BRPI0612175A2 - sistema para monitoramento em campo de um dispositivo de válvula e método para o monitoramento em campo de um dispositivo de válvula - Google Patents

Abstract

SISTEMA PARA MONITORAMENTO EM CAMPO DE UM DISPOSITIVO DE VALVULA E MéTODO PAPA O MONITORAMENTO EM CAMPO DE UM DISPOSITIVO DE VALVULA. Um Solucionador lógico local opera com um controlador de válvula inteligente local para controlar e testar um dispositivo de válvula de isolação de emergência local, montado em campo, ao qual prove uma indicação de problema local no dispositivo, o qual é montado no campo distante do painel de controle central da instalação para o processo. Consequentemente, a operação de todo o sistema é simplificada, eliminando-se a necessidade de um computador externo para diagnosticar quaisquer problemas. Um painel de controle local inclui um indicador luminoso, substancialmente adjacente ao, ou muito próximo do, dispositivo que está sendo monitorado, para alertar o pessoal sobre falhas detectadas. A hora das falhas detectadas, localmente, São registradas para prover documentação e localização do tempo decorrido, começando quando o estado degradado do dispositivo foi detectado e primeiramente sinalizado como um problema.

Description

"SISTEMA PARA MONITORAMENTO EM CAMPO DE UM DISPOSITIVO DEVÁLVULA E MÉTODO PARA O MONITORAMENTO EM CAMPO DE UMDISPOSITIVO DE VÁLVULA"

Campo da invenção

Esta invenção refere-se a controladores de válvula, e emparticular, a um controlador de válvula inteligente comindicadores de falha integrados para válvulas de isolaçãode emergência (EIV).

Antecedentes da invenção

Como usado neste texto, o termo válvula inteligenterefere-se a uma válvula controlada por computador com ummicroprocessador ou circuito integrado, dispostolocalmente, programado para responder adaptativamente àmudança de condições. Sistemas de válvulas inteligentesconhecidos e solucionadores lógicos remotos de segurançapodem ser configurados para serem conectados a um sistemacentral de monitoramento por computador. Entretanto, umaconfiguração desse tipo usada em uma instalação deprocessamento químico ou de petróleo incorre em custossignificativamente elevados, devido às conexões decomunicação requeridas entre os mecanismos distribuídoscomo dispositivos de segurança. Esses custos elevados sãocompostos, já que os sistemas de válvula inteligente e desolucionadores lógicos remotos de segurança são entidadesseparadas, mas ambas são usadas para o controle de EIV.

Técnicas anteriores de sistemas de válvulas inteligentesincluem a montagem integrada de uma EIV, um atuador, umaválvula solenóide, um controlador de válvula inteligente,um painel de controle local, e um sistema de desligamentoemergencial (ESD) de toda a planta. Cada sistema deválvula inteligente usa o controlador de válvulainteligente para controlar o tráfego da EIV durante oteste funcional de rotina, porém apoiado fortemente noscanais de entrada e saída conectados por fio de umsistema ESD de toda a planta para a lógica requerida parao controle local através de painéis de controle locais dedispositivos individuais de válvula inteligentes e EIVs,no campo.

Apesar dos sistemas da técnica anterior proverem algumgrau de controle local de uma função de segurançainstrumentada, a implementação do controle local atravésde um sistema ESD espalhado por toda a planta éconsiderada muito custosa.

Implementações da técnica anterior de um conjunto deações locais de controle para cada EIV, visando completarfunções de segurança instrumentada para cada aplicaçãoespecífica, também têm sido consideradas muito custosas.

Existe uma necessidade de integração da lógica requeridapara a realização dos controles locais, envolvidos comuma função de segurança instrumentada para cada EIV, emum controlador de válvula inteligente para reduzir osrequerimentos de entrada/saída (1/0) em todo o ESD, epara prover uma significativa redução dos custos,enquanto se implementa o monitoramento e a detecção defalhas avançados.

Na técnica anterior há disponíveis muitos sistemas quemonitoram dispositivos no campo e que provem alarmes dediagnóstico na detecção de problemas dos taisdispositivos com base no campo. Porém, os sistemasconhecidos requerem computadores auxiliares para prover odesejado monitoramento e o desejado diagnóstico defuncionamento. Ademais, os operadores ou técnicos demanutenção têm que usar um computador isolado com umprograma especial de diagnóstico para interpretar osdados coletados durante um teste da função de EIV e osdiagnósticos associados ao teste.

Além disso, produtos de válvulas de segurança da técnicaanterior provem diagnósticos remotamente, mas taisprodutos, disponíveis atualmente para uso em processoscomerciais e sistemas de controle, não incluem umindicador local montado no dispositivo de campo pararealizar as funções de monitoramento e diagnóstico.

Existe, portanto, a necessidade de um dispositivo quesimplifique as operações dos operadores de processos daplanta e do pessoal de manutenção, através domonitoramento interno das EIVs e dos sistemas de controlede EIV associados, assim como provendo um indicador localpara sinalização da existência de um problema detectadoquando o problema é detectado.

Uma desvantagem de sistemas de monitoramento conhecidosda técnica anterior é a sobrecarga de alarmes; isto é, aativação de muitas alarmes associadas com numerososdispositivos de monitoramento, que monitoram um grandesistema ou instalação de processamento, cria fatiga dealerta no pessoal, o qual pode ser um problemasignificativo quando várias condições de riscos sérios,que produzem alertas ou indicações de advertência oualarmes, são dispersas entre outras indicações de alertade problemas menos sérios.

Existe necessidade de um indicador simples para o pessoalde problemas em um sistema de processo, como uma EIV, ouum meio que o pessoal possa reconhecer prontamente ouidentificar como sério de modo a agir imediatamente.

Os produtos e dispositivos de segurança conhecidos, paramonitorar falhas, podem localizar a ocorrência de falhas,porém nenhum prove um relógio que rastreia falhaslocalmente no dispositivo de segurança. De acordo comisso, a falta da habilidade de reconhecer e registrardata e hora das falhas reduz a acuracidade da localizaçãode falhas.

Existe uma necessidade de um relógio localmenteposicionado que localize as falhas detectadas.Sistemas de monitoramento e detecção de falhas conhecidos30 provem meios de alarme e advertência limitados. Porexemplo, U.S. Patent Number 302,980 de Buell descreve umextintor de fogo e um sistema de alarme que usam ambas asindicações de alarme, local e remota, da estação central,porém sem utilizar ou testar EIVs usando controladores de35 válvulas inteligentes.

U.S. Patent Numbers 4,976,144 e 5,197,328 de Fitzgeralddescreve um controlador de diagnóstico para testar edeterminar a condição de operação de uma válvula operadapneumaticamente. Entretanto, os controladores dediagnóstico em Fitzgerald stroke uma válvulacompletamente e assim interrompem as operações normais. 0controlador de diagnóstico requer também que umcomputador externo portátil seja conectado às linhaspneumáticas para coletar dados durante o processo deteste.

U.S. Patent Number 5,32 9,465 de Arcella et al. descreveum sistema on-line de monitoramento de válvula que seapóia em um sistema experto localizado remotamente paraanalisar dados de válvula e rastrear e encontrartendências nos dados históricos, mas que não divulga umsistema local de indicação e diagnóstico.U.S. Patent Number 5,425,316 de Malone descreve umsistema de controle usado em um sistema de disposição delixo que possui sensores para medir as condições em todoo sistema de disposição de lixo, tendo como objetivomelhorar a eficiência das câmaras de combustão para aincineração de lixo, o oposto do teste de EIVs.

U.S. Patent Number 5,573,032 de Lenz et al. descreve umposicionador de válvula com retro-alimentação de pressãoe outras funções de diagnóstico, porém o posicionador deválvula carece de diagnóstico interno e assim não podehaver qualquer indicação local de falhas detectadas.

U.S. Patent Number 5,586,050 de Makel et al. descreve umsistema de gestão por controle remoto para uma estação degás natural liquidifiçado (LNG) que usa ambas asindicações de alarme, local e remota, da estação central.

Entretanto, o sistema de gestão conta com um computadoranfitrião, localizado remotamente, para avisos deemergências e características de desligamento. 0 sistemade gestão não descreve EIVs e não prove indicações defalha locais com base em diagnósticos internos.U.S. Patent Number 5,684,451 de Seberger et al. descreveum sistema de controle para comunicações digitais com uminstrumento para realizar operações de diagnóstico aserem usadas com um posicionador de válvula eletro-pneumático, mas não sugere prover diagnósticos integradosde segurança relacionados a EIV e um indicador local paraadvertência de falhas detectadas.

U.S. Patent Number 6,089,269 de Essam descreve umaválvula de emergência conectada a um controlador de cursoparcial para realizar um teste parcial de curso em umtempo pré-determinado, porém falha em prover qualquerdiagnóstico integrado e qualquer indicador local parafalhas detectadas.

U.S. Patent Number 6,131,609 de Metso et al. descreve ummétodo e um aparelho para examinar a condição de umaválvula de controle usando sensores integrados, comdiagnósticos programados em um posicionador digital daválvula de controle. Entretanto, quando falhas sãodetectadas, a detecção é comunicada a um sistema decontrole remoto em uma sala de monitoramento em um prédiode controle separado, o contrário de prover uma indicaçãode aviso local da detecção de falhas.

U.S. Patent Number US 6,176,247 Bl de Winchcomb et al.descreve um dispositivo para verificação dafuncionalidade de um dispositivo de segurança, usandodiagnósticos integrados de um elemento final de segurançarelacionado como uma EIV, e as falhas detectadas sãocomunicadas a uma Interface de Comunicação Remota (RCI),sendo isto distinto de prover a indicação local de umafalha.

U.S. Patent Number 6,283,138 Bl de Friend et al. descreveum dispositivo de monitoramento de válvula de alívio depressão, utilizando ambas as indicações de alarme, locale remota, da estação central para detectar falhas nasválvulas de alívio de pressão, o oposto a EIVs.

U.S. Patent Number US 6,435,022 Bl de Albuaijan descreveum sistema de teste parcial de curso que usa a invençãode um interruptor de limite para controlar o curso de umaválvula durante teste on-line, mas faltam os diagnósticosintegrados e a indicação local das falhas detectadas.U.S. Patent Number 6,631,882 B2 de Mack descreve umaparelho de teste para testar um dispositivo dedesligamento durante a operação de um processo, masrequer o uso de um controlador lógico programávellocalizado remotamente para realizar as funções de testee alarme na detecção de condições de falhas de teste. Nãoé provido auto-diagnóstico integrado e não há indicaçãolocal de uma falha detectada.

U.S. Patent Number US 6,678,584 de Junk et al. descreveum método e um aparelho para realizar diagnósticos em umlaço de controle pneumático para uma válvula de controle,porém falta qualquer provisão de uma indicação local defalhas perigosas detectadas.

Sumário da invenção

A presente invenção compreende um controlador de válvulade isolação de emergência com um indicador de funçãointegral, o qual está posicionado localmentesubstancialmente adjacente aos dispositivos de segurança,como um EIV, para prover diagnósticos integrados eindicações locais de falhas detectadas, e para provermelhor desempenho no monitoramento e detecção de falhasem um processamento químico ou outra instalação.

A presente invenção estende as potencialidades decontroladores de válvulas inteligentes para incorporarlógica e capacidades de interface local, requeridas pararealizar uma função de segurança instrumentada associadacom uma válvula de isolação de emergência dentro docontrolador de válvula inteligente. O uso da presenteinvenção reduz a complexidade das conexões 1/0 do sistemade desligamento de emergência em toda a planta,requeridas para cada válvula inteligente.

A presente invenção inclui um solucionador lógico localoperando com um controlador de válvula inteligente localpara controlar e testar um dispositivo local de válvulade isolação de emergência (EIV) montado em campo, queprove uma indicação local de problema no dispositivo nocampo. Portanto, a operação de todo o sistema é maissimples, pois não há mais a necessidade de usar umcomputador externo para diagnosticar o problema. Ademais,técnicos e operários no campo são alertados de umproblema sério localmente, de forma que eles podem tomar,rapidamente, quaisquer precauções de segurançanecessárias e/ou podem empreender outras açõesapropriadas, incluindo notificar um especialista paradiagnosticar adicionalmente o problema.

Além disso, a presente invenção prove um indicadorluminoso que fica no estado ON contínuo quando a válvulasendo monitorada está funcionando apropriadamente duranteas operações normais, e que muda para um estadointermitente quando uma falha é detectada pelodiagnóstico integrado interno do próprio dispositivo.

Ademais, quando o indicador luminoso, que normalmenteesta no estado ON contínuo, está em um estado OFFcontínuo, o dispositivo de iluminação, como uma lâmpadado indicador luminoso, queimou ou o dispositivo sendomonitorado está fora de serviço.

Ao prover ON contínuo, intermitente, ou OFF contínuo bempróximo, por exemplo, substancialmente adjacente aodispositivo sendo monitorado, pode-se facilmentedeterminar a condição do dispositivo, quando operadoresou o pessoal de manutenção realizam verificações visuaisde rotina. De acordo com isto, o estado operacional doindicador luminoso da presente invenção alerta aosoperadores responsáveis, aos inspetores de segurança e aoutro pessoal, quando um dispositivo particular estáoperando em um estado degradado sério.

Ademais, a presente invenção alerta ao pessoal da plantasobre problemas importantes nas EIVs instaladas comoparte de sistemas de controle de segurança crítica. Taisproblemas importantes incluem defeitos e falhas quepoderiam desabilitar uma EIV de fazer sua função desegurança, como uma condição de válvula emperrada, umacondição de haste quebrada, e uma condição na qual o danono atuador interno da EIV preveniria a EIV de mover-se aum estado pré-determinado à prova de falha. Somentequando tais problemas importantes ocorrem, será ativadoum indicador luminoso de problema comum.

A presente invenção pode ser aplicada a outros sistemasde monitoramento, como válvulas solenóides inteligentesque monitoram diferentes tipos de falhas internas,incluindo um diferencial de pressão significativo atravésdas portas da válvula, e ativando temperaturas de bobinaou corrente.

A presente invenção monitora e indica somente falhasperigosas, normalmente não detectadas, as quais poderiamdesabilitar as pretendidas funções de segurança dodispositivo, onde a função de monitoramento e o(s)sinal(is) do indicador são providos pelo dispositivo aopessoal no campo, na localização do dispositivo.

Ademais, a presente invenção é útil para localizar falhase para verificar o desempenho do sistema de segurança.Como um processo da planta ou outro sistema de produçãotem que ter seus sistemas de segurança verificados emantidos rotineiramente, para garantir seu própriofuncionamento no nível requerido de desempenho, porexemplo, em concordância com as diretrizes de segurançaoriginais da planta, a presente invenção serve paraprover a documentação requerida sobre o desempenho dosistema. Quando uma falha perigosa é detectada em umdispositivo de segurança, um relógio interno do sistemaregistra ou grava os dados correspondentes à hora em quea falha é detectada, e este registro do tempo continuaráaté que a falha seja corrigida. Desta forma, pode-serastear e documentar o tempo que o dispositivo desegurança esteve operando em um estado desabilitado, demodo que o impacto sobre o desempenho de todo o sistemade instrumentação de segurança pode ser avaliado com maisacuracidade. Além disso, o relógio funcionando e ascaracterísticas de registro do tempo da presente invençãorealizam-se localmente, no dispositivo sendo monitorado.

Como será compreendido por aqueles familiarizados com atécnica, o tipo particular de sistema de diagnóstico quepode ser utilizado para ativar o indicador de falha comumnão está limitado aos exemplos e funções específicosdescritos acima. 0 método e o sistema da invenção podemser aplicados a sistemas novos como os que podem serdesenvolvidos no futuro.

Breve descrição das figuras

Concretizações preferidas da invenção são descritasainda, a seguir, com referência aos desenhos onde:

Figura 1: ilustra um diagrama de bloco esquemático dosistema em concordância com a presente invenção;

Figura 2: ilustra um fluxograma de operação de umindicador luminoso;

Figura 3 : ilustra um fluxograma da detecção de problemasimportantes pré-determinados no sistema; e

Figura 4: ilustra um fluxograma do processo paralocalização de falhas detectadas.

Descrição detalhada da invenção

Como ilustrado nas figuras 1-4, a presente invenção édirecionada a um sistema e método para gestão do risco deuma planta de processos, os quais incluem indicadores defunção, recursos de interface lógica local em umcontrolador de válvula, associados com uma EIV instaladapara realizar funções específicas de segurançainstrumentada (SIF) com uma válvula de isolação deemergência (EIV) localizada no próprio controlador deválvula inteligente. As vantagens da invenção incluem aredução da base ou tamanho do sistema ESD de toda aplanta através da redução de 1/0, e a melhor cobertura dediagnóstico de cada EIV, como elementos finais, que éincrementada através de características de testemelhoradas e de melhores comunicações.

O controlador de válvula inteligente pode serimplementado de uma maneira conhecida, por exemplo, paraprover o instrumento descrito em U.S. Patent Number6,186,167 e U.S. Patent Number 10/116,94 0, arquivado o 05de abril de 2002, as publicações de ambos sãoincorporadas aqui, integramente, como referência.

A implementação do indicador de falha integrado e docontrolador inteligente da invenção reduz a complexidadedos I/O do sistema de desligamento de emergência de todaa planta, requeridos para cada dispositivo de válvulainteligente, incluindo dispositivos tais comocontroladores digitais de válvula com válvulas (ESD) dedesligamento de emergência. A presente invenção utiliza avantagens do protocolo de comunicações do emergenteFoundation Fieldbus for Safety Instrumented Systems (FF-SIS) para aumentar o fluxo da informação de diagnósticodo dispositivo em campo para o sistema ESD de toda aplanta, assim como para prover um elo de comunicaçõesseguras que permita aos elementos finais ou EIVs secomunicar diretamente com o sistema anfitrião ESD.

Como mostrado na figura 1, o sistema 10 da presenteinvenção prove um painel de controle (LCP) 12 local, queabriga uma pluralidade de controles, como um botão ABRIRVÁLVULA 14, um botão FECHAR VÁLVULA 16, um botão TESTARVÁLVULA 18, um indicador luminoso 20 ABRIR VÁLVULA, umindicador luminoso 22 FECHAR VÁLVULA, e um indicadorluminoso 24 PRONTO PARA ABRIR. Na presente invenção, oLCP 12 faz a interface diretamente com um solucionadorlógico local 2 6 conectado a um controlador de válvulainteligente 28 abrigado na montagem 30 de um controladorde válvula integrado e do solucionador lógico local. Écompletamente possível que o solucionador lógico local 26possa estar abrigado dentro do LCP 12. Nós desejamospermitir esta flexibilidade. 0 solucionador lógico local26 pode incluir uma combinação de lógica remota desegurança e uma interface de comunicação com a lógicaremota de segurança sendo remota em relação a um centrode controle da planta. 0 LCP 12 é posicionado localmentesubstancialmente adjacente ao as solucionador lógicolocal 26 e conectado por um canal de transmissão 32, comouma conexão com fio ou sem fio, para transmitir sinaisdiscretos requeridas para o controle e o teste local.O solucionador lógico local 2 6 é provido com energia deum suprimento de energia 34, e alternativamente, aenergia pode ser suprida através da conexão decomunicação 38 como um suprimento VDC 24, o qual épreferivelmente independente da rede de energia de toda aplanta. 0 solucionador lógico local 26 pode ser conectadocom o solucionador lógico ESD 3 6 de toda a planta por umaconexão de comunicação 38, preferivelmente emconformidade com o protocolo padrão de comunicações FF-SIS, para prover desengates ESD globais em toda a plantae permissão ao solucionador lógico local 26.No lugar de confiar ao sistema ESD de toda a planta e aseu solver lógico 36 essas funções de controle local comona técnica anterior, a montagem 3 0 do controlador deválvula integrado e do solucionador lógico local dainvenção serve como um solucionador lógico com função desegurança instrumentada para uma EIV 40 específica, aoqual está montado e operacionalmente conectado osolucionador lógico local 2 6 na montagem 3 0 docontrolador de válvula integrado e do solucionador lógicolocal.

A montagem 3 0 do controlador de válvula integrado e dosolucionador lógico local tem uma saída de controlepneumático 42 conectada operacionalmente ao atuador 44 deEIV da EIV 40. Uma saída discreta 46 com origem nosolucionador lógico ESD 36 de toda a planta pode serusada, juntamente com uma válvula solenóide eletro-pneumática convencional, para prover uma arquiteturavotada à prova de falha um-fora-de-dois com umposicionador de válvula inteligente. 0 transmissor depressão diferencial (DP) permissivo 48 é monitoradoremotamente pelo solucionador lógico local 26 e evita aabertura da EIV 4 0 até que a pressão através da EIV 4 0tenha sido equalizada. Esta medição pode ser usada tambémpara diagnosticar danos no assento da válvula queresultam em vazamento.

O solucionador lógico local 26 pode ser um solucionadorlógico ESD escalável e programável conectado acontroladores de válvula inteligentes conhecidos, deforma que não seja necessária a modificação doscontroladores de válvula inteligentes conhecidos para aimplementação como controlador 28. Entretanto, sedesejado, para aplicações específicas podem serrealizadas tais modificações e o dispositivo modificadopode ser usado em concordância com a invenção.

A presente invenção distribui o controle de cada EIV 40de um sistema central de toda a planta para cadacontrolador de válvula inteligente 28 individual,configurado especialmente para a requerida função desegurança instrumentada associada com a respectiva EIV 40.

Ademais, a presente invenção prove no LCP 12, umindicador local de teste diagnóstico de válvula, na formade uma luz de problema 50 e/ou outros dispositivos desinalização audível ou visual. O indicador local de testediagnóstico de válvula 50 utiliza os dados coletados emuma memória integrada 52 do controlador de válvulainteligente 28 durante um teste funcional on-line. Oindicador local de teste diagnóstico de válvula 50compara os dados coletados no teste funcional on-line comos dados coletados durante um teste funcional on-lineanterior armazenados na memória 52, e o diagnóstico doteste de válvula ativa uma alarme segundo uma mudançapredefinida ou significativa nos valores dos dados entreos testes. A diferença pode ser programada em um nívelque pode não ser detectado por um operador. Mudançassignificativas a serem comparadas podem incluir um desvioexcessivo de percurso, uma verificação do sistemapneumático, ou outros parâmetros funcionais docontrolador de válvula inteligente 28.

0 indicador luminoso de problema 50 é montado no LCP 12para ser claramente visível, e alertar um operador ououtro pessoal de um problema detectado quando o teste éconduzido. 0 teste pode ser iniciado manualmente ou comoparte de um programa automático de auto-diagnósticoaplicado ao dispositivo. Consequentemente, o operadorpode tomar ações corretivas imediatamente, semnecessidade de conectar um computador programado paradiagnóstico ao controlador de válvula inteligente 28 egastar tempo adicional analisando os resultados do teste.O uso de um indicador luminoso de problema 50 prove umindicador amigável ao usuário que usa as vantagens dascaracterísticas de diagnóstico inerentes, disponíveis emum controlador inteligente conhecido da técnica anterior.Além disso, a presente invenção prove uma plataformacomum para o controle local de válvula, usando o sitemalógico Foundation Field bus safety instrumented system(FFSIS) como um protocolo de comunicação normalizado,como também para o monitoramento do curso de válvula,teste de válvula e coleta de dados, e para alarmes ealertas de diagnóstico.

Em operação, a presente invenção expande as capacidadesdos controladores de válvulas inteligentes para incluirrecursos de interface lógica e local, requeridas pararealizar uma função instrumentada de segurança associadacom uma válvula de isolação de emergência contida dentrodo controlador de válvula inteligente. O uso da presenteinvenção também reduz a complexidade das conexões 1/0 dosistema de desligamento de emergência de toda a planta,requeridas para cada válvula inteligente.

A presente invenção prove uma indicação local de problemana válvula inteligente 40, a qual é montada em campo.

Alternativamente, o indicador de problema pode serincluído em um painel de controle local (LCP 12) a umadistância da válvula 40, em uma localização segura econveniente. Consequentemente, a operação de todo osistema é mais simples, porque não há mais a necessidadede usar um computador externo para diagnosticar oproblema. Ademais, técnicos e operários no campo sãoalertados localmente de um problema sério, de forma quepodem tomar quaisquer precauções de segurança necessáriasimediatamente que notam o problema e, um especialistapode ser notificado rapidamente, como requerido paradiagnosticar ainda o problema.

Como será compreendido a partir da descrição, a presenteinvenção prove a flexibilidade para incluir as novascaracterísticas do indicador lógico local com auto-diagnóstico e relógio para marcação do tempo de falhamontados em uma única caixa, ou para usar a arquiteturadividida mostrada na figura 1, onde o LCP está separadodo controlador de EIV e a lógica é colocada ou no LCP ouno controlador de válvula.

Ademais, como mostrado na figura 2, a presente invençãousa o solucionador lógico local 26 para controlar oindicador luminoso 50, o qual está em um estado ONestável quando o dispositivo 40, que está sendomonitorado, está funcionando satisfatoriamente, ou"saudavelmente" durante operações normais, e o qual mudapara um estado luminoso intermitente quando uma falha édetectada pelo diagnóstico interno integrado aodispositivo 4 0 e ao controlador de válvula inteligente28. Além disso, quando o indicador luminoso, quenormalmente está no estado ON contínuo, está em um estadoOFF contínuo os operadores do dispositivo de iluminaçãosaberão que um LED, uma lâmpada, ou outros meios, deiluminação do indicador luminoso 50 falhou ou que odispositivo de monitoramento 4 0 está fora de serviço.

A operação do sistema começa pela ativação do indicadorluminoso 50 na etapa 54 para estar em um estado ONcontínuo, e o estado do dispositivo que está sendomonitorado é verificado na etapa 56. Se uma falha édetectada na etapa 58, o método volta e continua omonitoramento do dispositivo na etapa 56. Porém, se umafalha é detectada na etapa 58, o indicador luminoso 50 éatuado na etapa 6 0 para o estado intermitente paraindicar uma condição de falha no dispositivo que estásendo monitorado.

Ao prover qualquer um dos estados ON contínuo,intermitente ou OFF contínuo, substancialmente adjacenteao dispositivo 40 que está sendo monitorado, a condiçãodo dispositivo 4 0 pode ser prontamente determinada quandooperadores ou o pessoal de manutenção estão realizandoverificações visuais de rotina, ou simplesmente passandopelo local. Um sinal de alarme audível pode ser atuadotambém para acompanhar o aviso da luz intermitente. Emconcordância com isto, o estado de operação do indicadorluminoso 50 da presente invenção serve para alertar osoperadores e o pessoal quando um dispositivo particularestá operando em um estado degradado sério.Ainda, como ilustrado esquematicamente na figura 3, apresente invenção utiliza o solucionador lógico local 26para alertar o pessoal da planta sobre a ocorrência dequalquer um dos problemas de um conjunto pré-determinadode problemas importantes nas EIVs instaladas como partede sistemas críticos de controle de segurança. Problemasimportantes podem incluir defeitos e falhas, quedesabilitariam uma EIV e a impediriam de realizar suafunção de segurança, e incluiriam uma condição de válvulaemperrada, uma condição de haste quebrada, e umacondição, na qual danos no atuador interno da EIV aimpediriam de se mover a um estado pré-definido à provade falhas. Somente quando tais problemas importantesocorrem, um indicador luminoso de problemas 50 comum seráativado.

Fazendo referência às figuras 2-3, a etapa 58 de detecçãode uma falha na figura 2 é realizada pelas etapas 62-74na figura 3, na qual o método começa a detecção da falhana etapa 62, e detecta somente um problema importantepré-determinado na etapa 64. 0 método verifica então sehá uma condição de Válvula emperrada na etapa 66. Se esseé o caso, o método se movimenta diretamente para a etapa72 para definir como VERDADEIRO um estado de detecção defalha, e então finalizar o procedimento de detecção defalha na etapa 74 para proceder à etapa 60 na figura 2.Porém, se nenhuma condição de válvula emperrada édetectada na etapa 66, o método determina se há umacondição de haste quebrada na etapa 68. Se esse é o caso,o método se move diretamente à etapa 72 para definir comoVERDADEIRO um estado de detecção de falha, e finaliza oprocedimento de detecção de falha na etapa 74 paraproceder à etapa 60 na figura 2.

Porém, se nenhuma condição de haste quebrada é detectadana etapa 68, o método determina na etapa 70 se háqualquer dano no atuador interno que possa impedir a EIV40 de se mover para uma condição pré-definida à prova defalhas. Se esse é o caso, o método procede à etapa 72para definir como VERDADEIRO um estado de detecção defalha, e finaliza o procedimento de detecção de falha naetapa 74 para proceder à etapa 60 na figura 2. Porém, senenhum dano é detectado na etapa 70, o método procede áetapa 74 para finalizar a detecção de falhas sem mudarpara VERDADEIRO o estado da detecção de falha, e procedeà etapa 60 na figura 2.

A presente invenção pode ser aplicada a outrosdispositivos de monitoramento, tais como uma válvulasolenóide inteligente que monitora diferentes tipos defalhas internas como um desvio significativo da esperadapressão diferencial através das portas da válvula, assimcomo da temperatura de operação da bobina elétrica e dacorrente puxada.

A presente invenção monitora e indica somente falhasperigosas normalmente não detectadas, que poderiamdesabilitar as pretendidas funções de segurança, com talmonitoramento e indicação sendo providos por um indicadorlocal ao pessoal de campo na vizinhança do dispositivomonitorado.

Com referência à figura 4, a presente invenção também éútil para localizar falhas e para verificar o desempenhodo sistema de segurança. Para gerenciar apropriadamente orisco de uma planta, um processo da planta tem que terseu sistema de segurança verificado e com manutençãorotineiramente, para assegurar o funcionamento apropriadono nível de desempenho requerido, como prescrito nasdiretrizes originais do desenho de segurança da planta. Apresente invenção inclui um recurso avançado delocalização de falhas para prover a documentaçãorequerida sobre o desempenho do sistema. Quando édetectada uma falha perigosa em um dispositivo desegurança, o solucionador lógico local 26 da presenteinvenção localiza a falha detectada na etapa 76 eregistra a hora na etapa 78, usando dados do relógiointerno 53 do solucionador lógico local 26 para registrara hora da falha detectada.

O método prossegue então a rotina do programa paradeterminar se a falha foi eliminada na etapa 80. Caso nãotenha sido eliminada a falha, o método volta à etapa 78,e o registro do tempo continuará até que a falha sejaeliminada. Quando a falha detectada tenha sido eliminada,o método prossegue à etapa 82 para parar a busca. Nestemodo de operação, o tempo que o dispositivo de segurança40 esteve operando em um estado inabilitado pode serrasteado e documentado, de forma que se pode avaliar, commais precisão, o impacto no desempenho do sistema deinstrumentação de segurança. Ademais, as funções derelógio e de registro do tempo da presente invenção sãorealizadas localmente, pelo solucionador lógico local 26.

Enquanto a concretização preferida da presente invençãotem sido mostrada e descrita neste texto, será entendidoque esta concretização é provida somente como exemplo.Numerosas variações, mudanças e substituições ocorrerãoaos habilidosos na técnica sem se afastar da invençãoneste documento. Consequentemente, se pretende que oespírito e escopo da invenção seja limitado somente pelasreivindicações.

Claims (20)

1. Sistema para monitoramento em campo de um dispositivode válvula, de isolação de emergência (EIV) operadohidraulicamente, pneumaticamente ou eletricamente, osistema caracterizado pelo fato de compreender:Um controlador de válvula inteligente local paracontrolar, testar e monitorar a operação do dispositivode válvula de isolação de emergência;Um sistema atuador que prove uma força motiva para moverhidraulicamente, pneumaticamente ou eletricamente umcomponente móvel do dispositivo de válvula de isolação deemergência para abrir ou fechar o dispositivo de válvulade isolação de emergência;Um solucionador lógico local substancialmente adjacenteao dispositivo de válvula de isolação de emergência paraoperar com o controlador de válvula inteligente localpara realizar o teste e monitoramento das característicasoperacionais do dispositivo de válvula de isolação deemergência em uma base contínua durante um teste de cursode válvula; eUm painel de controle local incluindo um indicadorluminoso de problema ativado quando uma falha dodispositivo de válvula de isolação de emergência édetectada automaticamente, o painel de controle localsendo posicionado substancialmente adjacente aodispositivo de válvula de isolação de emergência, eoperacionalmente conectado ao solucionador lógico localpara responder ao teste e monitoramento do dispositivo deválvula de isolação de emergência, para controlar aativação do indicador luminoso de problema para ser vistopelo pessoal na vizinhança do painel de controle local.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o indicador luminoso deproblema ser ativado quando uma falha do dispositivo deválvula de isolação de emergência é automaticamentedetectada, incluindo quando uma falha interna da válvulaé detectada, quando o dispositivo de válvula de isolaçãode emergência falha em um teste parcial de curso deválvula ou em um teste completo de curso de válvula, equando o dispositivo de válvula de isolação de emergênciafalha em alcançar uma posição segura durante um evento dedemanda de segurança verdadeira.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o indicador luminoso deproblema estar em um estado ON contínuo quando nenhumafalha é detectada ou no dispositivo de válvula ou noatuador conectado operacionalmente ao dispositivo deválvula.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o indicador luminoso deproblema estar em um estado intermitente quando uma falhaé detectada ou no dispositivo de válvula ou no atuadorconectado operacionalmente o dispositivo de válvula.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o solucionador lógico localser programado para testar uma pluralidade de condiçõesde falhas pré-determinadas.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de a pluralidade de condições defalhas incluir: uma condição de válvula emperrada; umacondição de haste quebrada; e uma condição de dano noatuador.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o dispositivo lógico localincluir um relógio interno; sendo que, na detecção de umafalha ou no dispositivo de válvula ou no atuadorassociado ao dispositivo de válvula, o dispositivo lógicolocal registra o tempo, começando com a hora da detecçãode uma condição de falha e finalizando com a correção dafalha.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o solucionador lógico digitalestar conectado a um sistema de comunicação e exibição detoda a planta usando o protocolo de comunicação deFoundations Fielbus for Safety Instrumented Systems (FF-SIS) .

9. Método para o monitoramento em campo de um dispositivode válvula, de isolação de emergência (EIV) operadohidraulicamente, pneumaticamente ou eletricamente,caracterizado pelo fato de compreender as etapas:Prover um sistema atuador que prove uma força motivo paramover hidraulicamente, pneumaticamente ou eletricamenteum componente móvel do dispositivo de válvula de isolaçãode emergência para abrir ou fechar a válvula de isolaçãode emergência;Gerenciar a operação do dispositivo de válvula deisolação de emergência usando um controlador de válvulainteligente;Posicionar um solucionador lógico local substancialmenteadjacente ao dispositivo de válvula de isolação deemergência e conectado operacionalmente ao controlador deválvula inteligente;Operar o solucionador lógico local com o controlador deválvula inteligente pra realizar testes no dispositivo deválvula de isolação de emergência;Operar o solucionador lógico local com o controlador deválvula inteligente para monitorar as característicasoperacionais do dispositivo de válvula de isolação deemergência em uma base contínua durante um teste de cursode válvula;Posicionar um painel de controle local, possuindo umindicador luminoso de problema, substancialmenteadjacente ao dispositivo de válvula de isolação deemergência;Conectar operacionalmente o painel de controle local aosolucionador lógico local; eControlar a ativação do indicador luminoso de problema emresposta às condições de teste e monitoramento dodispositivo de válvula de isolação de emergência,incluindo ativar o indicador luminoso de problema quandouma falha da válvula de isolação de emergência éautomaticamente detectada;sendo que o indicador luminoso de problema está no campode visão do pessoal na vizinhança do painel de controlelocal.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de a etapa de gerenciamento daoperação do dispositivo de válvula incluir as etapas:controlar, testar e monitorar a operação do dispositivode válvula usando o controlador de válvula inteligente.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de o indicador luminoso deproblema ser ativado quando uma falha do dispositivo deválvula de isolação de emergência é automaticamentedetectada, incluindo quando uma falha interna da válvulaé detectada, quando o dispositivo de válvula de isolaçãode emergência falha em um teste parcial de curso deválvula ou em um teste completo de curso de válvula, equando o dispositivo de válvula de isolação de emergênciafalha em alcançar uma posição segura durante um evento dedemanda de segurança verdadeira.

12. Método, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de compreender ainda as etapas:Testar para detectar uma falha ou no dispositivo deválvula ou no atuador conectado operacionalmente aodispositivo de válvula; eAtivar o indicador luminoso de problema para estar noestado ON contínuo quando nenhuma falha é detectada.

13. Método, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de compreender ainda as etapas:Testar para detectar uma falha ou no dispositivo deválvula ou no atuador conectado operacionalmente aodispositivo de válvula; eAtivar o indicador luminoso de problema para estar noestado intermitente quando uma falha é detectada.

14. Método, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa:programar o solucionador lógico local para realizartestes.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa:realizar os testes para uma pluralidade de condições defalha pré-determinadas usando o solucionador lógico localprogramado.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de a pluralidade de condições defalha pré-determinadas incluir: uma condição de válvulaemperrada; uma condição de haste quebrada; uma condiçãode atuador danificado.

17. Método, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de compreender ainda as etapas:Testar para detectar uma falha ou no dispositivo deválvula ou no atuador associado com o dispositivo deválvula; eNa detecção de uma falha ou no dispositivo de válvula ouno atuador associado ao dispositivo de válvula, registraro tempo, usando um relógio interno do dispositivo lógicolocal, começando com a hora da detecção da uma condiçãode falha e finalizando com a hora em que é corrigida acondição de falha.

18. Método, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa:conectar o solucionador lógico digital a um sistema decomunicação e exibição de toda a planta, usando oprotocolo de comunicação de Foundations Fielbus forSafety Instrumented Systems (FF-SIS).

19. Método para monitoramento em campo de um dispositivode válvula, de isolação de emergência (EIV) operadohidraulicamente, pneumaticamente ou eletricamente,caracterizado pelo fato de compreender as etapas:Prover um controlador de válvula inteligente, umsolucionador lógico local, um painel de controle local, eum sistema atuador que prove uma força motivo para moverhidraulicamente, pneumaticamente ou eletricamente umcomponente móvel do dispositivo de válvula de isolação deemergência, posicionado substancialmente adjacente aodispositivo de válvula e conectado operacionalmenteaquilo;Controlar a ativação de um indicador luminoso de problemaativado quando é detectada, automaticamente, uma falha nodispositivo de válvula, de isolação de emergência, com oindicador luminoso de problema, posicionado no painel decontrole local em resposta às condições de teste emonitoramento do dispositivo de válvula em uma basecontínua durante um teste de curso de válvula;onde o indicador luminoso de problema é visível para opessoal na vizinhança do painel de controle local.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de o indicador luminoso deproblema ser ativado quando uma falha do dispositivo deválvula de isolação de emergência é automaticamentedetectada, incluindo quando uma falha interna da válvulaé detectada, quando o dispositivo de válvula de isolaçãode emergência falha em um teste parcial de curso deválvula ou em um teste completo de curso de válvula, equando o dispositivo de válvula de isolação de emergênciafalha em alcançar uma posição segura durante um evento dedemanda de segurança verdadeira.