故障停车可以关闭工艺生产过程，但也可以获得有关自动控制阀门的有价值信息，以防止进一步的故障。
当安全仪表系统(SIS)通过命令自动控制阀(如图1所示)或其他设备响应异常工艺生产过程，使生产过程处于安全状态，称之为故障停车。在某些情况下，可能由于阀门故障导致误停车。此时阀门组件在实际操作条件下进行测试，这为获取有价值的阀门诊断数据提供了机会。
图1 Fisher费希尔三偏心紧急关断阀被激活来关闭工艺进程
然而，这些诊断数据只能在自动控制阀门装有数字阀门控制器(DVC)时才能被捕获。在本文中，我们将讨论DVC如何帮助工厂确定工艺故障停车后自动控制阀门的验证测试信用度。
当安全仪表系统(SIS)通过温度和压力等传感器检测到异常工艺生产状态，执行逻辑程序并通过操作相关设备(如关闭自动控制阀、停止泵)将工艺生产过程置于安全状态时，发生故障停车。SIS可与基本过程控制系统(BPCS)通信，以关闭自动控制阀下游的阀门作为二次动作。
当故障停车发生时，主要目标通常是尽快重启已关闭的装置或设备。工厂工程师忙于排除故障和纠正问题，维修技术人员忙于修理损坏的设备。利用这个机会对自动控制阀进行验证测试，并不是当务之急，甚至也不是一项计划中的操作步骤，因为计划外停车后的时间安排很紧。
幸运的是，如果自动控制阀配备了DVC，则可以考虑使用DVC捕获的诊断数据对阀门进行验证测试。此外，将诊断数据与阀门历史曲线进行比较有助于发现在验证测试中可能不会显现的阀门缺陷和退化。
自动控制阀发生故障并导致故障停车时如何申请验证测试？验证测试是对SIS传感器、逻辑控制器和终端设备(如自动控制阀)进行的定期测试，以发现隐藏的故障。如果这些故障没有得到纠正或消除，当检测到异常工艺生产过程时，可能会导致SIS系统无法将工艺切换到安全状态。
验证测试应按照安全规范中规定的验证测试间隔进行。此间隔通常通过按需计算的平均故障概率(PFDavg)来确定。一些用户可以选择基于预定间隔的验证测试，例如每24个月验证一次传感器，每48个月验证一次终端设备，而不是依赖PFDavg计算。
自动控制阀验证测试可以离线或在线进行。离线验证测试通常安排在停车检修期间，这时工艺生产停止工作。
在线自动控制阀的验证测试通常需要关闭装置或设备，或打开旁路阀以防止误停车，这使得测试既不方便又昂贵。
但验证测试也可以在故障停车期间完成。
根据IEC61511-2第A.16.3.1.3节，“……在给定条件下，由于SIS在运行过程中的实际需求而导致的停车可作为验证测试(全部或部分)予以认可……可跳过下一个计划时间的验证测试。”
- 停车时记录了相应验证测试期间登记的等效信息。
- 停车包括SIS的所有部分，如果没有，则需要单独测试未激活的设备或SIS子系统。
- 如果停车发生在预定的最长时间窗口内，那么下一个计划的验证测试可以取消。
当发生故障停车时，可以认为进行了大约60%的安全仪表功能(SIF)验证测试。图2显示了在验证测试期间执行的示例项目，以及在故障停车期间执行的示例项目。即使没有自动控制阀泄漏测试，仅由DVC采集的数据也可能为自动控制阀提供大量的验证测试覆盖率。
序号
验证测试中执行的项目
故障停车执行的项目
1
测试程序签名并注明日期
2
执行泄漏测试
3
执行目视检查
4
测试手动功能
5
执行用户发起的诊断(例如偏差、BADPV、故障方向)
6
安全仪表功能(SIF)响应时间验证
√
7
传感器测试
√
8
逻辑解算器 / 逻辑逻辑功能测试
√
9
终端设备测试
√
10
报警测试
√
11
故障数据记录
√
12
故障设备修理 / 更换
√
图2 验证测试vs故障停车。在故障停车期间，执行的活动(如维修装置)和Fisher DVC6200 SIS数字阀门控制器采集的数据满足验证试验12项要求中的大部分。
准确的覆盖范围取决于自动控制阀的设计、DVC及其应用工况。覆盖率是根据阀门退化、故障发生的可能性以及DVC可检测到的退化百分比来估计的。幸运的是，DVC在故障停车期间获取的数据通常足以满足验证测试要求的主要内容。
如果故障停车发生在预定的最大时间窗口内，最终用户可以通过完成图2中的步骤1到5 (通常在故障停车中不执行) 来选择利用故障停车数据作为验证测试，然后可以取消下一个计划的验证测试。根据挪威石油工业协会的说法，最大时间窗应为当前验证测试间隔的最后一半。
根据ISA 96.05.01技术报告，自动控制阀功能退化最可能的根本原因包括：
- 液压或气动控制部件(如电磁阀、先导阀、速度控制器等)因潮湿、气源杂质或对中问题而部分或间歇性卡涩。这会导致功能裕度损失，使阀门缓慢打开或关闭。
- 阀座、或阀内件的粘结、磨损或其他退化。
- 由于压缩、磨损或松动导致执行机构密封退化，从而降低了自动控制阀的可用压力。
- 由于系统状况、泄漏或气源杂质(包括碳氢化合物产品的积聚)对阀门密封塞、阀盘或阀球造成的轻微损坏而导致泄漏。
- 液压控制部件(如电磁阀、先导阀、速度控制器等)因潮湿、气源或对中而完全失效，阀门将无法打开或关闭。
- 所有这些故障都可以通过Fisher DVC6200 SIS数字阀门控制器检测到(图3)。
图3 故障停车过程中的数据由Fisher DVC6200SIS数字阀门控制器捕获并提供分析
例如，被卡在打开位置的阀门会表现为启动扭矩的增加。与新阀门相比，阀座关紧力的损失表明阀门可能泄漏。Fisher DVC6200SIS还持续监测内部故障及其输入，如供气压力。
当DVC6200SIS发现供应压力过低时，会警报(图4)，以便最终用户采取纠正措施。
图4 DVC6200SIS数字阀门控制器检测到几乎为零的供应压力，因此它提醒控制系统。
在故障停车过程中捕获的诊断数据可能揭示出阀门的退化，而在验证试验中可能无法检测到这种退化。例如，在故障停车期间捕获的诊断数据可能表明阀门在过程全压降下完全关闭时出现问题，这可能是阀门泄漏的早期迹象。
在实际操作条件下，DVC在故障停车期间计算的阀门行程时间更准确。这将使SIF响应时间(从检测到异常情况至终端设备达到其停机状态的时间)更加准确，并与过程安全时间进行比较，以确保SIF仍然满足其设计要求。
尽管自动控制阀非常可靠，但在故障停车中发现的故障可以提供有价值的数据，以防止将来发生故障。这些信息可以帮助制定周转性维护计划，确保在维护计划开始之前就有备有足够的所需零部件，从而缩短维护时间。
一次故障停车时的验证测试可以提供更长的安全运营保证期，以推迟下一次预定的阀门验证测试，从而节省时间和金钱。通过对故障停车期间DVC捕获数据的分析，将这其作为验证测试。即使最终用户选择不采用这次数据作为验证测试，由DVC提供的阀门诊断数据可以帮助工厂人员作出积极的阀门维修决策。(Christina Ng女士)
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