安全仪表系统的功能安全测试研究

杨舒婷

摘 要：随着社会科技的发展，石油、化工等工业领域进步的步伐加快，而安全仪表系统也广泛地应用于工业生产中。随着人们对而安全仪表系统的依赖，系统安全的功能失效现象也日渐明显，系统功能安全问题成为目前急需解决的问题。安全仪表系统是生产安全的保障前提，如何有效提高安全仪表系统的安全性成为人们重点研究的课题。本文首先对安全仪表系统运行前与运行后进行的功能测试内容与要求进行了阐述，并对离线测试流程于方法进行了详细的分析，为安全仪表系统开发与运营提供了参考依据。

关键词：安全仪表系统；功能安全；测试；研究

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

1 安全儀表系统投入运行前后的测试研究

1.1 安全仪表系统投入运行前的测试内容与要求

安全仪表系统在安装前需要通过工厂验收测试，工厂验收测试指的是利用演算器与软件进行测试，以确保演算器满足要求规范的检测手段。通过测试可以及时发现错误的信息，将系统校正过来。工厂验收测试前需对测试类型与数据进行独立性检测，确定合适的测试流程与地点。工厂验收测试的结果通常会记录在系统文档中，当测试失败的情况发生，失败原因就会记录在文档中，这时系统就会采取相关措施进行测试改进。安全仪表系统正式使用前，必须对系统部件进行性能检测与校准。相关设备必须与传感器和终端形成完整回路，现场元件校核结果必须与传感器实际读数相匹配，以满足安全仪表系统的特殊功能。

1.2 安全仪表系统投入运行后的测试内容与要求

安全仪表系统投入运行后需要对集成系统进行测试，这称为预启动验收测试，目的是及时发现系统运行中的失效情况，保证安全仪表系统达到安全要求规范。这项测试中需要考虑到安全仪表系统的完整性，利用不同测试频率对系统进行测试，其中离线功能测试是重要手段，能实现系统性能的验证，但对于作业周期较长的系统，离线测试的成本较高，因此掌握在线测试技术是目前应具备的能力，能有效促进检测效率的提高。安全仪表系统测试包括安全功能逻辑、程序检查与校核等，有时还会根据活动频率安排测试顺序，测试完成后就会得到系统操作状态结果。

2 安全仪表系统的离线测试

离线测试能实现系统完整的测试，对系统的逻辑与参数进行精确识别与校验，所有装备都是离线测试的对象，能测试出系统各部分的动态性能，确保系统满足标准的性能指标。下面对几种不同部件的离线测试方法与流程进行分析：

2.1 传感器的离线测试

通常采用模拟传感器来测试传感器，这种方法常用于测试传感器以及其他接收设备。进行测试输出时常用电流模拟仪器来进行信息接收与分析。部件离线状态时需要御用相对应的预期值进行结果验证。测试毫安压力传感器的测试中，通常利用10mA的信号模拟器验证系统故障情况。当传感器感受到压力时会开启系统出口，检测到回路后通过电流的调整就能验证输出设备的错误量程，然后将模拟器中断开，将压力传感到下游阀门用于验证设定点的报警记录，最后通过增加压力实现对设定点的报警清除，在适合位置记录好跳变位置，供于系统检测分析。

2.2 终端控制单元的离线测试

安全仪表系统的阀门必须满足安全要求规范，通常通过反复人工启动与关闭的操作就能保证阀门正确运行。终端控制单元的离线测试中，利用控制装置与控制阀就能得到检测结果，通过得出的反馈值对设备进行观察记录。与阀门测试相关的是泄漏测试，在系统的运行中必须将最大泄漏速率控制在科学的范围内，通过对行程时间的记录，计算出行程速度就能做出相关的判断。

在测试完相关部门的状态后，需要恢复终端控制单元的位置，保证所有离线检测工作的完成，为正常启动系统提供良好的准备。离线测试后要求所有的警报都被清除，确保所有部门处于正常的工作状态，保证管线连接处于安全的状态。如果接线端处于非作业状态，必须重新归置控制单元的位置，将现场导线管与传感器正常联通感应，关闭现场所有的泄压阀，保证监测后系统能正常的运行。

3 安全仪表系统的在线测试

在线测试有利于维持系统的稳定性，在设置在线测试之前必须制定详细的程序计划，严格控制检测条件，选择合适的验证方法进行线测试。在线测试相关设备必须进行全方位的测试，如果出现旁路现象，必须完全监控控制系统；如果手动控制阀出现异常，相关工作人员需要应时相应实施相应的措施。安全仪表系统的在线测试前需要审查安全仪表系统的测试程序，设置技术人员进行预热检测，记录好检测范围与对象，还要做好特殊情况的预防措施。

传感器的在线测试中首先需要安装传感器，安装过程中必须提高设备生产的可靠性，以保证系统正常的在线运行。在传感器的在线测试中，通常使用表决型传感器进行测试。如果传感器出现失效现象，相关实施者应及时改变已确定好的系统阈值逻辑，同时保持传感器的其他测量性能，保证在线测试的安全性与可靠性。在测试中可根据不同部件的性质来决定测试频率，如果出现信号偏离的现象，相关测试人员必须及时进行报警，对相关传感器进行核对与重新测试，确保传感器在线监测的准确性。

4 结束语

随着工业技术的不断发展，安全仪表系统也处于不断的完善之中。近年来，安全仪表系统在工业流程中的应用日益增多，但是其功能失效形式也不断增加，相关研究学者正在研究系统运行的测试等级与系统功能安全因素，为安全仪表系统的实施与运行提供了参考。现阶段，相关学者对系统运行前后不同阶段的测试方法和测试流程进行系统的研究，不断地推动了安全仪表系统的功能和性能的进步，为安全仪表系统未来的发展奠定了基础。

参考文献：

[1]鲁晓玲.安全仪表系统的功能安全评估研究[D].首都经济贸易大学，2008.

[2]靳江红，吴宗之，赵寿堂，胡玢.安全仪表系统的功能安全国内外发展综述[J].化工自动化及仪表，2010（05）：1-6.

[3]靳江红. 安全仪表系统安全功能失效评估方法研究[D].中国矿业大学（北京），2010.

[4]杨海兵.功能安全在工业过程安全仪表中的研究应用[D].杭州电子科技大学，2012.

[5]沈学强，白焰.安全仪表系统的功能安全评估方法性能分析[J]. 化工自动化及仪表，2012（06）：703-706.

[6]曹宇，王建林，肖家麒，于涛.便携式安全仪表系统功能测试仪的研制[J]. 计算机测量与控制，2011（12）：3178-3181.