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安全兰式压力变送器系统试验维修设计探讨

时间:2021-06-26
安全兰式压力变送器系统试验维修设计探讨
安全兰式压力变送器(SIS)在目前越来越多的国家实行了标准化配置,但在其安全寿命期内,很多现役SIS未按要求进行测试维护,部分SIS甚至没有测试维护计划。项目设计阶段要考虑和设计SIS测试维修相关的设备,对SIS功能测试维修设计实现的方法进行了探讨,重点讨论了法兰式压力变送器的维修旁路设置、故障情况下法兰式压力变送器“坏”信号的处理、两种测试维修方式以及设备设计配置要求等相关内容。
近几年来,针对石化行业安全仪表系统(SIS)的设计、国家标准、行业标准以及原国家安监总局文件等对HAZOP分析、安全完整性等级(SIL)评价和SIS安装等方面的要求,SIS的设计越来越完善,使用效率越来越高。伴随着SIS装备的普及,SIS安全生命周期的概念也随之引起了业界和监管机构的关注,其重点在于在SIS安全生命周期中如何保证SIS达到安全等级要求。法兰式压力变送器安全功能实现的所有活动,从项目概念设计阶段开始,直至所有法兰式压力变送器安全功能不再适用时,主要包括:工艺危害和风险评估;保护层安全功能的分配;SIS技术要求;SIS设计与工程;SIS综合调试运行与确认;SIS操作维护与更改;SIS关闭等主要阶段。文章着重介绍了如何设计SIS测试维护功能。
第一个问题。
由于SIS在安全功能方面的广泛应用,作为SIS生命周期的一部分,SIS的测试维护还没有同步进行。采用SIS系统的工艺设备在运行过程中,用户对SIS系统经常会出现的故障进行被动处理,当SIS系统出现不正确或隐性故障时,会出现非计划停车现象。正常情况下,由于SIS故障导致的非计划停车,导致企业主管对SIS产生误解,甚至怀疑安全设计过度。厂内法兰压力变送器维修部门对SIS的测试维修工作更加疲惫不堪,甚至不知道该如何进行SIS的测试维修工作,更不知道SIS测试维修计划是否完善,更不知道当需要联锁停止时,SIS的测试维修工作是否能够进行,更不知道当需要联锁停止时,SIS的测试维修工作是否能够进行。其原因是多方面的,也是系统的。
第一,在工程设计阶段没有对SIS的测试和维护阶段进行规划;第二,用户没有制定SIS测试维护计划,SIS测试维护规程不健全;这就导致SIS缺乏安全、合理的测试维修方式和方法,安全测试维修设备不完善,无法进行定期测试维修。
它主要包括测量法兰压力变送器、逻辑控制器系统、极终端器和线路系统等。
SIS的测试范围应包括整个系统。伴随着电子信息技术的发展和冗余容错诊断技术的应用,通过周期性的自动测试与诊断,逻辑控制器系统完全可以满足4a生产周期的全部要求。但自动诊断技术无法检测出SIS中所有的故障危险,如变送器测量出的长管堵塞、长管锈蚀、长管阀芯卡死等。采用技术手段对法兰式压力变送器进行检测时,由于技术升级和冗余设置,使检测误停机率大大降低,故障率较高的地方成为极终端机。本系统的测试维护主要是对测压变送器和极终端机的测试维护,也是本文的重点内容。
二测试维护周期的确定和要求。
SIS测试维护是指对SIS进行定期的物理测试和功能检查,以保证SIS在其安全生命周期内处于良好的状态。如何实现SIS的测试维护是SIS设计阶段的一个重要环节,也是SIS的安全生命周期。
现在新造的石化装置一般生产运行周期在4个月以上。若SIS测试时间间隔小于工艺装置预定运行周期,则需要在不中断工艺装置运行的前提下进行SIS测试与维护,故应按设计进行。
SIS联机测试和维护设备,测试的目的是检测出不能自动诊断的隐含故障,使SIS系统恢复到正常状态,确保SIS持续符合安全功能设计要求。
根据安全功能的SIL等级确定SIS测试时间间隔,缩短SIS测试时间间隔是提高SIL等级的措施之一。从SIL等级确定之日起,根据以往设计项目的经验,极小的测试间隔一般要求:现场传感器为1a;逻辑控制器为1a;切断阀为1~4a,其中,切断阀的测试间隔除自身SIL等级外,与所处的应用场合密切相关。对于容易堵塞或结焦的切断阀,测试时间隔时间应尽量短,最好是6d或1a。
三是法兰式压力变送器的检测维修。
测得的法兰式压力变送器通常是现场的传感器,其检测内容因传感器的种类不同而有差异,一般包括测量精度、范围、重复性、输出特性等,为了实现对测量法兰式压力变送器的测试维护,首先应进行测试维护旁路功能的设计。
3.1试验维护旁路
为了在试验维护时对每个传感器的输入信号进行屏蔽,应该对每个现场传感器的输入信号进行保护。维修旁路通常是具有启用权限的SIS软旁路开关,法兰式压力变送器维护员投用“测试维护旁路”软开关,在“允许测试维护旁路”硬开关放置允许后,法兰式压力变送器维修员投用“测试维护旁路”软开关。图1中显示了一个单一组件测试维护旁路的典型逻辑。
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如在“2oo3”机能冗余设置中,测量法兰式压力变送器为1组时,可采用两种方式对3台变送器进行维护旁路测试:第一种方式为该组变送器设置1台测试维护旁路开关,即3台变送器共用1台旁路;第二种方式是每台变送器设置1台测试维护开关。这两种方法各有优点和缺点,第一种方法强烈建议优先使用,因为它减少了变送器故障和测试维护期间由人为错误引起的风险。
与检测维护相关的所有开关都应该处于受控状态。如果把“允许测试维护用的旁路开关”放在允许旁路的位置,一个不可取消、不可复位的高级“功能旁路”报警应该在相关操作控制台或接口上启动,并且所有的旁路动作都应该在控制系统中进行记录。必须强调,旁路功能不应屏蔽相应输入信号的预警警报,
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