想象一下，在一个高度安全的保险库里，装满了无价的艺术品。
保险库天花板上的一个小漏点可能会被忽视数年，从而导致贵重物品损坏。这就是安全仪表系统可能发生的情况。如果出现未被发现的故障，就会导致灾难性的后果。
但这正是验证测试的用武之地。它就像安全仪表功能中的福尔摩斯，能发现隐藏的线索，防止这些故障的发生。我们与安全仪表系统专家合作，回答了有关验证测试的 7 个基本问题，以及验证测试如何帮助流程工业实现功能安全。
1.什么是验证测试，为什么它对安全仪表功能很重要？
验证测试是一个系统过程，用于验证安全仪表功能（SIF）中的传感器、逻辑解算器和最终元件是否能根据需要对危险条件或需求做出响应，以防止或减轻与过程相关的事故。IEC 61508 将验证测试定义为 "为检测安全相关系统中隐藏的危险故障而执行的定期测试，以便在必要时通过维修将系统恢复到'全新'状态或尽可能接近该状态"。
它是安全仪表系统 (SIS) 生命周期的重要组成部分，发生在运行阶段。
验证测试对于安全仪表功能非常重要，它可以揭示未检测到的故障，优化维持系统安全完整性等级（SIL）的时间间隔。
2.验证测试如何帮助检测安全仪表功能中未检测到的故障，以及如何促进实现流程工业的功能安全？
验证测试就像一个捉迷藏的游戏：它能帮助我们发现安全仪表功能中隐藏的故障，而这些故障在正常检查或自动诊断中可能并不明显。
通过对 SIF 进行严格测试，可以发现隐藏的故障，如阀门泄漏、传感器漂移或逻辑解算器故障。然后，就可以采取纠正措施来解决所发现的问题，并提高安全仪表功能的整体可靠性。
SIL（安全完整性等级）和 PFD（按需失效概率）是用于确定 SIF 的有效性和可靠性的关键概念。
SIL 衡量安全仪表功能在降低风险方面的有效性，SIL 等级越高，证明测试就越严格。
按需失效概率（PFD）量化了安全仪表功能在需要时无法执行其预期功能的概率，而验证测试则通过验证 SIF 是否满足所需的可靠性目标来帮助验证按需失效概率。对设备进行验证测试的频率会对整体按需失效概率（PFD）产生重大影响，而按需失效概率又会影响安全功能的安全完整性等级（SIL）。
如果不按规定的时间间隔对设备进行测试，未检测到的故障可能会在有需求时才被发现，从而可能导致安全功能在需要时无法工作。
因此，必须遵守规定的验证测试时间间隔，以确保安全仪表功能的可靠性和有效性。
3.根据 IEC 61508 制定验证测试程序时要考虑哪些因素，如何利用这些程序来改进和消除具有潜在危险的系统故障？
在制定验证测试程序时，应考虑几个因素，以确保验证测试过程的有效性。这些因素包括
- 验证测试程序应同时考虑功能要求（如 SIF 需要做什么）和性能要求（如泄漏和定时参数以及安全手册的任何例外情况）。
- 验证测试程序应基于对 SIF 每个仪器/设备的已知危险故障模式的分析。这种分析应将 SIF 功能视为一个系统，并考虑如何（以及是否）对危险故障模式进行测试。
- 验证测试程序应确定测试范围和检测危险故障所需的覆盖率。覆盖率应表示为未发现危险故障的百分比。
- 验证测试程序应确定保持 SIF 安全完整性所需的测试频率。测试频率由 SIF 分析（PFD 验证）决定。
- 验证测试程序应标准化并保持一致，以尽量减少人为错误的可能性。这可包括在分析每种 SIF 仪表/设备类型的已知危险故障模式的基础上，制定全面的验证测试程序，并使用精心设计的测试模板/清单来指导维护人员完成测试过程。
为确保验证测试程序的有效性，您应定期审查和更新程序，以反映 SIF 设计、运行和维护实践的变化。
分析和记录验证测试的结果，以确定潜在问题和改进机会。
通过解决这些因素，您可以制定有效的验证测试程序，从而有助于消除潜在危险的系统故障，提高 SIF 的安全完整性。
4.在流程工业实现功能安全的过程中，遵循制造商关于验证测试和安全要求规范（SRS）的建议有什么重要意义？
安全要求规范（SRS）是安全生命周期（SLC）中的重要文件，在安全系统工程中发挥着关键作用，尤其是在流程工业中。它规定了与安全仪表功能（SIF）和其他过程安全系统相关的功能和性能要求。
SRS 对实现功能安全至关重要，因为它是整个安全生命周期的重要参考文件。
它记录了对 SIS 的所有重要期望，如 SIF 列表和相关参数，从手动关机要求到重置理念以及系统限制和约束。
遵循 SRS 对实现流程工业的功能安全至关重要，因为它能确保安全系统的设计、运行和维护能有效降低风险和预防潜在危害，从而促进流程工业的安全运行。
5.有哪些类型的验证试验，它们如何有助于保持安全完整性水平和降低按需失效的概率？
证明测试主要有两种类型：完全证明测试和部分证明测试。
全面验证测试就像对 SIF 进行全身扫描，提供接近 100% 的验证测试覆盖率。它在实际运行条件下对整个设备进行测试，以确保其能够应对危险条件或需求。
这是最全面的验证测试，旨在检测安全仪表功能 (SIF) 中所有潜在危险的未检测故障 (DU)。
另一方面，部分验证测试只测试设备故障模式的一部分。它不如完全验证测试那么全面，但仍然很重要。当 SIF 组件在 PFD 计算中的测试时间间隔不同，与计划停机或周转时间不一致时，通常会进行这种测试。
部分测试可远程进行，耗时远远少于全面测试。
校验测试的频率和彻底性根据 PFDavg 计算结果确定。全面验证测试会使仪器的按需故障概率 (PFD) 平均值接近最初的目标水平，而部分验证测试则会使 PFD 平均值回到最初水平的某个百分比。
危险故障率较低的 SIF 设备所需的验证测试频率和侵入性较低。这意味着，可靠性水平较高的 SIF 设备需要的测试次数较少，对其运行的影响也较小。
6.不完善的验证测试对系统的整体安全性有何影响？
不完善的验证测试会对系统的整体安全性产生重大影响，因为未检测到的故障可能导致 SIF 无法按需干预，并可能导致随后发生与流程相关的事故。
可以通过制定一个良好的测试程序来减少这些问题，该程序应提供足够的细节，以确保进行所需的测试，并对 SIF 是否已正确地重新投入工艺服务进行双重检查。
验证测试应揭示所有未检测到的故障，并将设备恢复到 "全新 "状态，但由于多种原因，这种情况很少发生。不完善的验证测试会导致按需故障概率（PFD）随着时间的推移逐渐增加，最终可能导致系统无法满足 PFD 要求。
大修的作用是将设备 "恢复 "到 "全新 "状态，并将 PFD 重置为原始值。在计算 PFD 时，必须考虑验证测试的覆盖范围，以考虑不完善的验证测试的影响。
如果整个安全仪表功能 (SIF) 的 PFDavg 值保持在适用的 SIL 范围内，则无需额外的工程设计。
但是，如果 PFDavg 最终的 SIL 值低于规定值，则可能需要进行额外的工程设计。因此，必须进行验证测试 按照计算的时间间隔，准确地确保 SIF 在实现功能安全方面保持可靠性和有效性。
7.与验证测试相关的挑战和弊端是什么，如何应对这些挑战和弊端以确保验证测试过程的有效性？
与验证测试相关的挑战和陷阱包括
- 可靠性表述不准确：不完整或不正确的验证测试会严重误导 SIF 的可靠性，导致错误的安全感或过于保守的安全措施。为解决这一问题，应确保全面、准确、定期地进行验证测试，并仔细分析和记录测试结果。
- 未检测到的故障：验证测试可能无法检测到 SIF 内部的连接松动或腐蚀等问题，从而导致未检测到的故障。为降低这一风险，可考虑采用其他测试方法（如以可靠性为中心的维护）来补充验证测试。
- 人为和程序错误：验证测试中的人为和程序因素会导致错误和不一致，从而导致对 SIF 可靠性的评估不准确。为尽量减少这些错误，应对验证测试人员实施严格的培训和认证计划，规范测试程序，并详细记录测试结果和观察结果。
- 测试间隔的可变性：验证测试进行得越频繁，测试范围越广，安全完整性就越高。然而，过于频繁的测试会耗费时间和成本。为取得平衡，应考虑 SIF 设备的危险故障率、测试范围和测试频率，以选择可满足目标 PFD 的 "最低 "测试频率。
- 维护文化：现场维护文化可能会影响验证测试的质量，从而影响测试的准确性和有效性。为解决这一问题，应在组织内部倡导持续改进和安全优先的文化，并确保将验证测试纳入整体维护战略。
因此，验证测试就像是对系统进行安全检查。它就像去看医生，确保一切工作正常。您不希望有任何隐藏的缺陷未被发现，因为这可能会带来危险。验证测试有助于确保安全仪表系统 (SIS) 始终以最佳状态运行，并符合安全标准。它是安全生命周期的重要组成部分，对于确保系统在整个安全生命周期内实现所需的 SIL 至关重要。
IMS SIS
Cenosco 开发了 IMS SIS该软件可为所有 SIS 生命周期学科工程师提供单一入口。
它提供了一个简化的验证测试流程，可确保系统的安全性和完整性。它允许您为 SIF 设备验证测试创建时间表，并为维护工程师提供了一个登记 SIF 设备验证测试结果的平台。
通过该系统，您可以计算测试间隔和分配验证测试，并计算影响流程彻底性和有效性的覆盖因子。这可确保测试频率足以满足降低风险和提高可靠性的要求。
通过遵守 IEC 61508 中概述的关键步骤（如确定验证测试间隔、评估测试效果、遵循制造商建议和安全要求规范 (SRS)），IMS SIS 支持用户为其仪器保护功能维持所需的安全完整性级别 (SIL)。
IMS SIS 还提供全面的用户管理功能、访问独家故障率数据以及创建自定义仪表板和测试清单的功能。
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