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安全儀表系統(tǒng)切斷閥在線行程測(cè)試

文檔作者：王秋紅文檔來源：中石油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月13日
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過程控制實(shí)施技術(shù) 石 油 化 工 自 動(dòng) 化，2009，3；75
AUT0M ATIoN IN PETRO—CH EM ICAL INDUSTRY
安全儀表系統(tǒng)切斷閥在線行程測(cè)試
王秋紅
(中石油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院自控室，吉林吉林132002)
摘要：最終執(zhí)行元件—— 切斷閥是安全儀表系統(tǒng)的重要組成部分，切斷閥的性能直接關(guān)系著安全儀表系統(tǒng)的完整性。指
出了切斷閥在線行程測(cè)試的重要性。重點(diǎn)介紹了安全系統(tǒng)切斷閥在線測(cè)試的兩種方法：完全行程測(cè)試和部分行程測(cè)試，闡述
了測(cè)試的目標(biāo)和步驟，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，對(duì)兩種測(cè)試方法進(jìn)行了比較。在裝置運(yùn)行期間，部分行程測(cè)試具有優(yōu)勢(shì)，指出了數(shù)字多
功能智能定位器是安全切斷閥的重要特征。
關(guān)鍵詞：安全儀表系統(tǒng)；完全行程測(cè)試；部分行程測(cè)試
中圖分類號(hào)：TP206·3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1007—7324(2009)03—0075—02
1 引 言
1O年前，石化裝置的大檢修周期約為1～ 2
年，但隨著機(jī)械設(shè)備可靠性的提高，以及預(yù)測(cè)性與
預(yù)防性計(jì)劃的實(shí)施，大檢修周期延長(zhǎng)到了3～4年
甚至更多年。雖然延長(zhǎng)裝置的檢修間隔可以獲得
可觀的經(jīng)濟(jì)效益，但同時(shí)也意昧著需要參與裝置聯(lián)
鎖的緊急切斷閥能夠長(zhǎng)期正常運(yùn)行，并能提供同樣
等級(jí)的保護(hù)性能。這幾乎是不可能的事情，需要采
取相應(yīng)的措施，以確保安全系統(tǒng)能維持所要求的風(fēng)
險(xiǎn)削減等級(jí)。下面就安全儀表系統(tǒng)切斷閥在線行
程測(cè)試的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。
2 安全儀表系統(tǒng)的定義
安全儀表系統(tǒng)SIS(Safety Instrumented System)
也稱儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)(Safety Interlock System)或緊急
停車系統(tǒng)(Emergency Shutdown System)。SIS是
在當(dāng)裝置本身處于危險(xiǎn)情況，或若無措施，裝置的
危險(xiǎn)性將加劇時(shí)，對(duì)裝置作出相應(yīng)的反應(yīng)。該系統(tǒng)
的設(shè)計(jì)必須能夠產(chǎn)生正確的輸出以防止或減輕
危險(xiǎn)。
SIS包括傳感器，邏輯運(yùn)算器，最終執(zhí)行元件
及相應(yīng)軟件等。通過傳感器對(duì)過程變量進(jìn)行檢測(cè)，
這些變量信號(hào)根據(jù)安全聯(lián)鎖的要求在邏輯運(yùn)算器
中進(jìn)行處理，一旦過程變量達(dá)到預(yù)定條件，則將輸
出正確的信號(hào)到最終執(zhí)行元件，使被控制過程轉(zhuǎn)入
安全狀態(tài)。采用SIS的目的是保護(hù)人身安全，裝置
和設(shè)備的安全以及使環(huán)境污染最小化。
SIS的邏輯控制器可以連續(xù)診斷、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬
件及軟件的運(yùn)行，也能夠檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)回路及設(shè)備。但
是，最終的執(zhí)行元件尤其是緊急切斷閥的測(cè)試，是
使整個(gè)系統(tǒng)符合安全標(biāo)準(zhǔn)最困難的部分。根據(jù)不
完全統(tǒng)計(jì)，使用傳統(tǒng)的閥門及儀表維護(hù)方法，SIS
所出現(xiàn)問題的5o 以上是由閥門引起的。傳統(tǒng)做
法是，緊急切斷閥只有在裝置停車檢修時(shí)，才能用
完全行程法進(jìn)行測(cè)試，檢驗(yàn)其性能。
3 安全系統(tǒng)切斷閥在線測(cè)試方法
3．1 完全行程測(cè)試
要實(shí)現(xiàn)完全行程測(cè)試FST(Full Stroke
Test)，需要有手動(dòng)測(cè)試開關(guān)、帶閥位開關(guān)的切斷
閥、與切斷閥并聯(lián)帶閥位開關(guān)的手動(dòng)旁路閥CSC
(注：切斷閥為常開型FC)。
如圖1所示，切斷閥XV是常開閥門(FC)，電磁
閥勵(lì)磁帶電，旁路閥CSC帶有開／關(guān)指示位，信號(hào)進(jìn)
DCS。HS—B是輔助操作臺(tái)上的手動(dòng)測(cè)試開關(guān)。HY
是閥XV的D( 功能，HY是通過sIS來實(shí)現(xiàn)的。
CSC
圖1 FST切斷閥
收稿日期：2009—1—24(修改稿)。
作者簡(jiǎn)介：王秋紅(1973一)，女，吉林省吉林市人，1996年畢
業(yè)于吉林工學(xué)院生產(chǎn)過程自動(dòng)化專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)工作在中石
油東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院自控室，一直從事自控專業(yè)
設(shè)計(jì)工作，高級(jí)工程師，注冊(cè)系統(tǒng)工程師(ASE)。
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石油化工自動(dòng)化
測(cè)試主要目標(biāo)：使電磁閥失電執(zhí)行關(guān)閥至0
位置；如果在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)(如2O s)閥門完全關(guān)
閉，全行程測(cè)試完成。
切斷閥XV完全行程測(cè)試的步驟如下：
a)將測(cè)試開關(guān)HS—B設(shè)置于“TEST”位置。
b)保持手動(dòng)旁路閥CSC于全開位置，并且
DCS顯示出其閥位XZLO—B為全開狀態(tài)。
C)DCS操作員執(zhí)行測(cè)試開關(guān)HS—C 于
“TEST”位置。
d)DCS操作員激活測(cè)試，HY啟動(dòng)SIS命令
將電磁閥失電，開始關(guān)閥，同時(shí)SIS內(nèi)的時(shí)間計(jì)時(shí)
器開始計(jì)時(shí)。
e)當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)，SIS將再次勵(lì)磁
電磁閥：切斷閥達(dá)到了全關(guān)位置(XZLC—A 在
DCS上有指示)；時(shí)間計(jì)時(shí)器到達(dá)預(yù)定時(shí)間(說明
是否存在硬件故障)。
f)測(cè)試完成，狀態(tài)復(fù)位。
3．2 部分行程測(cè)試
要實(shí)現(xiàn)部分行程測(cè)試PST(Partial Stroke
Test)，需要有手動(dòng)測(cè)試開關(guān)、帶閥位開關(guān)的切斷
閥。如圖2所示，HS—B是輔助操作臺(tái)上的手動(dòng)測(cè)
試開關(guān)。
圖2 PS'I 切斷閥
測(cè)試主要目標(biāo)：使電磁閥失電執(zhí)行關(guān)閥至
20 位置；如果在設(shè)定的時(shí)問內(nèi)(如5 s)閥門達(dá)到
關(guān)2O 的位置，部分行程測(cè)試完成。
切斷閥XV部分行程測(cè)試的步驟如下：
a)將測(cè)試開關(guān)HS—B設(shè)置于“TEST”位置。
b)DCS操作員執(zhí)行測(cè)試開關(guān)HS—C 于
“TEST”位置。
C)DCS操作員激活測(cè)試，HY啟動(dòng)SIS命令
將電磁閥失電，開始關(guān)閥，同時(shí)SIS內(nèi)的時(shí)間計(jì)時(shí)
器開始計(jì)時(shí)。
d)當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)，SIS將再次勵(lì)磁
電磁閥：切斷閥達(dá)到了預(yù)先確定的位置，(關(guān)閉
2O 或8O 開度，XZLX—A在DCS上有指示)；時(shí)
問計(jì)時(shí)器到達(dá)預(yù)定時(shí)間(說明是否存在硬件故障)。
e)測(cè)試完成，狀態(tài)復(fù)位。
上述FST或PST兩種行程測(cè)試相關(guān)說明：
a)如果FST或PST測(cè)試開關(guān)處于“TEST”
狀態(tài)，報(bào)警將每4小時(shí)重復(fù)一次，直到測(cè)試開關(guān)返
回到“NORMAL”狀態(tài)。
b)在測(cè)試過程中一旦有聯(lián)鎖發(fā)生，切斷閥將
移向安全位置，不管測(cè)試開關(guān)、閥位開關(guān)或計(jì)時(shí)器
的狀態(tài)。
c)測(cè)試時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員必須在現(xiàn)場(chǎng)觀察切
斷閥的移動(dòng)和其他非正常狀態(tài)。
另外，對(duì)于常閉切斷閥(FO)上述情況完全適
用，僅是測(cè)試時(shí)現(xiàn)場(chǎng)操作人員必須手動(dòng)全關(guān)手動(dòng)閥
且限位開關(guān)設(shè)定在全開位置。
4 FST與PST的比較
如果支持在線測(cè)試程序，具備試驗(yàn)設(shè)施以及完
全流量旁路設(shè)施等，執(zhí)行完全行程測(cè)試便成為可能
并且更為有效。然而，完全行程測(cè)試涉及閥座部件
的完全接觸，頻繁的行程測(cè)試會(huì)引起閥座的過度磨
損，特別是軟閥座的切斷閥，必然導(dǎo)致閥門維護(hù)工
作量增大及閥門故障。另外，欲維持裝置的安全運(yùn)
行，在閥門旁通時(shí)，必須采取一系列措施，如降低裝
置產(chǎn)率，監(jiān)視特定的參數(shù)或停車，這些做法對(duì)裝置
的正常生產(chǎn)有一定的影響。
部分行程測(cè)試的主要益處是降低了完全行程
測(cè)試的測(cè)試頻率及對(duì)相關(guān)工藝過程運(yùn)行的沖擊。
如果部分行程測(cè)試顯示出存在問題，那么維護(hù)顯然
是必要的。這就意味著需安裝安全流量的旁路設(shè)
施或工藝裝置停車。由于完全流量旁路只在維護(hù)
時(shí)使用，測(cè)試時(shí)并不需要，安全系統(tǒng)的完整性沒有
損失。
5 結(jié)束語
由于部分行程測(cè)試只能檢測(cè)出閥門故障模式
的一部分，對(duì)于延長(zhǎng)檢修周期具有一定的幫助，但
它不能代替完全的功能檢驗(yàn)，因此裝置檢修時(shí)必須
做完全功能檢驗(yàn)。當(dāng)測(cè)試出現(xiàn)問題時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行
檢修以恢復(fù)閥門的性能，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全完
整性。
參考文獻(xiàn)：
1 SH／T 3018—2003，石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范rs]
2 IEC61508—1998，F(xiàn)unctional Safety of Electrical／Electronic／
Programmable Electronic Safety—related Systems[S3
3 IEC61511—2003， Functional Safety： Safety Instrumented
Systems for the Process Industry Sector[-S1

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