安全儀表系統的功能安全測試研究

楊舒婷

摘 要：隨著社會科技的發展，石油、化工等工業領域進步的步伐加快，而安全儀表系統也廣泛地應用于工業生產中。隨著人們對而安全儀表系統的依賴，系統安全的功能失效現象也日漸明顯，系統功能安全問題成為目前急需解決的問題。安全儀表系統是生產安全的保障前提，如何有效提高安全儀表系統的安全性成為人們重點研究的課題。本文首先對安全儀表系統運行前與運行后進行的功能測試內容與要求進行了闡述，并對離線測試流程于方法進行了詳細的分析，為安全儀表系統開發與運營提供了參考依據。

關鍵詞：安全儀表系統；功能安全；測試；研究

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

1 安全儀表系統投入運行前后的測試研究

1.1 安全儀表系統投入運行前的測試內容與要求

安全儀表系統在安裝前需要通過工廠驗收測試，工廠驗收測試指的是利用演算器與軟件進行測試，以確保演算器滿足要求規范的檢測手段。通過測試可以及時發現錯誤的信息，將系統校正過來。工廠驗收測試前需對測試類型與數據進行獨立性檢測，確定合適的測試流程與地點。工廠驗收測試的結果通常會記錄在系統文檔中，當測試失敗的情況發生，失敗原因就會記錄在文檔中，這時系統就會采取相關措施進行測試改進。安全儀表系統正式使用前，必須對系統部件進行性能檢測與校準。相關設備必須與傳感器和終端形成完整回路，現場元件校核結果必須與傳感器實際讀數相匹配，以滿足安全儀表系統的特殊功能。

1.2 安全儀表系統投入運行后的測試內容與要求

安全儀表系統投入運行后需要對集成系統進行測試，這稱為預啟動驗收測試，目的是及時發現系統運行中的失效情況，保證安全儀表系統達到安全要求規范。這項測試中需要考慮到安全儀表系統的完整性，利用不同測試頻率對系統進行測試，其中離線功能測試是重要手段，能實現系統性能的驗證，但對于作業周期較長的系統，離線測試的成本較高，因此掌握在線測試技術是目前應具備的能力，能有效促進檢測效率的提高。安全儀表系統測試包括安全功能邏輯、程序檢查與校核等，有時還會根據活動頻率安排測試順序，測試完成后就會得到系統操作狀態結果。

2 安全儀表系統的離線測試

離線測試能實現系統完整的測試，對系統的邏輯與參數進行精確識別與校驗，所有裝備都是離線測試的對象，能測試出系統各部分的動態性能，確保系統滿足標準的性能指標。下面對幾種不同部件的離線測試方法與流程進行分析：

2.1 傳感器的離線測試

通常采用模擬傳感器來測試傳感器，這種方法常用于測試傳感器以及其他接收設備。進行測試輸出時常用電流模擬儀器來進行信息接收與分析。部件離線狀態時需要御用相對應的預期值進行結果驗證。測試毫安壓力傳感器的測試中，通常利用10mA的信號模擬器驗證系統故障情況。當傳感器感受到壓力時會開啟系統出口，檢測到回路后通過電流的調整就能驗證輸出設備的錯誤量程，然后將模擬器中斷開，將壓力傳感到下游閥門用于驗證設定點的報警記錄，最后通過增加壓力實現對設定點的報警清除，在適合位置記錄好跳變位置，供于系統檢測分析。

2.2 終端控制單元的離線測試

安全儀表系統的閥門必須滿足安全要求規范，通常通過反復人工啟動與關閉的操作就能保證閥門正確運行。終端控制單元的離線測試中，利用控制裝置與控制閥就能得到檢測結果，通過得出的反饋值對設備進行觀察記錄。與閥門測試相關的是泄漏測試，在系統的運行中必須將最大泄漏速率控制在科學的范圍內，通過對行程時間的記錄，計算出行程速度就能做出相關的判斷。

在測試完相關部門的狀態后，需要恢復終端控制單元的位置，保證所有離線檢測工作的完成，為正常啟動系統提供良好的準備。離線測試后要求所有的警報都被清除，確保所有部門處于正常的工作狀態，保證管線連接處于安全的狀態。如果接線端處于非作業狀態，必須重新歸置控制單元的位置，將現場導線管與傳感器正常聯通感應，關閉現場所有的泄壓閥，保證監測后系統能正常的運行。

3 安全儀表系統的在線測試

在線測試有利于維持系統的穩定性，在設置在線測試之前必須制定詳細的程序計劃，嚴格控制檢測條件，選擇合適的驗證方法進行線測試。在線測試相關設備必須進行全方位的測試，如果出現旁路現象，必須完全監控控制系統；如果手動控制閥出現異常，相關工作人員需要應時相應實施相應的措施。安全儀表系統的在線測試前需要審查安全儀表系統的測試程序，設置技術人員進行預熱檢測，記錄好檢測范圍與對象，還要做好特殊情況的預防措施。

傳感器的在線測試中首先需要安裝傳感器，安裝過程中必須提高設備生產的可靠性，以保證系統正常的在線運行。在傳感器的在線測試中，通常使用表決型傳感器進行測試。如果傳感器出現失效現象，相關實施者應及時改變已確定好的系統閾值邏輯，同時保持傳感器的其他測量性能，保證在線測試的安全性與可靠性。在測試中可根據不同部件的性質來決定測試頻率，如果出現信號偏離的現象，相關測試人員必須及時進行報警，對相關傳感器進行核對與重新測試，確保傳感器在線監測的準確性。

4 結束語

隨著工業技術的不斷發展，安全儀表系統也處于不斷的完善之中。近年來，安全儀表系統在工業流程中的應用日益增多，但是其功能失效形式也不斷增加，相關研究學者正在研究系統運行的測試等級與系統功能安全因素，為安全儀表系統的實施與運行提供了參考。現階段，相關學者對系統運行前后不同階段的測試方法和測試流程進行系統的研究，不斷地推動了安全儀表系統的功能和性能的進步，為安全儀表系統未來的發展奠定了基礎。

參考文獻：

[1]魯曉玲.安全儀表系統的功能安全評估研究[D].首都經濟貿易大學，2008.

[2]靳江紅，吳宗之，趙壽堂，胡玢.安全儀表系統的功能安全國內外發展綜述[J].化工自動化及儀表，2010（05）：1-6.

[3]靳江紅. 安全儀表系統安全功能失效評估方法研究[D].中國礦業大學（北京），2010.

[4]楊海兵.功能安全在工業過程安全儀表中的研究應用[D].杭州電子科技大學，2012.

[5]沈學強，白焰.安全儀表系統的功能安全評估方法性能分析[J]. 化工自動化及儀表，2012（06）：703-706.

[6]曹宇，王建林，肖家麒，于濤.便攜式安全儀表系統功能測試儀的研制[J]. 計算機測量與控制，2011（12）：3178-3181.