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无锡福斯拓科科技有限公司 2019-04-02 点击6831次
一、什么是部分行程测试（PST-Paitial Stroke Testing）
所谓ESD阀的部分行程测试（PST-Paitial Stroke Testing）是作为一种紧急切断（ESD-Emergency Shutdown）阀的一种安全措施，在ESD阀系统中检测故障的方法，就是让ESD阀做周期性的部分行程动作。例如：ESD阀从全开位置部分关闭10-30%行程，按一定的时间间隔设定周期性的动作，以便更好地检查其阀杆移动情况，判断其功能的工作状态是否正常。PST是一种不影响ESD阀正常运行的可靠的检测方法。
二、PST部分行程测试在紧急切断阀上的应用
工艺生产装置正常运行中，ESD阀通常处于全开状态，在PST测试中，万一导致ESD阀误关闭，则将使生产装置故障停车而造成事故。因此，对于ESD阀的开度要有限制，防止ESD阀误关闭。一般情况下，根据ESD阀的流量特性，PST测试时，ESD阀的开度多设定在70-90%（即关闭行程10%-30%），可以用很多方法实施PST，这里仅以带气动执行机构的ESD阀进行PST测试，介绍如何进行PST测试的具体方法。
本文介绍的气动执行机构型PST部分行程测试，由于该系统其简单独特的机械系统，不含电子设备（微处理器），无需控制软件。该气动执行机构附加PST功能，成为整个系统的特点。
⒈ 直行程气动执行机构型PST部分行程测试的原理介绍（见图1.）：
电磁阀长期失电，处于常通状态，气缸常开（有杆腔通气）；
适用于直行程紧急切断阀，当做部分行程检测时，拧动钥匙阀，这时钥匙阀换位处于排气状态，气控阀换向，执行器朝关闭方向移动，当执行器移动到设定位置时，预设撞块会碰到凸轮阀，这时凸轮阀换向，仪表气通过凸轮阀给钥匙阀一个气压信号，钥匙阀就会恢复到初始位置保持进气状态，气控阀复位，执行器快速朝打开方向移动，恢复至测试前的状态，完成部分行程的检测过程。本系统除了具有部分行程检测功能外，还附加断气保护回路，确保在供气故障时整个系统的安全性，其工作原理是：平时正常工作时，一路气通过三通阀经过滤减压阀向主回路供气；另一路是辅助回路，通过过滤器经单向阀向储气罐充气，当出现供气故障时，气动型三通阀（在弹簧力作用下）自动换向，改由储气罐供气，完成故障停车前的工艺操作，来满足生产的需求。
以下图2、图3、图4分别为PST在直行程ESD阀上的应用实例。
图1 直行程气动执行机构型PST在ESD阀上应用的气控原理图
图2 直行程气动执行机构型PST在ESD阀的应用
图3 PST应用于ESD阀的车间组装现场
图4 PST在某大型炼油厂ESD阀上的实际应用
⒉ 角行程气动执行机构型PST部分行程测试的原理介绍（见图5.）：
适用于回转型紧急切断阀，并能够进行部分行程检测，气路图电磁阀为非励磁状态，阀门状态为关闭。采用2位3通带手动复位的电磁阀，在开启阀门时要确认电磁阀的手动按钮是否在复位状态，气控阀用于快速进气和排气，实现紧急切断阀门，失电失气阀门关闭。
当需要做部分行程检测时，只需拧到钥匙阀，这时钥匙阀换位处于排气状态，气控阀、执行器排气，ESD阀逐渐关闭，当执行器运动到设定位置时，执行器转轴的旋转会带动凸轮的转动,当凸轮曲线转到设定点时,会碰到预设位置的凸轮阀阀杆，这时使凸轮阀换向，仪表气通过凸轮阀给钥匙阀一个气压信号，钥匙阀就会恢复到初始位置保持进气状态。气缸供气，恢复至阀门打开状态，完成部分行程的检测过程。为防止雨水、杂质进入钥匙阀，可将钥匙阀放入气控箱，起到更好地保护作用。
图6.是角行程气动执行机构型PST的一体化应用实例
图5 角行程气动执行机构型PST在ESD阀上应用的气控原理图
图6 角行程气动执行机构型PST的一体化应用
三、ESD阀PST部分行程测试时的优缺点
⒈ESD阀部分行程测试的优点
① 部分行程测试（PST）减少了风险，较之全行程测试，降低了PFD（失效概率）值，导致SIL(高安全完整性等级)提高，增加了ESD阀的可靠性；
② 部分行程测试能够延长全行程测试的时间间隔，但它不能取代全行程测试（FST）,只是对全行程测试的一个补充；
③ 提供维修依据；
④ 由于进行了PST测试，ESD阀的旁路阀存在取消的可能性；
⑤ 减少测试成本；
⑥ 自动化部分行程测试能够增强测试的安全性，降低由于手动测试造成的人为误差的概率；
2.ESD阀部分行程测试的缺点
① PST测试不能检测ESD全部故障，有些故障要靠全行程测试(FST)来解决；
② 装置运行不正常，导致ESD阀震荡，这种情况不适于PST测试；
③ PST测试通常只做20%的行程测试，如果情况需要增加，则测试行程也只能增加10%。
结束语
ESD阀在SIS正常运行时会固定在某一状态而不变化，由于这种原因产生“固着”现象而导致失效，所以必须进行测试以揭露那些未被发现的危险失效，防止ESD阀在危险条件出现时不能正确执行其切断功能（或打开功能）。部分行程检测（PST）降低了PFDavg（平均失效概率）值，提高了安全完整性等级（SIL）并使得ESD阀动作的可靠性大幅度提高。PST延长了全行程测试的间隔时间，自动化的PST能够增强测试的安全性，降低测试风险和测试失效的可能性。PST测试受测试周期（即检验测试间隔时间）测试频率和测试条件影响，测试频率没有硬性规定，但ESD阀的测试频率要比逻辑解算器高，一般情况下，由用户决定。本文提到的部分行程测试方法因工艺等各方面原因应用于不同场合，随着IEC61511及相关国家标准的贯彻落实，ESD阀部分行程测试必将会普及应用。
参考文献
［1］ 阳宪惠，郭海涛，安全仪表系统的功能安全. 清华大学出版社
［2］ 刘建候. 功能安全技术基础. 机械工业出版社