آزمایش اثبات، بخش جدایی‌ناپذیری از حفظ یکپارچگی ایمنی سیستم‌های ابزار دقیق ایمنی (SIS) و سیستم‌های مرتبط با ایمنی (مانند آلارم‌های بحرانی، سیستم‌های آتش‌نشانی و گاز، سیستم‌های قفل داخلی ابزار دقیق و غیره) است. آزمایش اثبات، آزمایشی دوره‌ای برای تشخیص خرابی‌های خطرناک، آزمایش قابلیت‌های مرتبط با ایمنی (مانند تنظیم مجدد، بای‌پس‌ها، آلارم‌ها، تشخیص عیب، خاموش کردن دستی و غیره) و اطمینان از مطابقت سیستم با استانداردهای شرکت و خارجی است. نتایج آزمایش اثبات همچنین معیاری برای اثربخشی برنامه یکپارچگی مکانیکی SIS و قابلیت اطمینان میدانی سیستم است.
رویه‌های تست اثبات، مراحل تست را از اخذ مجوزها، ارسال اعلان‌ها و خارج کردن سیستم از سرویس برای تست، تا اطمینان از تست جامع، مستندسازی تست اثبات و نتایج آن، بازگرداندن سیستم به سرویس و ارزیابی نتایج تست فعلی و نتایج تست اثبات قبلی، پوشش می‌دهد.
بند ۱۶ استاندارد ANSI/ISA/IEC 61511-1، تست اثبات SIS را پوشش می‌دهد. گزارش فنی ISA با شماره TR84.00.03 – «یکپارچگی مکانیکی سیستم‌های ابزار دقیق ایمنی (SIS)، تست اثبات را پوشش می‌دهد و در حال حاضر در دست بازنگری است و انتظار می‌رود نسخه جدیدی به زودی منتشر شود. گزارش فنی ISA با شماره TR96.05.02 – «تست اثبات درجا شیرهای خودکار» در حال حاضر در دست تهیه است.
گزارش HSE بریتانیا CRR 428/2002 - «اصول آزمایش اثبات سیستم‌های ابزار دقیق ایمنی در صنایع شیمیایی» اطلاعاتی در مورد آزمایش اثبات و فعالیت‌های شرکت‌ها در بریتانیا ارائه می‌دهد.
یک روش تست اثبات بر اساس تجزیه و تحلیل حالت‌های خرابی خطرناک شناخته شده برای هر یک از اجزای موجود در مسیر تریپ عملکرد ابزار دقیق ایمنی (SIF)، عملکرد SIF به عنوان یک سیستم و نحوه (و اگر) تست حالت خرابی خطرناک است. توسعه روش باید در مرحله طراحی SIF با طراحی سیستم، انتخاب اجزا و تعیین زمان و نحوه تست اثبات آغاز شود. ابزارهای SIS درجات مختلفی از دشواری تست اثبات را دارند که باید در طراحی، بهره‌برداری و نگهداری SIF در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، تست کنتورهای اوریفیس و فرستنده‌های فشار آسان‌تر از فلومترهای جرمی کوریولیس، کنتورهای مغناطیسی یا سنسورهای سطح رادار هوایی است. کاربرد و طراحی شیر نیز می‌تواند بر جامعیت تست اثبات شیر تأثیر بگذارد تا اطمینان حاصل شود که خرابی‌های خطرناک و اولیه ناشی از تخریب، گرفتگی یا خرابی‌های وابسته به زمان منجر به خرابی بحرانی در بازه زمانی تست انتخاب شده نمی‌شوند.
اگرچه رویه‌های تست اثبات معمولاً در طول مرحله مهندسی SIF تدوین می‌شوند، اما باید توسط مرجع فنی SIS سایت، عملیات و تکنسین‌های ابزار دقیق که آزمایش را انجام می‌دهند نیز بررسی شوند. همچنین باید یک تحلیل ایمنی شغلی (JSA) انجام شود. مهم است که موافقت کارخانه را در مورد اینکه چه آزمایش‌هایی و چه زمانی انجام خواهد شد و امکان‌سنجی فیزیکی و ایمنی آنها جلب کنید. به عنوان مثال، مشخص کردن آزمایش ضربه جزئی در حالی که گروه عملیات با انجام آن موافق نیست، فایده‌ای ندارد. همچنین توصیه می‌شود که رویه‌های تست اثبات توسط یک متخصص موضوع مستقل (SME) بررسی شود. آزمایش معمول مورد نیاز برای یک آزمایش اثبات عملکرد کامل در شکل 1 نشان داده شده است.
الزامات کامل تست اثبات عملکرد شکل 1: مشخصات کامل تست اثبات عملکرد برای یک تابع ابزار دقیق ایمنی (SIF) و سیستم ابزار دقیق ایمنی (SIS) آن باید مراحل را به ترتیب از آماده‌سازی‌های تست و رویه‌های تست گرفته تا اعلان‌ها و مستندات، به تفصیل شرح داده یا به آنها اشاره کند.
شکل 1: یک مشخصات کامل تست اثبات عملکرد برای یک تابع ابزار دقیق ایمنی (SIF) و سیستم ابزار دقیق ایمنی آن (SIS) باید مراحل را به ترتیب از آماده‌سازی‌های تست و رویه‌های تست گرفته تا اعلان‌ها و مستندات، به تفصیل شرح داده یا به آنها اشاره کند.
آزمایش اثبات، یک اقدام نگهداری برنامه‌ریزی‌شده است که باید توسط پرسنل ذیصلاح آموزش‌دیده در آزمایش SIS، روش اثبات و حلقه‌های SIS که آزمایش خواهند کرد، انجام شود. قبل از انجام آزمایش اثبات اولیه، باید یک بررسی اجمالی از مراحل انجام شود و پس از آن، بازخورد به مرجع فنی SIS محل برای بهبود یا اصلاحات ارائه شود.
دو حالت خرابی اصلی (ایمن یا خطرناک) وجود دارد که به چهار حالت تقسیم می‌شوند: خطرناکِ تشخیص داده نشده، خطرناکِ تشخیص داده شده (با تشخیص)، ایمنِ تشخیص داده نشده و ایمنِ تشخیص داده شده. اصطلاحات خرابی خطرناک و خطرناکِ تشخیص داده نشده در این مقاله به جای یکدیگر استفاده می‌شوند.
در آزمایش اثبات SIF، ما در درجه اول به حالت‌های خرابی خطرناک و تشخیص داده نشده علاقه‌مند هستیم، اما اگر تشخیص‌های کاربری وجود داشته باشد که خرابی‌های خطرناک را تشخیص دهد، این تشخیص‌ها باید آزمایش اثبات شوند. توجه داشته باشید که برخلاف تشخیص‌های کاربری، تشخیص‌های داخلی دستگاه معمولاً نمی‌توانند توسط کاربر به عنوان عملکردی تأیید شوند و این می‌تواند بر فلسفه آزمایش اثبات تأثیر بگذارد. هنگامی که اعتبار تشخیص‌ها در محاسبات SIL در نظر گرفته می‌شود، آلارم‌های تشخیصی (مثلاً آلارم‌های خارج از محدوده) باید به عنوان بخشی از آزمایش اثبات آزمایش شوند.
حالت‌های خرابی را می‌توان به مواردی که در طول یک آزمایش اثبات آزمایش می‌شوند، مواردی که آزمایش نمی‌شوند، و خرابی‌های اولیه یا خرابی‌های وابسته به زمان تقسیم کرد. برخی از حالت‌های خرابی خطرناک ممکن است به دلایل مختلف (مانند دشواری، تصمیم‌گیری مهندسی یا عملیاتی، ناآگاهی، بی‌کفایتی، خطاهای سیستماتیک حذف یا ارتکاب، احتمال کم وقوع و غیره) مستقیماً آزمایش نشوند. اگر حالت‌های خرابی شناخته‌شده‌ای وجود داشته باشند که آزمایش نخواهند شد، باید در طراحی دستگاه، روش آزمایش، تعویض یا بازسازی دوره‌ای دستگاه جبران شود، و/یا آزمایش استنباطی باید انجام شود تا تأثیر عدم آزمایش بر یکپارچگی SIF به حداقل برسد.
خرابی اولیه، یک حالت یا شرایط رو به وخامت است، به طوری که اگر اقدامات اصلاحی به موقع انجام نشود، می‌توان انتظار داشت که یک خرابی بحرانی و خطرناک رخ دهد. آنها معمولاً با مقایسه عملکرد با آزمایش‌های اثبات معیار اخیر یا اولیه (مانند امضای شیر یا زمان پاسخ شیر) یا با بازرسی (مانند یک پورت فرآیند مسدود شده) تشخیص داده می‌شوند. خرابی‌های اولیه معمولاً وابسته به زمان هستند - هر چه دستگاه یا مجموعه بیشتر در حال کار باشد، بیشتر تخریب می‌شود؛ شرایطی که یک خرابی تصادفی را تسهیل می‌کنند، مانند گرفتگی پورت فرآیند یا تجمع سنسور در طول زمان، تمام شدن عمر مفید و غیره، بیشتر محتمل می‌شوند. بنابراین، هر چه فاصله آزمایش اثبات طولانی‌تر باشد، احتمال خرابی اولیه یا وابسته به زمان بیشتر می‌شود. هرگونه محافظت در برابر خرابی‌های اولیه نیز باید آزمایش اثبات شود (پاکسازی پورت، ردیابی گرما و غیره).
رویه‌ها باید برای آزمایش اثبات خرابی‌های خطرناک (تشخیص داده نشده) نوشته شوند. تکنیک‌های تجزیه و تحلیل حالت و اثر خرابی (FMEA) یا تجزیه و تحلیل حالت، اثر و تشخیص خرابی (FMEDA) می‌توانند به شناسایی خرابی‌های خطرناک تشخیص داده نشده و مواردی که پوشش آزمایش اثبات باید بهبود یابد، کمک کنند.
بسیاری از رویه‌های تست اثبات، مبتنی بر تجربه و الگوهای نوشته شده از رویه‌های موجود هستند. رویه‌های جدید و SIFهای پیچیده‌تر، رویکردی مهندسی‌شده‌تر با استفاده از FMEA/FMEDA را برای تجزیه و تحلیل خرابی‌های خطرناک، تعیین چگونگی انجام یا عدم انجام آزمایش توسط رویه تست برای آن خرابی‌ها و پوشش تست‌ها می‌طلبند. نمودار بلوکی تحلیل حالت خرابی در سطح کلان برای یک سنسور در شکل 2 نشان داده شده است. FMEA معمولاً فقط باید یک بار برای یک نوع خاص از دستگاه انجام شود و برای دستگاه‌های مشابه با در نظر گرفتن خدمات فرآیند، نصب و قابلیت‌های تست سایت آنها، دوباره استفاده شود.
تحلیل خرابی در سطح کلان شکل 2: این نمودار بلوکی تحلیل حالت خرابی در سطح کلان برای یک حسگر و فرستنده فشار (PT)، عملکردهای اصلی را نشان می‌دهد که معمولاً به چندین تحلیل خرابی خرد تقسیم می‌شوند تا خرابی‌های احتمالی که باید در تست‌های عملکرد به آنها پرداخته شود، به طور کامل تعریف شوند.
شکل ۲: این نمودار بلوکی تحلیل حالت خرابی در سطح کلان برای یک حسگر و فرستنده فشار (PT)، عملکردهای اصلی را نشان می‌دهد که معمولاً به چندین تحلیل خرابی خرد تقسیم می‌شوند تا خرابی‌های احتمالی که باید در تست‌های عملکرد به آنها پرداخته شود، به طور کامل تعریف شوند.
درصد خرابی‌های شناخته‌شده، خطرناک و کشف‌نشده که مورد آزمایش اثبات قرار می‌گیرند، پوشش اثبات آزمایش (PTC) نامیده می‌شود. PTC معمولاً در محاسبات SIL برای «جبران» عدم موفقیت در آزمایش کامل‌تر SIF استفاده می‌شود. مردم این باور اشتباه را دارند که چون کمبود پوشش آزمایش را در محاسبه SIL خود در نظر گرفته‌اند، یک SIF قابل اعتماد طراحی کرده‌اند. واقعیت ساده این است که اگر پوشش آزمایش شما 75٪ باشد و اگر این عدد را در محاسبه SIL خود لحاظ کرده باشید و چیزهایی را که قبلاً بیشتر آزمایش می‌کردید، آزمایش کنید، 25٪ از خرابی‌های خطرناک هنوز هم می‌توانند از نظر آماری رخ دهند. من مطمئناً نمی‌خواهم جزو آن 25٪ باشم.
گزارش‌های تأیید FMEDA و دفترچه‌های راهنمای ایمنی برای دستگاه‌ها معمولاً حداقل روش تست اثبات و پوشش تست اثبات را ارائه می‌دهند. این موارد فقط راهنمایی ارائه می‌دهند، نه تمام مراحل تست مورد نیاز برای یک روش تست اثبات جامع. انواع دیگر تحلیل خرابی، مانند تحلیل درخت خطا و نگهداری مبتنی بر قابلیت اطمینان، نیز برای تحلیل خرابی‌های خطرناک استفاده می‌شوند.
آزمایش‌های اثبات را می‌توان به آزمایش‌های عملکردی کامل (پایانی) یا جزئی تقسیم کرد (شکل 3). آزمایش عملکردی جزئی معمولاً زمانی انجام می‌شود که اجزای SIF فواصل آزمایش متفاوتی در محاسبات SIL داشته باشند که با خاموشی‌ها یا تعمیرات برنامه‌ریزی‌شده مطابقت نداشته باشد. مهم است که رویه‌های آزمایش اثبات عملکردی جزئی به گونه‌ای همپوشانی داشته باشند که با هم تمام عملکردهای ایمنی SIF را آزمایش کنند. با آزمایش عملکردی جزئی، همچنان توصیه می‌شود که SIF یک آزمایش اثبات اولیه نهایی و آزمایش‌های بعدی در طول تعمیرات داشته باشد.
آزمون‌های اثبات جزئی باید جمع شوند. شکل ۳: آزمون‌های اثبات جزئی ترکیبی (پایین) باید تمام قابلیت‌های یک آزمون اثبات عملکردی کامل (بالا) را پوشش دهند.
شکل ۳: آزمون‌های اثبات جزئی ترکیبی (پایین) باید تمام قابلیت‌های یک آزمون اثبات عملکردی کامل (بالا) را پوشش دهند.
یک تست اثبات جزئی فقط درصدی از حالت‌های خرابی دستگاه را آزمایش می‌کند. یک مثال رایج، تست سوپاپ با کورس جزئی است که در آن سوپاپ مقدار کمی (10-20٪) جابجا می‌شود تا تأیید شود که گیر نکرده است. این تست، پوشش تست اثبات کمتری نسبت به تست اثبات در بازه تست اولیه دارد.
پیچیدگی رویه‌های تست اثبات می‌تواند بسته به پیچیدگی SIF و فلسفه رویه تست شرکت، متفاوت باشد. برخی از شرکت‌ها رویه‌های تست گام به گام و دقیقی می‌نویسند، در حالی که برخی دیگر رویه‌های نسبتاً مختصری دارند. ارجاع به رویه‌های دیگر، مانند کالیبراسیون استاندارد، گاهی اوقات برای کاهش حجم رویه تست اثبات و کمک به اطمینان از ثبات در تست استفاده می‌شود. یک رویه تست اثبات خوب باید جزئیات کافی را ارائه دهد تا اطمینان حاصل شود که تمام تست‌ها به درستی انجام و مستند شده‌اند، اما نه آنقدر جزئیات که باعث شود تکنسین‌ها بخواهند مراحل را نادیده بگیرند. نوشتن نام اولیه مرحله تست تکمیل شده توسط تکنسینی که مسئول انجام مرحله تست است، می‌تواند به اطمینان از انجام صحیح تست کمک کند. امضای تست اثبات تکمیل شده توسط سرپرست ابزار دقیق و نمایندگان عملیات نیز بر اهمیت آن تأکید کرده و تضمین می‌کند که تست اثبات به درستی انجام شده است.
همیشه باید از بازخورد تکنسین‌ها برای بهبود روش کار استفاده شود. موفقیت یک روش آزمایش اثبات تا حد زیادی به دستان تکنسین بستگی دارد، بنابراین همکاری و تلاش مشترک اکیداً توصیه می‌شود.
بیشتر آزمایش‌های اثبات معمولاً به صورت آفلاین در طول خاموشی یا تغییر کاربری انجام می‌شوند. در برخی موارد، ممکن است لازم باشد آزمایش اثبات به صورت آنلاین در حین کار انجام شود تا محاسبات SIL یا سایر الزامات برآورده شود. آزمایش آنلاین نیاز به برنامه‌ریزی و هماهنگی با عملیات دارد تا آزمایش اثبات به صورت ایمن، بدون اختلال در فرآیند و بدون ایجاد تریپ کاذب انجام شود. فقط یک تریپ کاذب برای استفاده از تمام attaboy های شما کافی است. در طول این نوع آزمایش، هنگامی که SIF به طور کامل برای انجام وظیفه ایمنی خود در دسترس نیست، بند 11.8.5 از قانون 61511-1 بیان می‌کند که "اقدامات جبرانی که تضمین کننده ادامه عملیات ایمن هستند، باید مطابق با 11.3 در زمانی که SIS در حالت بای‌پس (تعمیر یا آزمایش) است، ارائه شوند." یک رویه مدیریت وضعیت غیرعادی باید با رویه آزمایش اثبات همراه باشد تا به اطمینان از انجام صحیح این کار کمک کند.
یک SIF معمولاً به سه بخش اصلی تقسیم می‌شود: حسگرها، حل‌کننده‌های منطقی و عناصر نهایی. همچنین معمولاً دستگاه‌های کمکی وجود دارند که می‌توانند در هر یک از این سه بخش مرتبط باشند (مانند موانع IS، تقویت‌کننده‌های قطع، رله‌های میانی، سلونوئیدها و غیره) که باید آزمایش شوند. جنبه‌های حیاتی آزمایش اثبات هر یک از این فناوری‌ها را می‌توان در نوار کناری، "آزمایش حسگرها، حل‌کننده‌های منطقی و عناصر نهایی" (در زیر) یافت.
آزمایش اثبات برخی موارد آسان‌تر از موارد دیگر است. بسیاری از فناوری‌های مدرن و تعداد کمی از فناوری‌های قدیمی‌تر جریان و سطح در دسته دشوارتر قرار می‌گیرند. این موارد شامل جریان‌سنج‌های کوریولیس، کنتورهای گردابی، کنتورهای مغناطیسی، رادار هوایی، سطح اولتراسونیک و سوئیچ‌های فرآیند درجا و غیره می‌شود. خوشبختانه، بسیاری از این موارد اکنون دارای تشخیص‌های پیشرفته‌ای هستند که امکان آزمایش بهتر را فراهم می‌کنند.
دشواری آزمایش اثبات چنین دستگاهی در محل باید در طراحی SIF در نظر گرفته شود. برای مهندسین آسان است که دستگاه‌های SIF را بدون توجه جدی به آنچه برای آزمایش اثبات دستگاه لازم است، انتخاب کنند، زیرا آنها افرادی نخواهند بود که آنها را آزمایش می‌کنند. این امر در مورد آزمایش ضربه جزئی نیز صادق است، که روشی رایج برای بهبود احتمال متوسط خرابی در صورت تقاضا (PFDavg) در SIF است، اما بعداً عملیات کارخانه نمی‌خواهد این کار را انجام دهد و بسیاری از اوقات ممکن است نخواهد. همیشه نظارت کارخانه بر مهندسی SIFها در رابطه با آزمایش اثبات را فراهم کنید.
آزمایش اثبات باید شامل بازرسی نصب و تعمیر SIF در صورت نیاز برای برآورده کردن بند 16.3.2، بند 61511-1 باشد. باید یک بازرسی نهایی برای اطمینان از صحت همه چیز و بررسی مجدد اینکه SIF به درستی در سرویس فرآیند قرار گرفته است، انجام شود.
نوشتن و اجرای یک رویه تست خوب، گامی مهم برای اطمینان از یکپارچگی SIF در طول عمر آن است. رویه تست باید جزئیات کافی را ارائه دهد تا اطمینان حاصل شود که تست‌های مورد نیاز به طور مداوم و ایمن انجام و مستند می‌شوند. خرابی‌های خطرناکی که توسط تست‌های اثبات آزمایش نمی‌شوند، باید جبران شوند تا اطمینان حاصل شود که یکپارچگی ایمنی SIF در طول عمر آن به طور کافی حفظ می‌شود.
نوشتن یک رویه خوب برای آزمایش اثبات، نیازمند رویکردی منطقی به تحلیل مهندسی خرابی‌های خطرناک بالقوه، انتخاب ابزار و نوشتن مراحل آزمایش اثبات است که در محدوده توانایی‌های آزمایش کارخانه باشد. در طول مسیر، موافقت کارخانه را در تمام سطوح برای آزمایش جلب کنید و تکنسین‌ها را برای انجام و مستندسازی آزمایش اثبات و همچنین درک اهمیت آزمایش آموزش دهید. دستورالعمل‌ها را طوری بنویسید که گویی شما تکنسین ابزار دقیق هستید که باید کار را انجام دهید و زندگی افراد به انجام درست آزمایش بستگی دارد، زیرا واقعاً همینطور است.
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
یک SIF معمولاً به سه بخش اصلی تقسیم می‌شود: حسگرها، حل‌کننده‌های منطقی و عناصر نهایی. همچنین معمولاً دستگاه‌های کمکی وجود دارند که می‌توانند در هر یک از این سه بخش مرتبط باشند (مانند موانع IS، تقویت‌کننده‌های قطع، رله‌های میانی، سلونوئیدها و غیره) که باید آزمایش شوند.
تست‌های اثبات حسگر: تست اثبات حسگر باید تضمین کند که حسگر می‌تواند متغیر فرآیند را در کل محدوده خود حس کند و سیگنال مناسب را برای ارزیابی به حل‌کننده منطق SIS ارسال کند. اگرچه این موارد جامع نیستند، اما برخی از مواردی که باید در ایجاد بخش حسگر از روش تست اثبات در نظر گرفته شوند، در جدول 1 آورده شده است.
تست اثبات حل‌کننده منطقی: هنگامی که تست اثبات عملکرد کامل انجام می‌شود، نقش حل‌کننده منطقی در انجام اقدامات ایمنی SIF و اقدامات مرتبط (مانند آلارم‌ها، تنظیم مجدد، بای‌پس‌ها، تشخیص کاربر، افزونگی‌ها، HMI و غیره) آزمایش می‌شود. تست‌های اثبات عملکرد جزئی یا جزئی باید تمام این تست‌ها را به عنوان بخشی از تست‌های اثبات همپوشانی جداگانه انجام دهند. سازنده حل‌کننده منطقی باید یک روش تست اثبات توصیه شده در دفترچه راهنمای ایمنی دستگاه داشته باشد. در غیر این صورت و حداقل، برق حل‌کننده منطقی باید چرخه‌ای شود و رجیسترهای تشخیصی حل‌کننده منطقی، چراغ‌های وضعیت، ولتاژهای منبع تغذیه، لینک‌های ارتباطی و افزونگی باید بررسی شوند. این بررسی‌ها باید قبل از تست اثبات عملکرد کامل انجام شوند.
فرض نکنید که نرم‌افزار برای همیشه خوب است و منطق آن پس از تست اولیه نیازی به آزمایش ندارد، زیرا تغییرات نرم‌افزاری و سخت‌افزاری مستند نشده، غیرمجاز و آزمایش نشده و به‌روزرسانی‌های نرم‌افزار می‌توانند به مرور زمان وارد سیستم‌ها شوند و باید در فلسفه کلی تست اثبات شما لحاظ شوند. مدیریت لاگ‌های تغییر، نگهداری و اصلاح باید بررسی شود تا از به‌روز بودن و نگهداری صحیح آنها اطمینان حاصل شود و در صورت امکان، برنامه کاربردی باید با آخرین نسخه پشتیبان مقایسه شود.
همچنین باید دقت شود که تمام توابع کمکی و تشخیصی حل‌کننده منطق کاربر (مانند نگهبانان، لینک‌های ارتباطی، لوازم امنیت سایبری و غیره) آزمایش شوند.
تست اثبات المان نهایی: اکثر المان‌های نهایی شیرها هستند، با این حال، استارترهای موتور تجهیزات دوار، درایوهای سرعت متغیر و سایر اجزای الکتریکی مانند کنتاکتورها و بریکرها نیز به عنوان المان‌های نهایی استفاده می‌شوند و حالت‌های خرابی آنها باید تجزیه و تحلیل و تست اثبات شود.
حالت‌های اصلی خرابی برای شیرها عبارتند از گیر کردن، زمان پاسخ خیلی کند یا خیلی سریع، و نشتی، که همه این موارد تحت تأثیر رابط فرآیند عملیاتی شیر در زمان قطع جریان قرار دارند. در حالی که آزمایش شیر در شرایط عملیاتی مطلوب‌ترین حالت است، بخش عملیات معمولاً با قطع SIF در حین کار کارخانه مخالف است. اکثر شیرهای SIS معمولاً در حالی که کارخانه در فشار تفاضلی صفر خاموش است، آزمایش می‌شوند که کمترین شرایط عملیاتی است. کاربر باید از بدترین حالت اختلاف فشار عملیاتی و اثرات تخریب شیر و فرآیند آگاه باشد، که باید در طراحی و اندازه شیر و محرک در نظر گرفته شود.
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).
دمای محیط همچنین می‌تواند بر بارهای اصطکاکی شیر تأثیر بگذارد، به طوری که آزمایش شیرها در هوای گرم معمولاً کمترین بار اصطکاکی را در مقایسه با عملکرد در هوای سرد خواهد داشت. در نتیجه، آزمایش اثبات شیرها در دمای ثابت باید در نظر گرفته شود تا داده‌های ثابتی برای آزمایش استنباطی جهت تعیین تخریب عملکرد شیر فراهم شود.
شیرهایی که دارای پوزیشنرهای هوشمند یا کنترل‌کننده دیجیتال شیر هستند، عموماً قابلیت ایجاد یک امضای شیر را دارند که می‌توان از آن برای نظارت بر افت عملکرد شیر استفاده کرد. امضای پایه شیر را می‌توان به عنوان بخشی از سفارش خرید درخواست کرد یا می‌توانید در طول آزمایش اولیه اثبات، یکی را ایجاد کنید تا به عنوان پایه عمل کند. امضای شیر باید هم برای باز و هم برای بسته شدن شیر انجام شود. در صورت وجود، باید از تشخیص پیشرفته شیر نیز استفاده شود. این می‌تواند با مقایسه امضاها و تشخیص‌های بعدی شیر در آزمایش اثبات با پایه شما، به شما بگوید که آیا عملکرد شیر شما رو به وخامت است یا خیر. این نوع آزمایش می‌تواند به جبران عدم آزمایش شیر در بدترین حالت فشارهای عملیاتی کمک کند.
امضای شیر در طول یک آزمایش اثبات همچنین می‌تواند زمان پاسخ را با مهرهای زمانی ثبت کند و نیاز به کرونومتر را از بین ببرد. افزایش زمان پاسخ، نشانه‌ی زوال شیر و افزایش بار اصطکاک برای حرکت شیر است. در حالی که هیچ استانداردی در مورد تغییرات زمان پاسخ شیر وجود ندارد، الگوی منفی تغییرات از آزمایش اثبات به آزمایش اثبات، نشان‌دهنده‌ی از دست رفتن احتمالی حاشیه‌ی ایمنی و عملکرد شیر است. آزمایش اثبات شیر مدرن SIS باید شامل امضای شیر به عنوان یک روش مهندسی خوب باشد.
فشار هوای ورودی به شیر باید در طول آزمایش اثبات اندازه‌گیری شود. در حالی که فنر شیر برای شیر برگشت فنری، شیر را می‌بندد، نیرو یا گشتاور مورد نیاز با میزان فشرده شدن فنر شیر توسط فشار ورودی شیر تعیین می‌شود (طبق قانون هوک، F = kX). اگر فشار ورودی شما کم باشد، فنر به اندازه کافی فشرده نمی‌شود، از این رو نیروی کمتری برای حرکت دادن شیر در صورت نیاز در دسترس خواهد بود. اگرچه این موارد جامع نیستند، اما برخی از مواردی که باید در ایجاد بخش شیر در روش آزمایش اثبات در نظر گرفته شوند، در جدول 2 آورده شده است.
زمان ارسال: ۱۳ نوامبر ۲۰۱۹