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            淺談部分行程測試在緊急切斷閥上的應(yīng)用

            無錫福斯拓科科技有限公司  2019-04-02  點擊7157次

            一、什么是部分行程測試(PST-Paitial Stroke Testing)

            所謂ESD閥的部分行程測試(PST-Paitial Stroke Testing)是作為一種緊急切斷(ESD-Emergency Shutdown)閥的一種安全措施,在ESD閥系統(tǒng)中檢測故障的方法,就是讓ESD閥做周期性的部分行程動作。例如:ESD閥從全開位置部分關(guān)閉10-30%行程,按一定的時間間隔設(shè)定周期性的動作,以便更好地檢查其閥桿移動情況,判斷其功能的工作狀態(tài)是否正常。PST是一種不影響ESD閥正常運行的可靠的檢測方法。

            二、PST部分行程測試在緊急切斷閥上的應(yīng)用

            工藝生產(chǎn)裝置正常運行中,ESD閥通常處于全開狀態(tài),在PST測試中,萬一導(dǎo)致ESD閥誤關(guān)閉,則將使生產(chǎn)裝置故障停車而造成事故。因此,對于ESD閥的開度要有限制,防止ESD閥誤關(guān)閉。一般情況下,根據(jù)ESD閥的流量特性,PST測試時,ESD閥的開度多設(shè)定在70-90%(即關(guān)閉行程10%-30%),可以用很多方法實施PST,這里僅以帶氣動執(zhí)行機構(gòu)的ESD閥進行PST測試,介紹如何進行PST測試的具體方法。

                本文介紹的氣動執(zhí)行機構(gòu)型PST部分行程測試,由于該系統(tǒng)其簡單獨特的機械系統(tǒng),不含電子設(shè)備(微處理器),無需控制軟件。該氣動執(zhí)行機構(gòu)附加PST功能,成為整個系統(tǒng)的特點。

              直行程氣動執(zhí)行機構(gòu)型PST部分行程測試的原理介紹(見圖1.):

            電磁閥長期失電,處于常通狀態(tài),氣缸常開(有桿腔通氣);

            適用于直行程緊急切斷閥,當(dāng)做部分行程檢測時,擰動鑰匙閥,這時鑰匙閥換位處于排氣狀態(tài),氣控閥換向,執(zhí)行器朝關(guān)閉方向移動,當(dāng)執(zhí)行器移動到設(shè)定位置時,預(yù)設(shè)撞塊會碰到凸輪閥,這時凸輪閥換向,儀表氣通過凸輪閥給鑰匙閥一個氣壓信號,鑰匙閥就會恢復(fù)到初始位置保持進氣狀態(tài),氣控閥復(fù)位,執(zhí)行器快速朝打開方向移動,恢復(fù)至測試前的狀態(tài),完成部分行程的檢測過程。本系統(tǒng)除了具有部分行程檢測功能外,還附加斷氣保護回路,確保在供氣故障時整個系統(tǒng)的安全性,其工作原理是:平時正常工作時,一路氣通過三通閥經(jīng)過濾減壓閥向主回路供氣;另一路是輔助回路,通過過濾器經(jīng)單向閥向儲氣罐充氣,當(dāng)出現(xiàn)供氣故障時,氣動型三通閥(在彈簧力作用下)自動換向,改由儲氣罐供氣,完成故障停車前的工藝操作,來滿足生產(chǎn)的需求。


            以下圖2、圖3、圖4分別為PST在直行程ESD閥上的應(yīng)用實例。

                圖1 直行程氣動執(zhí)行機構(gòu)型PST在ESD閥上應(yīng)用的氣控原理圖



            圖2 直行程氣動執(zhí)行機構(gòu)型PST在ESD閥的應(yīng)用


            圖3 PST應(yīng)用于ESD閥的車間組裝現(xiàn)場

             

             圖4 PST在某大型煉油廠ESD閥上的實際應(yīng)用


              角行程氣動執(zhí)行機構(gòu)型PST部分行程測試的原理介紹(見圖5.):

            適用于回轉(zhuǎn)型緊急切斷閥,并能夠進行部分行程檢測,氣路圖電磁閥為非勵磁狀態(tài),閥門狀態(tài)為關(guān)閉。采用2位3通帶手動復(fù)位的電磁閥,在開啟閥門時要確認電磁閥的手動按鈕是否在復(fù)位狀態(tài),氣控閥用于快速進氣和排氣,實現(xiàn)緊急切斷閥門,失電失氣閥門關(guān)閉。

            當(dāng)需要做部分行程檢測時,只需擰到鑰匙閥,這時鑰匙閥換位處于排氣狀態(tài),氣控閥、執(zhí)行器排氣,ESD閥逐漸關(guān)閉,當(dāng)執(zhí)行器運動到設(shè)定位置時,執(zhí)行器轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)會帶動凸輪的轉(zhuǎn)動,當(dāng)凸輪曲線轉(zhuǎn)到設(shè)定點時,會碰到預(yù)設(shè)位置的凸輪閥閥桿,這時使凸輪閥換向,儀表氣通過凸輪閥給鑰匙閥一個氣壓信號,鑰匙閥就會恢復(fù)到初始位置保持進氣狀態(tài)。氣缸供氣,恢復(fù)至閥門打開狀態(tài),完成部分行程的檢測過程。為防止雨水、雜質(zhì)進入鑰匙閥,可將鑰匙閥放入氣控箱,起到更好地保護作用。

            圖6.是角行程氣動執(zhí)行機構(gòu)型PST的一體化應(yīng)用實例


            圖5 角行程氣動執(zhí)行機構(gòu)型PST在ESD閥上應(yīng)用的氣控原理圖


            圖6 角行程氣動執(zhí)行機構(gòu)型PST的一體化應(yīng)用

             

            三、ESD閥PST部分行程測試時的優(yōu)缺點

            ⒈ESD閥部分行程測試的優(yōu)點

              部分行程測試(PST)減少了風(fēng)險,較之全行程測試,降低了PFD(失效概率)值,導(dǎo)致SIL(高安全完整性等級)提高,增加了ESD閥的可靠性;

              部分行程測試能夠延長全行程測試的時間間隔,但它不能取代全行程測試(FST),只是對全行程測試的一個補充;

              提供維修依據(jù);

              由于進行了PST測試,ESD閥的旁路閥存在取消的可能性;

              減少測試成本;

              自動化部分行程測試能夠增強測試的安全性,降低由于手動測試造成的人為誤差的概率;

            2.ESD閥部分行程測試的缺點

              PST測試不能檢測ESD全部故障,有些故障要靠全行程測試(FST)來解決;

              裝置運行不正常,導(dǎo)致ESD閥震蕩,這種情況不適于PST測試;

              PST測試通常只做20%的行程測試,如果情況需要增加,則測試行程也只能增加10%。


            結(jié)束語


            ESD閥在SIS正常運行時會固定在某一狀態(tài)而不變化,由于這種原因產(chǎn)生“固著”現(xiàn)象而導(dǎo)致失效,所以必須進行測試以揭露那些未被發(fā)現(xiàn)的危險失效,防止ESD閥在危險條件出現(xiàn)時不能正確執(zhí)行其切斷功能(或打開功能)。部分行程檢測(PST)降低了PFDavg(平均失效概率)值,提高了安全完整性等級(SIL)并使得ESD閥動作的可靠性大幅度提高。PST延長了全行程測試的間隔時間,自動化的PST能夠增強測試的安全性,降低測試風(fēng)險和測試失效的可能性。PST測試受測試周期(即檢驗測試間隔時間)測試頻率和測試條件影響,測試頻率沒有硬性規(guī)定,但ESD閥的測試頻率要比邏輯解算器高,一般情況下,由用戶決定。本文提到的部分行程測試方法因工藝等各方面原因應(yīng)用于不同場合,隨著IEC61511及相關(guān)國家標(biāo)準的貫徹落實,ESD閥部分行程測試必將會普及應(yīng)用。



             

             

             

            參考文獻

            [1]  陽憲惠,郭海濤,安全儀表系統(tǒng)的功能安全.  清華大學(xué)出版社


            [2]  劉建候. 功能安全技術(shù)基礎(chǔ). 機械工業(yè)出版社



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