為了提高工廠的生產(chǎn)效率,增加經(jīng)濟(jì)效益,實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)的最大化,近年來(lái)大型煉油裝置,乙烯裝置等工藝過(guò)程,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的周期加長(zhǎng),定期檢修的時(shí)間一般由2~3年一次延長(zhǎng)到5~6年一次。導(dǎo)致SIS(安全儀表系統(tǒng))中的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),例如緊急切斷閥ESD(Emergecy Shutdown Valve),長(zhǎng)期處于“休眠”狀態(tài)。由于工藝往往具有高溫、腐蝕、侵蝕、振動(dòng)、煙塵的特點(diǎn),且閥門(mén)長(zhǎng)期受到這種環(huán)境的影響,使得ESD閥有可能產(chǎn)生“固著”的故障模式,不能響應(yīng)來(lái)自SIS(安全儀表系統(tǒng))的操作(安全保護(hù))指令,ESD閥在需要執(zhí)行安全保護(hù)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生“拒動(dòng)”現(xiàn)象。這種情況的發(fā)生,將導(dǎo)致SIS系統(tǒng)失效,給安全生產(chǎn)帶來(lái)危害,其后果甚至可能是災(zāi)難性的。
為解決ESD閥的拒動(dòng)問(wèn)題,設(shè)想在定期檢修周期內(nèi)插入部分行程測(cè)試的動(dòng)作,按一定的時(shí)間間隔作周期性動(dòng)作,以便更好地檢查其閥桿移動(dòng)情況,判斷其功能的工作狀態(tài)是否正常。
一、什么是部分行程測(cè)試(PST-Paitial Stroke Testing)
所謂ESD閥的部分行程測(cè)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(cè)故障的方法,就是讓ESD閥做周期性的部分行程動(dòng)作。例如:ESD閥從全開(kāi)位置部分關(guān)閉10-30%行程,按一定的時(shí)間間隔設(shè)定周期性的動(dòng)作,以便更好地檢查其閥桿移動(dòng)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(yùn)行的可靠的檢測(cè)方法。
二、PST部分行程測(cè)試在緊急切斷閥上的應(yīng)用
工藝生產(chǎn)裝置正常運(yùn)行中,ESD閥通常處于全開(kāi)狀態(tài),在PST測(cè)試中,萬(wàn)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(duì)于ESD閥的開(kāi)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(cè)試時(shí),ESD閥的開(kāi)度多設(shè)定在70-90%(即關(guān)閉行程10%-30%),可以用很多方法實(shí)施PST,這里僅以帶氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的ESD閥進(jìn)行PST測(cè)試,介紹如何進(jìn)行PST測(cè)試的具體方法。
本文介紹的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型PST部分行程測(cè)試,由于該系統(tǒng)其簡(jiǎn)單獨(dú)特的機(jī)械系統(tǒng),不含電子設(shè)備(微處理器),無(wú)需控制軟件。該氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)附加PST功能,成為整個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)。
⒈ 直行程氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型PST部分行程測(cè)試的原理介紹(見(jiàn)圖1.):
電磁閥長(zhǎng)期失電,處于常通狀態(tài),氣缸常開(kāi)(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(cè)時(shí),擰動(dòng)鑰匙閥,這時(shí)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(dòng),當(dāng)執(zhí)行器移動(dòng)到設(shè)定位置時(shí),預(yù)設(shè)撞塊會(huì)碰到凸輪閥,這時(shí)凸輪閥換向,儀表氣通過(guò)凸輪閥給鑰匙閥一個(gè)氣壓信號(hào),鑰匙閥就會(huì)恢復(fù)到初始位置保持進(jìn)氣狀態(tài),氣控閥復(fù)位,執(zhí)行器快速朝打開(kāi)方向移動(dòng),恢復(fù)至測(cè)試前的狀態(tài),完成部分行程的檢測(cè)過(guò)程。本系統(tǒng)除了具有部分行程檢測(cè)功能外,還附加斷氣保護(hù)回路,確保在供氣故障時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的安全性,其工作原理是:平時(shí)正常工作時(shí),一路氣通過(guò)三通閥經(jīng)過(guò)濾減壓閥向主回路供氣;另一路是輔助回路,通過(guò)過(guò)濾器經(jīng)單向閥向儲(chǔ)氣罐充氣,當(dāng)出現(xiàn)供氣故障時(shí),氣動(dòng)型三通閥(在彈簧力作用下)自動(dòng)換向,改由儲(chǔ)氣罐供氣,完成故障停車前的工藝操作,來(lái)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(shí)例。
圖1 直行程氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型PST在ESD閥上應(yīng)用的氣控原理圖
圖2 直行程氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)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(chǎng)
圖4 PST在某大型煉油廠ESD閥上的實(shí)際應(yīng)用
⒉ 角行程氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型PST部分行程測(cè)試的原理介紹(見(jiàn)圖5.):
適用于回轉(zhuǎn)型緊急切斷閥,并能夠進(jìn)行部分行程檢測(cè),氣路圖電磁閥為非勵(lì)磁狀態(tài),閥門(mén)狀態(tài)為關(guān)閉。采用2位3通帶手動(dòng)復(fù)位的電磁閥,在開(kāi)啟閥門(mén)時(shí)要確認(rèn)電磁閥的手動(dòng)按鈕是否在復(fù)位狀態(tài),氣控閥用于快速進(jìn)氣和排氣,實(shí)現(xiàn)緊急切斷閥門(mén),失電失氣閥門(mén)關(guān)閉。
當(dāng)需要做部分行程檢測(cè)時(shí),只需擰到鑰匙閥,這時(shí)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(yùn)動(dòng)到設(shè)定位置時(shí),執(zhí)行器轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)凸輪曲線轉(zhuǎn)到設(shè)定點(diǎn)時(shí),會(huì)碰到預(yù)設(shè)位置的凸輪閥閥桿,這時(shí)使凸輪閥換向,儀表氣通過(guò)凸輪閥給鑰匙閥一個(gè)氣壓信號(hào),鑰匙閥就會(huì)恢復(fù)到初始位置保持進(jìn)氣狀態(tài)。氣缸供氣,恢復(fù)至閥門(mén)打開(kāi)狀態(tài),完成部分行程的檢測(cè)過(guò)程。為防止雨水、雜質(zhì)進(jìn)入鑰匙閥,可將鑰匙閥放入氣控箱,起到更好地保護(hù)作用。
圖6.是角行程氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型PST的一體化應(yīng)用實(shí)例
圖5 角行程氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型PST在ESD閥上應(yīng)用的氣控原理圖
圖6 角行程氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型PST的一體化應(yīng)用
三、ESD閥PST部分行程測(cè)試時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)
⒈ESD閥部分行程測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)
① 部分行程測(cè)試(PST)減少了風(fēng)險(xiǎn),較之全行程測(cè)試,降低了PFD(失效概率)值,導(dǎo)致SIL(高安全完整性等級(jí))提高,增加了ESD閥的可靠性;
② 部分行程測(cè)試能夠延長(zhǎng)全行程測(cè)試的時(shí)間間隔,但它不能取代全行程測(cè)試(FST),只是對(duì)全行程測(cè)試的一個(gè)補(bǔ)充;
③ 提供維修依據(jù);
④ 由于進(jìn)行了PST測(cè)試,ESD閥的旁路閥存在取消的可能性;
⑤ 減少測(cè)試成本;
⑥ 自動(dòng)化部分行程測(cè)試能夠增強(qiáng)測(cè)試的安全性,降低由于手動(dòng)測(cè)試造成的人為誤差的概率;
2.ESD閥部分行程測(cè)試的缺點(diǎn)
① PST測(cè)試不能檢測(cè)ESD全部故障,有些故障要靠全行程測(cè)試(FST)來(lái)解決;
② 裝置運(yùn)行不正常,導(dǎo)致ESD閥震蕩,這種情況不適于PST測(cè)試;
③ PST測(cè)試通常只做20%的行程測(cè)試,如果情況需要增加,則測(cè)試行程也只能增加10%。
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