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安全仪表系统切断阀在线行程测试

文档作者：王秋红文档来源：中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院		点击数：	更新时间： 2021年07月13日
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过程控制实施技术 石 油 化 工 自 动 化，2009，3；75
AUT0M ATIoN IN PETRO—CH EM ICAL INDUSTRY
安全仪表系统切断阀在线行程测试
王秋红
(中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院自控室，吉林吉林132002)
摘要：最终执行元件—— 切断阀是安全仪表系统的重要组成部分，切断阀的性能直接关系着安全仪表系统的完整性。指
出了切断阀在线行程测试的重要性。重点介绍了安全系统切断阀在线测试的两种方法：完全行程测试和部分行程测试，阐述
了测试的目标和步骤，并结合实际应用，对两种测试方法进行了比较。在装置运行期间，部分行程测试具有优势，指出了数字多
功能智能定位器是安全切断阀的重要特征。
关键词：安全仪表系统；完全行程测试；部分行程测试
中图分类号：TP206·3 文献标志码：B 文章编号：1007—7324(2009)03—0075—02
1 引 言
1O年前，石化装置的大检修周期约为1～ 2
年，但随着机械设备可靠性的提高，以及预测性与
预防性计划的实施，大检修周期延长到了3～4年
甚至更多年。虽然延长装置的检修间隔可以获得
可观的经济效益，但同时也意昧着需要参与装置联
锁的紧急切断阀能够长期正常运行，并能提供同样
等级的保护性能。这几乎是不可能的事情，需要采
取相应的措施，以确保安全系统能维持所要求的风
险削减等级。下面就安全仪表系统切断阀在线行
程测试的设计进行探讨。
2 安全仪表系统的定义
安全仪表系统SIS(Safety Instrumented System)
也称仪表联锁系统(Safety Interlock System)或紧急
停车系统(Emergency Shutdown System)。SIS是
在当装置本身处于危险情况，或若无措施，装置的
危险性将加剧时，对装置作出相应的反应。该系统
的设计必须能够产生正确的输出以防止或减轻
危险。
SIS包括传感器，逻辑运算器，最终执行元件
及相应软件等。通过传感器对过程变量进行检测，
这些变量信号根据安全联锁的要求在逻辑运算器
中进行处理，一旦过程变量达到预定条件，则将输
出正确的信号到最终执行元件，使被控制过程转入
安全状态。采用SIS的目的是保护人身安全，装置
和设备的安全以及使环境污染最小化。
SIS的逻辑控制器可以连续诊断、监测系统硬
件及软件的运行，也能够检测现场回路及设备。但
是，最终的执行元件尤其是紧急切断阀的测试，是
使整个系统符合安全标准最困难的部分。根据不
完全统计，使用传统的阀门及仪表维护方法，SIS
所出现问题的5o 以上是由阀门引起的。传统做
法是，紧急切断阀只有在装置停车检修时，才能用
完全行程法进行测试，检验其性能。
3 安全系统切断阀在线测试方法
3．1 完全行程测试
要实现完全行程测试FST(Full Stroke
Test)，需要有手动测试开关、带阀位开关的切断
阀、与切断阀并联带阀位开关的手动旁路阀CSC
(注：切断阀为常开型FC)。
如图1所示，切断阀XV是常开阀门(FC)，电磁
阀励磁带电，旁路阀CSC带有开／关指示位，信号进
DCS。HS—B是辅助操作台上的手动测试开关。HY
是阀XV的D( 功能，HY是通过sIS来实现的。
CSC
图1 FST切断阀
收稿日期：2009—1—24(修改稿)。
作者简介：王秋红(1973一)，女，吉林省吉林市人，1996年毕
业于吉林工学院生产过程自动化专业，获学士学位，现工作在中石
油东北炼化工程有限公司吉林设计院自控室，一直从事自控专业
设计工作，高级工程师，注册系统工程师(ASE)。
学兔兔 www.xuetutu.com
石油化工自动化
测试主要目标：使电磁阀失电执行关阀至0
位置；如果在设定的时间内(如2O s)阀门完全关
闭，全行程测试完成。
切断阀XV完全行程测试的步骤如下：
a)将测试开关HS—B设置于“TEST”位置。
b)保持手动旁路阀CSC于全开位置，并且
DCS显示出其阀位XZLO—B为全开状态。
C)DCS操作员执行测试开关HS—C 于
“TEST”位置。
d)DCS操作员激活测试，HY启动SIS命令
将电磁阀失电，开始关阀，同时SIS内的时间计时
器开始计时。
e)当满足下列条件之一时，SIS将再次励磁
电磁阀：切断阀达到了全关位置(XZLC—A 在
DCS上有指示)；时间计时器到达预定时间(说明
是否存在硬件故障)。
f)测试完成，状态复位。
3．2 部分行程测试
要实现部分行程测试PST(Partial Stroke
Test)，需要有手动测试开关、带阀位开关的切断
阀。如图2所示，HS—B是辅助操作台上的手动测
试开关。
图2 PS'I 切断阀
测试主要目标：使电磁阀失电执行关阀至
20 位置；如果在设定的时问内(如5 s)阀门达到
关2O 的位置，部分行程测试完成。
切断阀XV部分行程测试的步骤如下：
a)将测试开关HS—B设置于“TEST”位置。
b)DCS操作员执行测试开关HS—C 于
“TEST”位置。
C)DCS操作员激活测试，HY启动SIS命令
将电磁阀失电，开始关阀，同时SIS内的时间计时
器开始计时。
d)当满足下列条件之一时，SIS将再次励磁
电磁阀：切断阀达到了预先确定的位置，(关闭
2O 或8O 开度，XZLX—A在DCS上有指示)；时
问计时器到达预定时间(说明是否存在硬件故障)。
e)测试完成，状态复位。
上述FST或PST两种行程测试相关说明：
a)如果FST或PST测试开关处于“TEST”
状态，报警将每4小时重复一次，直到测试开关返
回到“NORMAL”状态。
b)在测试过程中一旦有联锁发生，切断阀将
移向安全位置，不管测试开关、阀位开关或计时器
的状态。
c)测试时，现场操作人员必须在现场观察切
断阀的移动和其他非正常状态。
另外，对于常闭切断阀(FO)上述情况完全适
用，仅是测试时现场操作人员必须手动全关手动阀
且限位开关设定在全开位置。
4 FST与PST的比较
如果支持在线测试程序，具备试验设施以及完
全流量旁路设施等，执行完全行程测试便成为可能
并且更为有效。然而，完全行程测试涉及阀座部件
的完全接触，频繁的行程测试会引起阀座的过度磨
损，特别是软阀座的切断阀，必然导致阀门维护工
作量增大及阀门故障。另外，欲维持装置的安全运
行，在阀门旁通时，必须采取一系列措施，如降低装
置产率，监视特定的参数或停车，这些做法对装置
的正常生产有一定的影响。
部分行程测试的主要益处是降低了完全行程
测试的测试频率及对相关工艺过程运行的冲击。
如果部分行程测试显示出存在问题，那么维护显然
是必要的。这就意味着需安装安全流量的旁路设
施或工艺装置停车。由于完全流量旁路只在维护
时使用，测试时并不需要，安全系统的完整性没有
损失。
5 结束语
由于部分行程测试只能检测出阀门故障模式
的一部分，对于延长检修周期具有一定的帮助，但
它不能代替完全的功能检验，因此装置检修时必须
做完全功能检验。当测试出现问题时，应及时进行
检修以恢复阀门的性能，确保整个系统的安全完
整性。
参考文献：
1 SH／T 3018—2003，石油化工安全仪表系统设计规范rs]
2 IEC61508—1998，Functional 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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