安全儀表系統(tǒng)的功能安全測(cè)試研究

楊舒婷

摘 要：隨著社會(huì)科技的發(fā)展，石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)步的步伐加快，而安全儀表系統(tǒng)也廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。隨著人們對(duì)而安全儀表系統(tǒng)的依賴，系統(tǒng)安全的功能失效現(xiàn)象也日漸明顯，系統(tǒng)功能安全問題成為目前急需解決的問題。安全儀表系統(tǒng)是生產(chǎn)安全的保障前提，如何有效提高安全儀表系統(tǒng)的安全性成為人們重點(diǎn)研究的課題。本文首先對(duì)安全儀表系統(tǒng)運(yùn)行前與運(yùn)行后進(jìn)行的功能測(cè)試內(nèi)容與要求進(jìn)行了闡述，并對(duì)離線測(cè)試流程于方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析，為安全儀表系統(tǒng)開發(fā)與運(yùn)營(yíng)提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：安全儀表系統(tǒng)；功能安全；測(cè)試；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.235

1 安全儀表系統(tǒng)投入運(yùn)行前后的測(cè)試研究

1.1 安全儀表系統(tǒng)投入運(yùn)行前的測(cè)試內(nèi)容與要求

安全儀表系統(tǒng)在安裝前需要通過工廠驗(yàn)收測(cè)試，工廠驗(yàn)收測(cè)試指的是利用演算器與軟件進(jìn)行測(cè)試，以確保演算器滿足要求規(guī)范的檢測(cè)手段。通過測(cè)試可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的信息，將系統(tǒng)校正過來。工廠驗(yàn)收測(cè)試前需對(duì)測(cè)試類型與數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立性檢測(cè)，確定合適的測(cè)試流程與地點(diǎn)。工廠驗(yàn)收測(cè)試的結(jié)果通常會(huì)記錄在系統(tǒng)文檔中，當(dāng)測(cè)試失敗的情況發(fā)生，失敗原因就會(huì)記錄在文檔中，這時(shí)系統(tǒng)就會(huì)采取相關(guān)措施進(jìn)行測(cè)試改進(jìn)。安全儀表系統(tǒng)正式使用前，必須對(duì)系統(tǒng)部件進(jìn)行性能檢測(cè)與校準(zhǔn)。相關(guān)設(shè)備必須與傳感器和終端形成完整回路，現(xiàn)場(chǎng)元件校核結(jié)果必須與傳感器實(shí)際讀數(shù)相匹配，以滿足安全儀表系統(tǒng)的特殊功能。

1.2 安全儀表系統(tǒng)投入運(yùn)行后的測(cè)試內(nèi)容與要求

安全儀表系統(tǒng)投入運(yùn)行后需要對(duì)集成系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，這稱為預(yù)啟動(dòng)驗(yàn)收測(cè)試，目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中的失效情況，保證安全儀表系統(tǒng)達(dá)到安全要求規(guī)范。這項(xiàng)測(cè)試中需要考慮到安全儀表系統(tǒng)的完整性，利用不同測(cè)試頻率對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，其中離線功能測(cè)試是重要手段，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的驗(yàn)證，但對(duì)于作業(yè)周期較長(zhǎng)的系統(tǒng)，離線測(cè)試的成本較高，因此掌握在線測(cè)試技術(shù)是目前應(yīng)具備的能力，能有效促進(jìn)檢測(cè)效率的提高。安全儀表系統(tǒng)測(cè)試包括安全功能邏輯、程序檢查與校核等，有時(shí)還會(huì)根據(jù)活動(dòng)頻率安排測(cè)試順序，測(cè)試完成后就會(huì)得到系統(tǒng)操作狀態(tài)結(jié)果。

2 安全儀表系統(tǒng)的離線測(cè)試

離線測(cè)試能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)完整的測(cè)試，對(duì)系統(tǒng)的邏輯與參數(shù)進(jìn)行精確識(shí)別與校驗(yàn)，所有裝備都是離線測(cè)試的對(duì)象，能測(cè)試出系統(tǒng)各部分的動(dòng)態(tài)性能，確保系統(tǒng)滿足標(biāo)準(zhǔn)的性能指標(biāo)。下面對(duì)幾種不同部件的離線測(cè)試方法與流程進(jìn)行分析：

2.1 傳感器的離線測(cè)試

通常采用模擬傳感器來測(cè)試傳感器，這種方法常用于測(cè)試傳感器以及其他接收設(shè)備。進(jìn)行測(cè)試輸出時(shí)常用電流模擬儀器來進(jìn)行信息接收與分析。部件離線狀態(tài)時(shí)需要御用相對(duì)應(yīng)的預(yù)期值進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證。測(cè)試毫安壓力傳感器的測(cè)試中，通常利用10mA的信號(hào)模擬器驗(yàn)證系統(tǒng)故障情況。當(dāng)傳感器感受到壓力時(shí)會(huì)開啟系統(tǒng)出口，檢測(cè)到回路后通過電流的調(diào)整就能驗(yàn)證輸出設(shè)備的錯(cuò)誤量程，然后將模擬器中斷開，將壓力傳感到下游閥門用于驗(yàn)證設(shè)定點(diǎn)的報(bào)警記錄，最后通過增加壓力實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)定點(diǎn)的報(bào)警清除，在適合位置記錄好跳變位置，供于系統(tǒng)檢測(cè)分析。

2.2 終端控制單元的離線測(cè)試

安全儀表系統(tǒng)的閥門必須滿足安全要求規(guī)范，通常通過反復(fù)人工啟動(dòng)與關(guān)閉的操作就能保證閥門正確運(yùn)行。終端控制單元的離線測(cè)試中，利用控制裝置與控制閥就能得到檢測(cè)結(jié)果，通過得出的反饋值對(duì)設(shè)備進(jìn)行觀察記錄。與閥門測(cè)試相關(guān)的是泄漏測(cè)試，在系統(tǒng)的運(yùn)行中必須將最大泄漏速率控制在科學(xué)的范圍內(nèi)，通過對(duì)行程時(shí)間的記錄，計(jì)算出行程速度就能做出相關(guān)的判斷。

在測(cè)試完相關(guān)部門的狀態(tài)后，需要恢復(fù)終端控制單元的位置，保證所有離線檢測(cè)工作的完成，為正常啟動(dòng)系統(tǒng)提供良好的準(zhǔn)備。離線測(cè)試后要求所有的警報(bào)都被清除，確保所有部門處于正常的工作狀態(tài)，保證管線連接處于安全的狀態(tài)。如果接線端處于非作業(yè)狀態(tài)，必須重新歸置控制單元的位置，將現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)線管與傳感器正常聯(lián)通感應(yīng)，關(guān)閉現(xiàn)場(chǎng)所有的泄壓閥，保證監(jiān)測(cè)后系統(tǒng)能正常的運(yùn)行。

3 安全儀表系統(tǒng)的在線測(cè)試

在線測(cè)試有利于維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在設(shè)置在線測(cè)試之前必須制定詳細(xì)的程序計(jì)劃，嚴(yán)格控制檢測(cè)條件，選擇合適的驗(yàn)證方法進(jìn)行線測(cè)試。在線測(cè)試相關(guān)設(shè)備必須進(jìn)行全方位的測(cè)試，如果出現(xiàn)旁路現(xiàn)象，必須完全監(jiān)控控制系統(tǒng)；如果手動(dòng)控制閥出現(xiàn)異常，相關(guān)工作人員需要應(yīng)時(shí)相應(yīng)實(shí)施相應(yīng)的措施。安全儀表系統(tǒng)的在線測(cè)試前需要審查安全儀表系統(tǒng)的測(cè)試程序，設(shè)置技術(shù)人員進(jìn)行預(yù)熱檢測(cè)，記錄好檢測(cè)范圍與對(duì)象，還要做好特殊情況的預(yù)防措施。

傳感器的在線測(cè)試中首先需要安裝傳感器，安裝過程中必須提高設(shè)備生產(chǎn)的可靠性，以保證系統(tǒng)正常的在線運(yùn)行。在傳感器的在線測(cè)試中，通常使用表決型傳感器進(jìn)行測(cè)試。如果傳感器出現(xiàn)失效現(xiàn)象，相關(guān)實(shí)施者應(yīng)及時(shí)改變已確定好的系統(tǒng)閾值邏輯，同時(shí)保持傳感器的其他測(cè)量性能，保證在線測(cè)試的安全性與可靠性。在測(cè)試中可根據(jù)不同部件的性質(zhì)來決定測(cè)試頻率，如果出現(xiàn)信號(hào)偏離的現(xiàn)象，相關(guān)測(cè)試人員必須及時(shí)進(jìn)行報(bào)警，對(duì)相關(guān)傳感器進(jìn)行核對(duì)與重新測(cè)試，確保傳感器在線監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，安全儀表系統(tǒng)也處于不斷的完善之中。近年來，安全儀表系統(tǒng)在工業(yè)流程中的應(yīng)用日益增多，但是其功能失效形式也不斷增加，相關(guān)研究學(xué)者正在研究系統(tǒng)運(yùn)行的測(cè)試等級(jí)與系統(tǒng)功能安全因素，為安全儀表系統(tǒng)的實(shí)施與運(yùn)行提供了參考?，F(xiàn)階段，相關(guān)學(xué)者對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行前后不同階段的測(cè)試方法和測(cè)試流程進(jìn)行系統(tǒng)的研究，不斷地推動(dòng)了安全儀表系統(tǒng)的功能和性能的進(jìn)步，為安全儀表系統(tǒng)未來的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]魯曉玲.安全儀表系統(tǒng)的功能安全評(píng)估研究[D].首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)，2008.

[2]靳江紅，吳宗之，趙壽堂，胡玢.安全儀表系統(tǒng)的功能安全國(guó)內(nèi)外發(fā)展綜述[J].化工自動(dòng)化及儀表，2010（05）：1-6.

[3]靳江紅. 安全儀表系統(tǒng)安全功能失效評(píng)估方法研究[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），2010.

[4]楊海兵.功能安全在工業(yè)過程安全儀表中的研究應(yīng)用[D].杭州電子科技大學(xué)，2012.

[5]沈?qū)W強(qiáng)，白焰.安全儀表系統(tǒng)的功能安全評(píng)估方法性能分析[J]. 化工自動(dòng)化及儀表，2012（06）：703-706.

[6]曹宇，王建林，肖家麒，于濤.便攜式安全儀表系統(tǒng)功能測(cè)試儀的研制[J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2011（12）：3178-3181.