bước. Việc kỹ thuật viên chịu trách nhiệm thực hiện bước thử nghiệm ký tên xác nhận vào bước thử nghiệm đã hoàn thành có thể giúp đảm bảo rằng thử nghiệm sẽ được thực hiện chính xác. Việc ký xác nhận của Giám sát viên thiết bị và đại diện vận hành đối với quy trình kiểm định đã hoàn thành cũng sẽ nhấn mạnh tầm quan trọng và đảm bảo một quy trình kiểm định được hoàn thành đúng cách.

Nên luôn luôn lắng nghe ý kiến ​​phản hồi từ kỹ thuật viên để giúp cải thiện quy trình. Sự thành công của quy trình kiểm thử phụ thuộc rất nhiều vào kỹ năng của kỹ thuật viên, vì vậy, sự hợp tác chặt chẽ giữa các kỹ thuật viên là rất cần thiết.

Hầu hết các thử nghiệm kiểm chứng thường được thực hiện ngoại tuyến trong thời gian ngừng hoạt động hoặc bảo trì. Trong một số trường hợp, thử nghiệm kiểm chứng có thể cần được thực hiện trực tuyến trong khi vận hành để đáp ứng các tính toán SIL hoặc các yêu cầu khác. Thử nghiệm trực tuyến đòi hỏi phải lập kế hoạch và phối hợp với bộ phận Vận hành để cho phép thử nghiệm kiểm chứng được thực hiện một cách an toàn, không gây gián đoạn quy trình và không gây ra sự cố ngắt mạch không cần thiết. Chỉ cần một sự cố ngắt mạch không cần thiết cũng đủ để làm mất hết thành tích của bạn. Trong loại thử nghiệm này, khi SIF không hoàn toàn khả dụng để thực hiện nhiệm vụ an toàn của nó, điều khoản 11.8.5 của tiêu chuẩn 61511-1 quy định rằng “Các biện pháp bù trừ đảm bảo hoạt động an toàn liên tục phải được cung cấp theo điều 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 được thực hiện cùng với quy trình thử nghiệm kiểm chứng để giúp đảm bảo việc này được thực hiện đúng cách.

Một SIF thường được chia thành ba phần chính: cảm biến, bộ giải logic và các phần tử cuối cùng. Thông thường cũng có các thiết bị phụ trợ có thể được liên kết trong mỗi phần này (ví dụ: bộ chắn IS, bộ khuếch đại ngắt mạch, rơle trung gian, nam châm điện, v.v.) cũng cần được kiểm tra. Các khía cạnh quan trọng của việc kiểm thử chứng minh từng công nghệ này có thể được tìm thấy trong phần phụ lục, “Kiểm thử cảm biến, bộ giải logic và các phần tử cuối cùng” (bên dưới).

Một số thứ dễ kiểm tra hơn những thứ khác. Nhiều công nghệ đo lưu lượng và mức hiện đại và một vài công nghệ cũ hơn thuộc loại khó kiểm tra hơn. Chúng bao gồm lưu lượng kế Coriolis, lưu lượng kế xoáy, lưu lượng kế từ tính, radar xuyên không khí, cảm biến mức siêu âm và các công tắc quy trình tại chỗ, cùng một số thiết bị khác. May mắn thay, nhiều thiết bị trong số này hiện đã được nâng cấp khả năng chẩn đoán, cho phép kiểm tra tốt hơn.

Khó khăn trong việc kiểm tra thực địa một thiết bị như vậy cần được xem xét trong thiết kế SIF. Bộ phận kỹ thuật dễ dàng lựa chọn các thiết bị SIF mà không cân nhắc kỹ lưỡng những gì cần thiết để kiểm tra thực địa thiết bị, vì họ không phải là người trực tiếp thực hiện việc kiểm tra. Điều này cũng đúng với việc kiểm tra hành trình một phần, một cách phổ biến để cải thiện xác suất hỏng hóc trung bình khi vận hành (PFDavg) của SIF, nhưng sau này bộ phận vận hành nhà máy lại không muốn thực hiện, và nhiều khi có thể sẽ không thực hiện. Luôn luôn cần có sự giám sát của nhà máy đối với công tác thiết kế SIF liên quan đến việc kiểm tra thực địa.

Bài kiểm tra chứng nhận cần bao gồm việc kiểm tra việc lắp đặt và sửa chữa hệ thống SIF nếu cần thiết để đáp ứng Điều khoản 16.3.2 của tiêu chuẩn 61511-1. Cần có một cuộc kiểm tra cuối cùng để đảm bảo mọi thứ được hoàn thiện và kiểm tra kỹ lưỡng lại xem hệ thống SIF đã được đưa trở lại hoạt động đúng cách hay chưa.

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

Việc viết một quy trình kiểm thử chứng minh tốt đòi hỏi một cách tiếp cận logic đối với việc phân tích kỹ thuật các lỗi nguy hiểm tiềm tàng, lựa chọn phương tiện và viết các bước kiểm thử chứng minh nằm trong khả năng kiểm thử của nhà máy. Trong quá trình đó, cần có sự đồng thuận ở tất cả các cấp trong nhà máy đối với việc kiểm thử và đào tạo các kỹ thuật viên để thực hiện và ghi lại kết quả kiểm thử chứng minh cũng như hiểu được tầm quan trọng của việc kiểm thử. Hãy viết hướng dẫn như thể bạn là kỹ thuật viên thiết bị sẽ phải thực hiện công việc đó, và rằng tính mạng con người phụ thuộc vào việc kiểm thử đúng cách, bởi vì thực tế là như vậy.

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 hệ thống SIF thường được chia thành ba phần chính: cảm biến, bộ giải logic và các phần tử cuối cùng. Thông thường cũng có các thiết bị phụ trợ được liên kết trong mỗi phần này (ví dụ: bộ chắn IS, bộ khuếch đại ngắt mạch, rơle trung gian, nam châm điện, v.v.) mà cũng cần được kiểm tra.

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

Kiểm tra xác nhận bộ giải logic: Khi thực hiện kiểm tra xác nhận chức 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 kiểm tra xác nhận chức năng một phần hoặc rời rạc phải hoàn thành tất cả các bài kiểm tra này như một phần của các bài kiểm tra xác nhận chồng chéo riêng lẻ. Nhà sản xuất bộ giải logic nên có quy trình kiểm tra xác nhận được khuyến nghị trong sổ tay an toàn thiết bị. Nếu không và tối thiểu, cần phải khởi động lại nguồn điện của bộ giải logic, và kiểm tra các thanh ghi chẩn đoán của bộ giải logic, đèn báo trạng thái, điện áp nguồn, liên kết truyền thông và tính năng dự phòng. Các kiểm tra này nên được thực hiện trước khi kiểm tra xác nhận chức năng đầy đủ.

Đừng cho rằng phần mềm sẽ hoạt động tốt mãi mãi và logic không cần phải được kiểm tra lại sau lần kiểm thử ban đầu, vì những thay đổi và cập nhật phần mềm không được ghi chép, không được phép và chưa được kiểm thử có thể xâm nhập vào hệ thống theo thời gian và cần được tính đến trong triết lý kiểm thử tổng thể của bạn. Việc quản lý nhật ký thay đổi, bảo trì và sửa đổi cần được xem xét 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.

Cần đặc biệt chú ý kiểm tra tất cả các chức năng phụ trợ và chẩn đoán của bộ giải logic người dùng (ví dụ: bộ giám sát, liên kết truyền thông, thiết bị an ninh mạng, v.v.).

Kiểm tra độ bền của các bộ phận cuối cùng: Hầu hết các bộ phận cuối cùng là van, tuy nhiên, bộ khởi động động cơ thiết bị quay, bộ điều khiển tốc độ biến đổi và các linh kiện điện khác như công tắc tơ và cầu dao cũng được sử dụng làm bộ phận cuối cùng và các chế độ hỏng hóc của chúng phải được phân tích và kiểm tra độ bền.

Các lỗi thường gặp nhất 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 kích hoạt. Mặc dù việc kiểm tra van trong điều kiện vận hành là lý tưởng nhất, nhưng bộ phận Vận hành thường phản đối việc kích hoạt hệ thống SIF khi nhà máy đang hoạt động. 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 khắc nghiệt nhất. Người sử dụng cần lưu ý đến áp suất chênh lệch vận hành trong trường hợp xấu nhất và các tác động làm suy giảm hiệu suất của van và quy trình, những yếu tố này cần được tính đến trong thiết kế và tính toán kích thước của 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 sẽ tạo ra tải trọng ma sát ít khắc nghiệt nhất so với khi vận hành trong thời tiết lạnh. Kết quả là, cần xem xét việc thử nghiệm van ở nhiệt độ ổn định để cung cấp dữ liệu nhất quán cho việc thử nghiệm suy luận nhằm xác định sự suy giảm hiệu suất của van.

Các van có bộ định vị thông minh hoặc bộ điều khiển van kỹ thuật số thường có khả năng tạo ra "chữ ký van" có thể được sử dụng để theo dõi sự suy giảm hiệu suất của van. Bạn có thể yêu cầu chữ ký van cơ bản trong đơn đặt hàng hoặc tự tạo một chữ ký trong quá trình thử nghiệm ban đầu để làm cơ sở so sánh. Chữ ký van nên được thực hiện cho cả quá trình mở và đóng van. Nên sử dụng cả chức năng chẩn đoán van nâng cao 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 chữ ký van và chẩn đoán trong các lần thử nghiệm tiếp theo với chữ ký cơ bản. Loại thử nghiệm này có thể giúp bù đắp cho việc không thử nghiệm van ở áp suất vận hành tồi tệ nhất.

Trong quá trình thử nghiệm độ kín, tín hiệu đặc trưng của van cũng có thể ghi lại thời gian phản hồi kèm theo dấu thời gian, loại bỏ nhu cầu sử dụng đồng hồ bấm giờ. Thời gian phản hồi tăng lên là dấu hiệu cho thấy van bị xuống cấp và tải trọng ma sát để vận hành van tăng lên. Mặc dù không có tiêu chuẩn nào về sự thay đổi thời gian phản hồi của van, nhưng xu hướng thay đổi tiêu cực từ lần thử nghiệm độ kín này đến lần thử nghiệm độ kín khác cho thấy khả năng van bị mất biên độ an toàn và hiệu suất. Thử nghiệm độ kín van SIS hiện đại nên bao gồm việc ghi lại tín hiệu đặc trưng của van như một thực tiễn kỹ thuật tốt.

Áp suất khí cấp cho van cần được đo trong quá trình thử nghiệm. Trong khi lò xo van đối với van hồi lò xo là bộ phận đóng van, lực hoặc mô-men xoắn liên quan được xác định bởi mức độ nén của lò xo van do áp suất cấp cho van (theo định luật Hooke, F = kX). Nếu áp suất cấp thấp, lò xo sẽ ​​không bị nén nhiều, do đó lực cần thiết để di chuyển van khi cần thiết sẽ ít hơn. Mặc dù không đầy đủ, một số điều cần xem xét khi tạo phần van của quy trình thử nghiệm được đưa ra trong Bảng 2.