Todistestaus on olennainen osa turvajärjestelmiemme (SIS) ja turvallisuuteen liittyvien järjestelmien (esim. kriittiset hälytykset, palo- ja kaasujärjestelmät, instrumentoidut lukitusjärjestelmät jne.) turvallisuuden eheyden ylläpitoa. Todistestaus on säännöllinen testi, jolla havaitaan vaarallisia vikoja, testataan turvallisuuteen liittyviä toimintoja (esim. nollaus, ohitukset, hälytykset, diagnostiikka, manuaalinen sammutus jne.) ja varmistetaan, että järjestelmä täyttää yrityksen ja ulkoiset standardit. Todistestauksen tulokset mittaavat myös SIS-järjestelmän mekaanisen eheyden valvontaohjelman tehokkuutta ja järjestelmän kenttäluotettavuutta.
Todennäköisyystestausmenettelyt kattavat testausvaiheet lupien hankkimisesta ilmoitusten tekemiseen ja järjestelmän käytöstä poistamiseen testausta varten, kattavan testauksen varmistamiseen, todennäköisyystestin ja sen tulosten dokumentointiin, järjestelmän uudelleenkäyttöönottoon sekä nykyisten ja aiempien testitulosten arviointiin.
ANSI/ISA/IEC 61511-1, kohta 16, käsittelee SIS-turvallisuustestausta. ISA:n tekninen raportti TR84.00.03 – ”Turvallisuusinstrumentoitujen järjestelmien mekaaninen eheys” käsittelee turvallisuustestausta ja on parhaillaan tarkistettavana, ja uuden version odotetaan julkaistavan pian. ISA:n tekninen raportti TR96.05.02 – ”Automaattisten venttiilien paikan päällä tapahtuva testaus” on parhaillaan kehitteillä.
Yhdistyneen kuningaskunnan työterveys- ja työturvallisuusviraston (HSE) raportti CRR 428/2002 – ”Kemianteollisuuden turvallisuusinstrumentoitujen järjestelmien testausperiaatteet” tarjoaa tietoa testausmenetelmistä ja siitä, mitä yritykset tekevät Yhdistyneessä kuningaskunnassa.
Turvallisuustestausmenetelmä perustuu turvallisuusinstrumentoidun toiminnon (SIF) laukaisureitin kunkin komponentin tunnettujen vaarallisten vikaantumismuotojen analyysiin, SIF:n toiminnallisuuteen järjestelmänä sekä siihen, miten (ja jos) vaarallista vikaantumismuotoa testataan. Menettelyn kehittäminen tulisi aloittaa SIF-suunnitteluvaiheessa järjestelmän suunnittelulla, komponenttien valinnalla sekä testausajankohdan ja -tavan määrittämisellä. SIS-instrumenteilla on vaihtelevat testausvaikeudet, jotka on otettava huomioon SIF-suunnittelussa, käytössä ja huollossa. Esimerkiksi aukkomittarit ja paineanturit on helpompi testata kuin Coriolis-massavirtausmittarit, magneettimittarit tai ilmassa kulkevat tutkapinta-anturit. Sovellus ja venttiilin suunnittelu voivat myös vaikuttaa venttiilin kestotestin kattavuuteen sen varmistamiseksi, että vaaralliset ja alkavat viat, jotka johtuvat hajoamisesta, tukkeutumisesta tai ajasta riippuvista vioista, eivät johda kriittiseen vikaantumisen valitun testivälin sisällä.
Vaikka kestävyyskoemenettelyt kehitetään tyypillisesti SIF-suunnitteluvaiheessa, ne tulisi myös tarkistaa työmaan SIS:n teknisen viranomaisen, operatiivisen osaston ja testausta suorittavien instrumenttiteknikkojen toimesta. Myös työturvallisuusanalyysi (JSA) tulisi tehdä. On tärkeää saada laitoksen suostumus siitä, mitä testejä tehdään ja milloin, sekä niiden fyysisestä ja turvallisuusteknisyydestä. Esimerkiksi ei ole hyvä määrittää osaiskukoetta, jos operatiivinen ryhmä ei suostu siihen. On myös suositeltavaa, että riippumaton asiantuntija (SME) tarkistaa kestävyyskoemenettelyt. Täyden toiminnan kestävyyskokeessa vaadittava tyypillinen testaus on esitetty kuvassa 1.
Täyden toiminnan kestävyystestausvaatimukset Kuva 1: Turvallisuusinstrumentoidun toiminnon (SIF) ja sen turvainstrumentoidun järjestelmän (SIS) täyden toiminnan kestävyystestausspesifikaation tulisi täsmentää tai viitata vaiheisiin testivalmisteluista ja testimenettelyistä ilmoituksiin ja dokumentointiin.
Kuva 1: Turvallisuusinstrumentoidun toiminnon (SIF) ja sen turvallisuusinstrumentoidun järjestelmän (SIS) täyden toiminnan kestävyyden testausspesifikaation tulisi selittää tai viitata vaiheisiin järjestyksessä testivalmisteluista ja testimenettelyistä ilmoituksiin ja dokumentointiin.
Todistestaus on suunniteltu huoltotoimenpide, jonka tulisi suorittaa pätevä henkilöstö, joka on koulutettu SIS-testaukseen, todistemenettelyyn ja testattaviin SIS-silmukoihin. Ennen alkuperäisen todistetestin suorittamista tulisi suorittaa menettelyn läpikäynti, ja sen jälkeen tulisi antaa palautetta sivuston SIS-tekniselle viranomaiselle parannusten tai korjausten tekemiseksi.
Vikatilanteita on kaksi (turvallinen tai vaarallinen), jotka jaetaan neljään edelleen: vaarallinen (havaitsematon), vaarallinen (diagnostiikan avulla havaittu), turvallinen (havaitsematon) ja turvallinen (havaitsematon) vika. Tässä artikkelissa vaarallisia ja vaarallisia (havaitsemattomia) vikatermejä käytetään synonyymeinä.
SIF-todistestauksessa meitä kiinnostavat ensisijaisesti vaaralliset, havaitsemattomat vikaantumismuodot, mutta jos on olemassa käyttäjädiagnostiikkaa, joka havaitsee vaarallisia vikoja, nämä diagnostiikat tulisi testata todistetestillä. Huomaa, että toisin kuin käyttäjädiagnostiikka, laitteen sisäisten diagnostiikojen toimivuutta käyttäjä ei yleensä voi validoida, ja tämä voi vaikuttaa todistetestin filosofiaan. Kun diagnostiikan ansioksi luetaan SIL-laskelmissa, diagnostiset hälytykset (esim. mittausalueen ulkopuoliset hälytykset) tulisi testata osana todistetestiä.
Vikaantumismuodot voidaan jakaa edelleen niihin, joita testataan koestuskokeessa, niihin, joita ei testata, ja alkaviin tai ajasta riippuviin vikoihin. Joitakin vaarallisia vikaantumismuotoja ei välttämättä testata suoraan useista syistä (esim. vaikeus, tekninen tai operatiivinen päätös, tietämättömyys, epäpätevyys, systemaattisten virheiden laiminlyönti tai tekeminen, alhainen esiintymistodennäköisyys jne.). Jos on tunnettuja vikaantumismuotoja, joita ei testata, ne tulisi kompensoida laitesuunnittelussa, testausmenettelyssä, säännöllisessä laitteen vaihdossa tai uudelleenrakennuksessa ja/tai tulisi tehdä päättelevää testausta, jotta testaamatta jättämisen vaikutus SIF-eheyteen olisi mahdollisimman pieni.
Alkava vika on heikkenevä tila tai olosuhde, jossa kriittisen, vaarallisen vian voidaan kohtuudella odottaa tapahtuvan, jos korjaavia toimenpiteitä ei tehdä ajoissa. Ne havaitaan tyypillisesti vertaamalla suorituskykyä viimeaikaisiin tai alustaviin vertailutesteihin (esim. venttiilien tunnistetiedot tai venttiilien vasteajat) tai tarkastuksella (esim. tukkeutunut prosessiportti). Alkavat viat ovat yleensä ajasta riippuvia – mitä kauemmin laite tai kokoonpano on käytössä, sitä heikkenevämmäksi se muuttuu; satunnaisia vikoja edistävät olosuhteet muuttuvat todennäköisemmiksi, prosessiporttien tukkeutuminen tai anturien kertymä ajan myötä, käyttöikä on päättynyt jne. Siksi mitä pidempi testausväli on, sitä todennäköisempi on alkava tai ajasta riippuva vika. Myös kaikki alkavia vikoja vastaan suojautuvat laitteet on testattava kestävyydellä (porttien puhdistus, lämmönjäljitys jne.).
Vaarallisten (havaitsemattomien) vikojen testaamiseksi on laadittava menettelyohjeet. Vikaantumismuoto- ja vaikutusanalyysi (FMEA) tai vikaantumismuoto-, vaikutus- ja diagnostiikka-analyysi (FMEDA) -tekniikat voivat auttaa tunnistamaan vaaralliset, havaitsemattomat viat ja kohdistamaan testauksen kattavuutta parannettavaan tarkoitukseen.
Monet varmennustestausmenetelmät ovat kirjallisia, jotka perustuvat kokemukseen ja olemassa olevien menetelmien malleihin. Uudet menetelmät ja monimutkaisemmat SIF-rakenteet vaativat suunnitellumpaa lähestymistapaa, jossa käytetään FMEA/FMEDA-menetelmiä vaarallisten vikojen analysointiin, määritetään, miten testimenetelmä testaa tai ei testaa näitä vikoja, ja testien kattavuus. Anturin makrotason vikaantumisanalyysin lohkokaavio on esitetty kuvassa 2. FMEA tarvitsee tyypillisesti tehdä vain kerran tietyn tyyppiselle laitteelle ja käyttää uudelleen vastaaville laitteille ottaen huomioon niiden prosessipalvelut, asennuksen ja testauspaikan ominaisuudet.
Makrotason vikaantumisanalyysi Kuva 2: Tämä anturin ja painelähettimen (PT) makrotason vikaantumistapa-analyysin lohkokaavio näyttää tärkeimmät toiminnot, jotka tyypillisesti jaetaan useisiin mikrotason vikaantumisanalyyseihin, jotta voidaan täysin määritellä toimintatesteissä käsiteltävät mahdolliset viat.
Kuva 2: Tämä anturin ja painelähettimen (PT) makrotason vikaantumistapa-analyysin lohkokaavio näyttää päätoiminnot, jotka tyypillisesti jaetaan useisiin mikrotason vikaantumisanalyyseihin, jotta voidaan täysin määritellä toimintatesteissä käsiteltävät mahdolliset viat.
Tunnettujen, vaarallisten ja havaitsemattomien vikojen prosenttiosuutta, jotka testataan todistetesteillä, kutsutaan todistetestikattavuudeksi (PTC). PTC:tä käytetään yleisesti SIL-laskelmissa "kompensoimaan" SIF:n täydellisemmän testauksen epäonnistumista. Ihmisillä on virheellinen käsitys, että koska he ovat ottaneet testikattavuuden puutteen huomioon SIL-laskelmassaan, he ovat suunnitelleet luotettavan SIF:n. Yksinkertainen tosiasia on, että jos testikattavuus on 75 % ja jos otat tämän luvun huomioon SIL-laskelmassa ja testaat asioita, joita jo testaat useammin, 25 % vaarallisista vioista voi silti tilastollisesti esiintyä. En todellakaan halua olla tuossa 25 prosentissa.
Laitteiden FMEDA-hyväksyntäraportit ja turvallisuuskäsikirjat sisältävät tyypillisesti vähimmäisvaatimukset koestusmenettelylle ja koestuskattavuudelle. Nämä tarjoavat vain ohjeita, eivät kaikkia kattavan koestusmenettelyn edellyttämiä testausvaiheita. Myös muita vikaantumisanalyysejä, kuten vikapuuanalyysia ja luotettavuuskeskeistä huoltoa, käytetään vaarallisten vikojen analysointiin.
Todistetestit voidaan jakaa täyteen toiminnalliseen (päästä päähän) tai osittaiseen toiminnalliseen testaukseen (kuva 3). Osittaista toiminnallista testausta tehdään yleensä silloin, kun SIF-komponenteilla on SIL-laskelmissa eri testivälit, jotka eivät ole linjassa suunniteltujen seisokkien tai seisokkien kanssa. On tärkeää, että osittaisen toiminnallisen testauksen menettelyt ovat päällekkäisiä siten, että ne testaavat yhdessä SIF-komponentin kaikkea turvallisuustoiminnallisuutta. Osittaisen toiminnallisen testauksen yhteydessä on edelleen suositeltavaa, että SIF-komponentille tehdään aluksi päästä päähän -todistetesti ja sitä seuraavat testit seisokkien aikana.
Osittaisten todistustestien tulisi yhteenlaskettua tuloksen. Kuva 3: Yhdistettyjen osittaisten todistustestien (alhaalla) tulisi kattaa kaikki täyden toiminnallisen todistustestin (ylhäällä) toiminnallisuudet.
Kuva 3: Yhdistettyjen osittaisten todistustestien (alhaalla) tulisi kattaa kaikki täyden toiminnallisen todistustestin (ylhäällä) toiminnallisuudet.
Osittainen varmistustesti testaa vain prosenttiosuuden laitteen vikaantumistiloista. Yleinen esimerkki on osittaisen iskun venttiilitestaus, jossa venttiiliä liikutetaan hieman (10–20 %) sen varmistamiseksi, ettei se ole jumissa. Tämän varmistustestin kattavuus on pienempi kuin ensisijaisen testivälin varmistustestin.
Todistetestausmenettelyjen monimutkaisuus voi vaihdella SIF-rakenteen ja yrityksen testausmenettelyfilosofian monimutkaisuuden mukaan. Jotkut yritykset kirjoittavat yksityiskohtaisia vaiheittaisia testausmenettelyjä, kun taas toisilla on melko lyhyet menettelyt. Viittauksia muihin menettelyihin, kuten standardikalibrointiin, käytetään joskus todistustestausmenettelyn koon pienentämiseksi ja testauksen johdonmukaisuuden varmistamiseksi. Hyvän todistustestausmenettelyn tulisi olla riittävän yksityiskohtainen sen varmistamiseksi, että kaikki testit suoritetaan ja dokumentoidaan asianmukaisesti, mutta ei niin yksityiskohtaista, että teknikot haluaisivat ohittaa vaiheita. Testausvaiheen suorittamisesta vastaavan teknikon parafointi suoritetussa testivaiheessa voi auttaa varmistamaan, että testi suoritetaan oikein. Myös laitevalvojan ja käyttöedustajien allekirjoittama suoritettu todistustestaus korostaa todistustestin tärkeyttä ja varmistaa sen, että se on suoritettu oikein.
Teknikkojen palautetta tulisi aina pyytää menetelmän parantamiseksi. Todistetestausmenetelmän onnistuminen on pitkälti teknikon käsissä, joten yhteistyötä suositellaan.
Useimmat varmennustestit tehdään tyypillisesti offline-tilassa seisokin tai seisokin aikana. Joissakin tapauksissa varmennustestaus on ehkä tehtävä online-tilassa järjestelmän toiminnan aikana SIL-laskelmien tai muiden vaatimusten täyttämiseksi. Online-testaus vaatii suunnittelua ja koordinointia operatiivisen osaston kanssa, jotta varmennustesti voidaan suorittaa turvallisesti ilman prosessin häiriöitä ja ilman virheellisiä laukaisuja. Vain yksi virheellinen laukaisu riittää käyttämään kaikki suojaukset. Tämän tyyppisen testin aikana, kun SIF ei ole täysin käytettävissä turvallisuustehtävänsä suorittamiseen, standardin 61511-1 kohdassa 11.8.5 todetaan, että "Kun SIS on ohitustilassa (korjaus tai testaus), on toteutettava 11.3 kohdan mukaisesti korvaavat toimenpiteet, jotka varmistavat jatkuvan turvallisen toiminnan." Varmennustestimenettelyyn tulisi liittää poikkeavien tilanteiden hallintamenettely, jotta varmistetaan, että tämä tehdään oikein.
SIF-kerros jaetaan tyypillisesti kolmeen pääosaan: antureihin, logiikkaratkaisijoihin ja loppuelementteihin. Näihin kolmeen osaan voidaan yleensä liittää myös apulaitteita (esim. IS-esteet, laukaisuvahvistimet, välireleet, solenoidit jne.), jotka on myös testattava. Näiden tekniikoiden testauksen kriittisiä näkökohtia löytyy sivupalkista "Antureiden, logiikkaratkaisijoiden ja loppuelementtien testaus" (alla).
Jotkin asiat on helpompi testata kuin toiset. Monet modernit ja muutamat vanhemmat virtaus- ja pintamittarit kuuluvat vaikeampaan luokkaan. Näitä ovat esimerkiksi Coriolis-virtausmittarit, pyörrevirtausmittarit, magneettimittarit, ilmatutkat, ultraäänipintamittarit ja in-situ-prosessikytkimet. Onneksi monissa näistä on nyt parannettu diagnostiikka, joka mahdollistaa paremman testauksen.
Tällaisen laitteen kentällä suorittaman testauksen vaikeus on otettava huomioon SIF-suunnittelussa. Suunnittelun on helppo valita SIF-laitteita ilman, että se vakavasti harkitsisi laitteen testaamiseen tarvittavia menetelmiä, koska he eivät itse testaa niitä. Tämä pätee myös osittaisiskutestaukseen, joka on yleinen tapa parantaa SIF:n keskimääräistä vikaantumisen todennäköisyyttä tarvittaessa (PFDavg), mutta myöhemmin laitoksen operatiivinen osasto ei halua tehdä sitä, eikä useinkaan halua. Varmista aina, että laitos valvoo SIF-laitteiden suunnittelua testauksen osalta.
Koestuskokeeseen tulee sisältyä SIF-asennuksen tarkastus ja tarvittavat korjaukset standardin 61511-1, kohdan 16.3.2 vaatimusten täyttämiseksi. Lopuksi on tehtävä tarkastus sen varmistamiseksi, että kaikki on kiinnitetty kunnolla, ja kaksi kertaa tarkastus, että SIF-laite on otettu asianmukaisesti takaisin käyttöön.
Hyvän testausmenettelyn kirjoittaminen ja toteuttaminen on tärkeä askel SIF:n eheyden varmistamiseksi sen elinkaaren ajan. Testausmenettelyn tulisi tarjota riittävästi yksityiskohtia sen varmistamiseksi, että vaaditut testit suoritetaan ja dokumentoidaan johdonmukaisesti ja turvallisesti. Vaaralliset viat, joita ei ole testattu varmistustesteillä, tulisi kompensoida sen varmistamiseksi, että SIF:n turvallisuuden eheys säilyy riittävästi sen elinkaaren ajan.
Hyvän koestusmenettelyn kirjoittaminen edellyttää loogista lähestymistapaa mahdollisten vaarallisten vikojen tekniseen analyysiin, keinojen valintaan ja koestusvaiheiden kirjoittamiseen laitoksen testausmahdollisuuksien puitteissa. Matkan varrella on hankittava laitoksen sitoutuminen testaukseen kaikilla tasoilla ja koulutettava teknikot suorittamaan ja dokumentoimaan koestus sekä ymmärtämään kokeen tärkeys. Kirjoita ohjeet ikään kuin olisit laiteteknikko, jonka on tehtävä työ, ja että ihmisten henki riippuu testauksen onnistumisesta, koska he tekevät niin.
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
SIF-kerroin jaetaan tyypillisesti kolmeen pääosaan: antureihin, logiikkaratkaisijoihin ja loppuelementteihin. Näihin kolmeen osaan voidaan tyypillisesti liittää myös apulaitteita (esim. IS-esteet, laukaisuvahvistimet, välireleet, solenoidit jne.), jotka on myös testattava.
Anturin kestotestit: Anturin kestotestin on varmistettava, että anturi pystyy havaitsemaan prosessimuuttujan koko alueellaan ja lähettämään oikean signaalin SIS-logiikkaratkaisijalle arviointia varten. Taulukossa 1 on esitetty joitakin asioita, jotka on otettava huomioon kestotestimenettelyn anturiosuutta luotaessa, vaikka ne eivät olekaan tyhjentäviä.
Logiikkaratkaisijan kestotesti: Täyden toiminnan kestotestauksessa testataan logiikkaratkaisijan osuus SIF:n turvatoiminnon ja siihen liittyvien toimintojen (esim. hälytykset, nollaus, ohitukset, käyttäjädiagnostiikka, redundanssit, HMI jne.) suorittamisessa. Osittaisissa tai hajanaisissa toiminnallisissa kestotesteissä on suoritettava kaikki nämä testit osana yksittäisiä päällekkäisiä kestotestejä. Logiikkaratkaisijan valmistajalla tulisi olla suositeltu kestotestausmenettely laitteen turvallisuuskäsikirjassa. Muussa tapauksessa ja vähintään logiikkaratkaisijan virta on katkaistava ja tarkistettava logiikkaratkaisijan diagnostiikkarekisterit, tilavalot, virtalähteen jännitteet, tietoliikenneyhteydet ja redundanssi. Nämä tarkistukset on tehtävä ennen täyden toiminnan kestotestiä.
Älä oleta, että ohjelmisto on ikuisesti toimiva eikä logiikkaa tarvitse testata alkuperäisen koevedoksen jälkeen, sillä dokumentoimattomat, luvattomat ja testaamattomat ohjelmisto- ja laitteistomuutokset ja -päivitykset voivat hiipiä järjestelmiin ajan myötä, ja ne on otettava huomioon koevedoksen testauksen yleisessä filosofiassa. Muutos-, ylläpito- ja versiolokien hallintaa on tarkistettava sen varmistamiseksi, että ne ovat ajan tasalla ja niitä ylläpidetään asianmukaisesti, ja jos mahdollista, sovellusohjelmaa on verrattava uusimpaan varmuuskopioon.
Myös kaikkien käyttäjälogiikan ratkaisijan apu- ja diagnostiikkatoimintojen (esim. vahtikoirat, tietoliikenneyhteydet, kyberturvallisuuslaitteet jne.) testaamiseen on kiinnitettävä huomiota.
Loppuelementtien kestotesti: Useimmat loppuelementit ovat venttiilejä, mutta myös pyörivien laitteiden moottorinkäynnistimiä, nopeussäädettyjä käyttöjä ja muita sähkökomponentteja, kuten kontaktoreita ja katkaisijoita, käytetään loppuelementteinä, ja niiden vikaantumistavat on analysoitava ja testattava kestotestillä.
Venttiilien ensisijaisia vikaantumistyyppejä ovat jumiutuminen, liian hidas tai liian nopea vasteaika ja vuoto, joihin kaikkiin vaikuttaa venttiilin käyttöprosessirajapinta laukaisuhetkellä. Vaikka venttiilin testaaminen käyttöolosuhteissa on toivottavin tapaus, operatiivinen henkilökunta yleensä vastustaa SIF-toiminnon laukaisua laitoksen ollessa käytössä. Useimmat SIS-venttiilit testataan tyypillisesti laitoksen ollessa pysähdyksissä nollapaine-erossa, mikä on vähiten vaativat käyttöolosuhteet. Käyttäjän tulisi olla tietoinen pahimmasta mahdollisesta käyttöpaine-erosta sekä venttiilin ja prosessin heikkenemisvaikutuksista, jotka tulisi ottaa huomioon venttiilin ja toimilaitteen suunnittelussa ja mitoituksessa.
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).
Myös ympäristön lämpötilat voivat vaikuttaa venttiilien kitkakuormiin, joten venttiilien testaaminen lämpimällä säällä on yleensä vähiten vaativa kitkakuormitus verrattuna kylmän sään käyttöön. Tämän vuoksi venttiilien testaaminen tasaisessa lämpötilassa tulisi harkita, jotta saadaan yhdenmukaista tietoa venttiilien suorituskyvyn heikkenemisen määrittämiseen tarkoitettua päättelytestausta varten.
Älykkäillä asennoittimilla tai digitaalisella venttiiliohjaimella varustetuilla venttiileillä on yleensä kyky luoda venttiilin tunnus, jota voidaan käyttää venttiilin suorituskyvyn heikkenemisen seurantaan. Venttiilin perustunnus voidaan pyytää osana ostotilausta tai voit luoda sellaisen alkuperäisen koestuskokeen aikana vertailukohdaksi. Venttiilin tunnus tulisi mitata sekä venttiilin avautuessa että sulkeutuessa. Myös edistynyttä venttiilidiagnostiikkaa tulisi käyttää, jos se on saatavilla. Tämä voi auttaa sinua selvittämään, heikkeneekö venttiilisi suorituskyky vertaamalla myöhempiä koestuskokeen venttiilin tunnusmerkkejä ja diagnostiikkaa vertailukohdaksi. Tämän tyyppinen testi voi auttaa kompensoimaan sitä, että venttiiliä ei testata pahimmassa mahdollisessa käyttöpaineessa.
Venttiilin vasteaika voi myös tallentaa vasteajan aikaleimoilla, jolloin sekuntikellon tarvetta ei tarvita. Pidentynyt vasteaika on merkki venttiilin heikkenemisestä ja lisääntyneestä kitkakuormasta venttiilin liikuttamiseksi. Vaikka venttiilin vasteajan muutoksille ei ole standardeja, negatiivinen muutoskuvio testien välillä viittaa venttiilin turvamarginaalin ja suorituskyvyn mahdolliseen heikkenemiseen. Nykyaikaisiin SIS-venttiilien vastetesteihin tulisi sisältyä venttiilin vasteaika hyvän teknisen käytännön mukaisesti.
Venttiililaitteen ilmansyöttöpaine tulisi mitata koekäytön aikana. Vaikka jousipalautusventtiilin venttiilijousi sulkee venttiilin, venttiiliin vaikuttava voima tai vääntömomentti määräytyy sen mukaan, kuinka paljon venttiilin syöttöpaine puristaa venttiilijousta (Hooken lain mukaan F = kX). Jos syöttöpaine on alhainen, jousi ei puristu yhtä paljon, joten venttiilin liikuttamiseen on käytettävissä vähemmän voimaa tarvittaessa. Taulukossa 2 on esitetty joitakin venttiilin luomisessa huomioon otettavia asioita, vaikka ne eivät olekaan tyhjentäviä.
Julkaisun aika: 13. marraskuuta 2019