NO327126B1 - Utstyr for funksjonsproving av en sikkerhetsventil - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår innretninger for å funksjonsprøve en sikkerhetsventil, som en nødavstengings- eller nødisoleringsventil der ventilen lukkes i en nødssituasjon, eller en nødavblåsingsventil der ventilen åpnes i en nødssituasjon.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet med særskilt henvisning til nødavstengingsventiler som benyttes for eksempel i prosessindustrier som oljeraffinerier og boreplattformer, der ventilen blir satt inn i en rørledning og montert slik at den vil lukke i en nødssituasjon. Sikkerhetsventilen kan imidlertid være en nødisoleringsventil som i en nødssituasjon stenger av og isolerer deler av en prosess, eller en nødavblåsingsventil som i en nødssituasjon åpner for å slippe luft eller annet fluid gjennom for å for eksempel blåse ned prosessen.

Det kan vises til følgende produkter: Metso Automation, Neies VentilGuard: Emerson Process Management, Fisher Rosemount DVC 600: Masoneilan, Smart Ventil Interface SVI. Det kan også vises til søkerens tidligere britiske patentbeskrivelse 2,346,672, britisk patentbeskrivelse 2,332,939 og britisk patentbeskrivelse 2,338,051.

Selv om vi skal beskrive oppfinnelsen særskilt med sikte på sikkerhetsventiler som brukes for å isolere strømmen av olje, er det underforstått at andre ventiler som regulerer strømmen av andre fluider som består av væske eller gass, kan testes ved hjelp av oppfinnelsen. Oppfinnelsen kan benyttes i mange forskjellige miljøer. Når oppfinnelsen for eksempel benyttes ved en kjemisk fabrikk, kan nødavstengingsventilen eller nødavblåsingsventilen benyttes i en kjemikalierørledning. På samme måte kan ventilen benyttes i en gassrørledning enten ved en kjemisk fabrikk eller fjerntliggende i en rørledning fjernt fra fabrikken.

Ett av problemene med slike sikkerhetsventiler er at særlig når et oljeraffineri eller en boreplattform er i kontinuerlig drift, vil det medføre svært store kostnader å stenge av en av rørledningene mens det utføres vedlikeholdsarbeid, og sikkerhetsventilene blir ikke satt i bevegelse mellom hver gang det utføres vedlikehold, som kan være flere år. Som et resultat kan sikkerhetsventilen i løpet av dette tidsrommet ha satt seg fast fordi det har avsatt seg skitt og annet materiale, og den vil ikke fungere i en nødssituasjon. Det er svært ønskelig å kunne teste sikkerhetsventilene med hyppigere mellomrom for å være sikker på at de fungerer, og det er å foretrekke å teste at ventilen fungerer slik den skal og å teste den for å for eksempel fastslå hvor mye skitt eller annet materiale som er avsatt, uten å måtte stenge av den oljerørledningen der den er montert.

Sikkerhetsventiler har mange forskjellige former, for eksempel sluseventiler, spjeldventiler, rotasjonsventiler eller kuleventiler. Sikkerhetsventilen styres av en aktuator. En av måtene aktuatoren styrer den på, er ved å benytte hydraulisk trykk eller gasstrykk for at ventilen skal bli værende i normal stilling, f.eks. lukket eller åpen. Når aktuatoren er enkeltvirkende, slippes det hydrauliske trykket eller gasstrykket ut når sikkerhetsventilen skal lukkes (åpnes), og en metallfjær eller annen mekanisme lukker (åpner) ventilen. Når aktuatoren er dobbeltvirkende, omdirigeres trykkmediet som regulerer aktuatoren, slik at ventilen lukkes (åpnes). Tilføring av hydraulisk trykk eller gasstrykk reguleres vanligvis av én eller flere elektrisk styrte magnetventiler, der det elektriske signalet (spenningen) tilføres ved en elektrisk styreledning. Hvis det elektriske signalet brytes, vil magnetventilene slippe ut eller omdirigere det hydrauliske trykket eller gasstrykket og dermed beveges ventilen til beredskapsstilling, dvs. lukket (åpen).

Når man tester om en sikkerhetsventil fungerer, er det vanlig praksis at en innretning settes inn i styrekretsen til den sikkerhetsventilen som skal prøves, for å teste ventilen. Dette fører til at sikkerhetsventilen fungerer tregere enn vanlig. Derfor blir det når for eksempel ventilen styres pneumatisk, satt inn en proporsjonalregulator som gjør det mulig å slippe ut små mengder gass/fluid etter hverandre fra aktuatoren, og dermed beveger aktuatoren seg med små, kontrollerte bevegelser. En posisjonsdetektor settes også inn, og denne detekterer ventilspindelens stilling eller stillingen til andre deler av ventilen og teoretisk sett hindrer den at ventilen lukker seg helt. (I praksis vil imidlertid regulatoren, hvis sikkerhetsventilen sitter fast, slippe ut gass/væske til posisjonsdetektoren detekterer bevegelse, og vil da kunne slippe ut all eller mer eller mindre all gassen, og idet dette skjer vil ventilen, dersom den løsner, lukkes fullstendig).

Figur 1A - D viser hvordan forskjellige sikkerhetsventiler fungerer ved forskjellige forhold.

I figur 1A viser de loddrette linjene når ventilen er åpen og når ventilen er lukket. Ved normal bruk i en nødssituasjon vil sikkerhetsventilen når den kobles inn, lukke på under ett sekund og det vil være full spindelbevegelse i det tidsrommet.

I figur 1B vises det som tilsvarer prøvingsoppsettet beskrevet ovenfor, der det slippes ut små mengder gass eller hydraulikkvæske etter hverandre slik at aktuatoren beveger seg med små bevegelser. I dette tilfellet er tidsrommet fra ventilen er helt åpen til den stoppes midt i bevegelsen, større enn 10 sekunder, og som figuren viser, beveger ventilspindelen seg til et punkt mellom åpen og lukket før den går tilbake til åpen stilling. Figur 1C viser en situasjon der sikkerhetsventilen styres som om det var en nødssituasjon, slik at ventilen beveger seg med normal hastighet (dvs. den tiden det tar fra ventilen er åpen til den er lukket vil være under ett sekund) men den stoppes på et punkt før ventilen er helt lukket, som vist ved den prikkede, loddrette linjen. I det eksemplet som er vist, vil den delvise spindelbevegelsen foregå i løpet av under 0,25 sekunder. Figur 1D viser et oppsett som ligner på oppsettet i figur 1C, og viser mer detaljert den venstre delen av denne figuren, hvor det er delvis spindelbevegelse i et tidsrom på under 0,25 sekunder, og hvor ventilen deretter umiddelbart (uten forsinkelse) går tilbake fra å være delvis åpen til å være helt åpen.

Når en sikkerhetsventil kobles inn i en nødssituasjon, vil den slippe ut mestparten av eller all gassen i aktuatoren mer eller mindre øyeblikkelig, og dermed vil ikke denne kjente prøvingsteknikken, som slipper gassen ut sakte, gjengi slike forhold. Selv om denne testen gjør det mulig til en viss grad å observere hvordan ventilen fungerer og dermed gi en idé om eventuelle problemer som kan oppstå i den anledning, vil det ikke være en nøyaktig prøving av hvordan sikkerhetsventilen fungerer i en nødssituasjon. Dessuten vil det framkomme bare svært begrenset med informasjon fra posisjonsdetektoren .

Vi vil nedenfor beskrive et oppsett der det er mulig å teste om sikkerhetsventilen fungerer ved at ventilen beveger seg deler av veien til et punkt som er fastsatt på forhånd, og deretter går tilbake til normal stilling, og at det dermed fastslås at så lenge det er mulig å vise at sikkerhetsventilen beveger seg, vil det ikke være nødvendig å lukke den helt siden det kun er nødvendig at ventilen begynner å bevege seg for å bevise at ventilen ikke sitter fast og som gir bevis for at ventilen vil lukke seg helt. Vi vil også beskrive innretninger for å sammenligne hvordan sikkerhetsventilen fungerer når ventilenheten lukker seg helt i en nødssituasjon, med hvordan ventilen lukket seg i den første beredskapstesten, og dermed bestemme ventilens ytelse.

Denne oppfinnelsen presenterer utstyr for å teste en sikkerhetsventil og de styringskomponentene som er knyttet til ventilen, der den nevnte sikkerhetsventilen består av en ventilkomponent som i en nødssituasjon beveges av en aktuator mellom en første (normal, dvs. åpen eller lukket) stilling og en andre (beredskap, dvs. henholdsvis lukket eller åpen) stilling ved normal driftshastighet ved beredskapsforhold, og der det nevnte prøvingsutstyret består av innretninger for å sette i gang beredskapsdrift av ventilen slik at ventilkomponenten begynner å bevege seg fra den første stillingen mot den andre stillingen ved nevnte normale driftshastighet, og innretninger som umiddelbart begynner å bevege ventilkomponenten i motsatt retning når den når en stilling mellom den første og den andre stillingen slik at ventilen beveger seg deler av veien.

Dermed testes sikkerhetsventilen ved normal driftshastighet, og dette gir en mer nøyaktig indikasjon på sikkerhetsventilens tilstand enn at den styres unaturlig tregt.

Vi vil beskrive et oppsett der ventilens delvise bevegelse og dermed prøvingen av ventilen utføres ved normal driftshastighet heller enn ved den reduserte hastigheten som hittil har blitt ansett for nødvendig.

Vi starter derfor helst nødprosedyren for sikkerhetsventilen på vanlig måte og lar den gå tilbake igjen før den når beredskapsstillingen.

Det kan settes inn innretninger som analyserer trykket i nevnte fluid for å få informasjon om hvorvidt sikkerhetsventilen fungerer tilfredsstillende. Dette kan omfatte å bestemme om ventilen vil lukke, men kan også bestemme andre faktorer, som skitt eller korrosjon som gjør at aktuatoren/ventilen fungerer tregere, og kan bestemme om magnetventilen eller andre komponenter som er knyttet til trykkilden, fungerer og kan også benyttes til å forutsi problemer i framtiden.

Den tiden det tar for forskjellige sikkerhetsventiler å åpne eller lukke seg, vil variere avhengig av størrelse, det materialet som strømmer gjennom dem og den aktuatoren som regulerer dem, og for å ta hensyn til dette, slik det foretrekkes, kan prøvingsutstyret omfatte en datamaskin, reléinnretninger og regulerbare tidtakingsinnretninger.

Når sikkerhetsventilen er av en slik type at den blir værende i normal stilling ved at en styreledning får tilført et elektrisk signal, og der fravær av dette signalet fører til at den beveger seg til beredskapsstilling ved for eksempel en fjær, tilpasses nevnte styreledning slik at den går gjennom nevnte testinnretning fra en inngangsklemme til en utgangsklemme, der nevnte inngangsklemme og utgangsklemme er koblet elektrisk til hverandre ved reléinnretninger og det er satt inn regulerbare tidtakingsinnretninger som er der for å tilføre strøm til nevnte relé som normalt er lukket, slik at nevnte relé åpnes i et tidsrom fastsatt på forhånd slik at ventilen delvis lukkes/åpnes.

I mange anvendelsesområder er det påkrevd med sviktsikker (fail safe) redundans, og i det tilfellet kan det settes inn enda en tidtakingsinnretning i serie med den førstnevnte tidtakingsinnretningen, slik at selv om én av tidtakingsinnretningene svikter og fortsetter å tilføre strøm til nevnte normalt lukkede reléinnretning for å holde den åpen, vil den andre tidtakingsinnretningen bryte strømtilførselen slik at ventilen beveger seg til normal stilling.

På samme måte kan nevnte reléinnretning kobles parallelt med enda en reléinnretning, der denne andre reléinnretningen styres på samme måte som den første reléinnretningen ved én eller to av de nevnte tidtakingsinnretningene, og slik at hvis én av de nevnte reléinnretningene svikter i nevnte åpen stilling, vil den andre reléinnretningen lukke slik at nevnte inngangs- og utgangsklemmer kobles elektrisk til hverandre og forårsaker at ventilen beveger seg til normal stilling.

Under visse forhold vil det kunne være mulig å sette i gang nevnte testinnretning gjentatte ganger i tidsintervallet før nevnte sikkerhetsventil har beveget seg helt til beredskapsstillingen, og på den måten vil gjentatte bevegelser kunne føre til at sikkerhetsventilen beveger seg helt til beredskapsstillingen. For å unngå dette, kan det settes inn enda en tidtakingsinnretning for å avbryte prøvingen i et tidsrom som er tilstrekkelig til at en fullstendig driftssyklus kan finne sted.

En av fordelene ved å benytte styreledningen til å delvis bevege sikkerhetsventilen, er at den ikke forstyrrer sikkerhetsventilens mekanisme og enda viktigere, størrelse; hvordan ventilen fungerer o.l. er irrelevant. Dermed kan det settes inn én eneste type testinnretning for å delvis bevege alle typer sikkerhetsventiler. Det eneste som er nødvendig, er å stille inn den regulerbare tidtakingsinnretningen slik at den passer til den relevante sikkerhetsventilen.

Ved et særskilt foretrukket aspekt ved oppfinnelsen kan det også settes inn innretninger som analyserer hvordan ventilen fungerer. For eksempel vil det når ventilen er en ventil som aktiveres pneumatisk eller hydraulisk, være mulig å måle trykket i den luften eller hydraulikkvæsken som tilføres eller slippes ut fra sikkerhetsventilens aktuator (ved en enkeltvirkende aktuator). Vi har funnet ut, helt uventet, at det ut fra slike trykkmålinger er mulig å analysere hvordan ventilen og dens driftskomponenter fungerer, og identifisere problemer.

På denne måten er det mulig å teste ikke bare at aktuator-/sikkerhetsventilenheten fungerer, med hensyn til om sikkerhetsventilen vil lukke, men også andre faktorer som skitt eller korrosjon som fører til at aktuatoren/sikkerhetsventilen fungerer tregere, hvorvidt magnetventilen eller andre komponenter knyttet til trykkilden fungerer og som kan benyttes til å forutsi problemer i framtiden.

En foretrukket utførelse av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved eksempel og med henvisning til vedlagte tegninger der: Figur 2 er en skjematisk tegning av en sikkerhetsventil i en rørledning med en enkeltvirkende hydraulisk eller pneumatisk aktuator koblet til en testinnretning for delvis bevegelse av sikkerhetsventilen. Systemet vises i normal tilstand med sikkerhetsventilen åpen. Figur 3 viser kurver over trykkavlesninger avgitt av en trykkgiver koblet til aktuatorens fluidinntak/uttak.

I figur 2 er det vist en sikkerhetsventil 10 i en rørledning 17, der sikkerhetsventilen er montert slik at den stenger av rørledning 17 (som for eksempel kan være en olje-, kjemikalie- eller gassrørledning) for å hindre at det strømmer fluid gjennom rørledningen i en nødssituasjon. Ventilen 10 styres av en enkeltvirkende aktuator 11, der aktuatoren holdes åpen av gass eller hydraulikkvæske som under trykk tilføres den ene siden av et stempel i en stempel-/sylinderenhet i aktuatoren. Fluidet med gasstrykk eller hydraulisk trykk fra trykktilførsel 12 tilføres aktuatoren 11 via en ventil 13 som styres av en magnetventil 14 (eller en annen elektrisk styrt innretning). Når magnetventil 13 er i første stilling, påfører den aktuatorens stempel-/sylinderenhet 11 trykket fra trykktilførsel 12 via en ledning 15 og i andre stilling isolerer den stempel/sylinderenheten 11 fra gasstrykktilførselen eller tilførselen av hydraulisk trykk 12 og kobler den til utslippet i 16. Når den magnetstyrte ventilen 13 er i andre posisjon med aktuatorens stempel-/sylinderenhet 11 koblet til utslippet, og det ikke er gasstrykk eller hydraulisk trykk som holder stempelet i stempel-/sylinderenheten i en slik stilling at ventil 10 holdes i åpen stilling, vil sikkerhetsventil 10 umiddelbart bevege seg fra normal stilling (åpen i dette eksempelet) til lukket stilling ved hjelp av en metallfjær 18 eller andre innretninger som virker på baksiden av stempelet i stempel-/sylinderenheten; monteringen beskrevet ovenfor er godt kjent.

Hastigheten på sikkerhetsventilens bevegelse varierer avhengig av sikkerhetsventilen. Noen sikkerhetsventiler kan fungere tregt og det kan ta flere sekunder fra normal (åpen) til beredskap (lukket), men mange slike ventiler som lukkes i en nødssituasjon, fungerer raskt, og den tiden det tar fra ventilen er helt åpen til den er helt lukket kan være så kort som ett sekund.

Magnetventil 13 holdes i den stillingen der trykk fra trykktilførsel 12 påføres aktuatorens stempel-/sylinderenhet 11 når en elektrisk styreledning 19 gjøres spenningsførende, og når spenningen over den elektriske styreledningen 19 faller til null, går magnetventilen over i den stillingen der stempel-/sylinderenheten isoleres fra trykkgassen eller det hydrauliske trykket fra tilførsel 12 og kobles til utslipp 16. Systemet er derfor sviktsikkert (fail safe) fordi svikt i strømtilførselen til magnetventilen vil føre til at sikkerhetsventil 10 lukkes av metallfjæren 18 eller av andre innretninger.

I moduser som ikke er sviktsikre (fail safe) holdes magnetventil 13 i den stillingen der det påføres trykk på stempel-/sylinderenhet 11 når den elektriske styreledningen 19 gjøres spenningsførende, og når spenningen over den elektriske styreledningen 19 øker, går magnetventilen over i den stillingen der stempel-/sylinderenheten 11 isoleres fra gasstrykket eller det hydrauliske trykket fra tilførsel 12.

Ved å vise til figur 2 vil man se at en teststyreinnretning 21 er satt inn med en utgangsklemme 22 koblet til ledning 19 og en inngangsklemme 23 koblet til en elektrisk styreledning 25, og der ledning 25 er koblet til en elektrisk spenning. Ledning 25 vil vanligvis være koblet direkte til magnetventil 14 men i dette oppsettet er teststyreinnretning 21 koblet inn i ledning 25/19.

Dermed vil det gå elektrisk strøm fra den elektriske styreledningen 25 gjennom teststyreinnretning 21 som styrer tilførselen av den elektriske strømmen til magnetventil 14 via ledning 19.

Styreledning 25 går gjennom teststyreinnretning 21 fra inngangsklemme 23 til en utgangsklemme 22, der inngangsklemmen og utgangsklemmen er koblet til hverandre elektrisk ved hjelp av releer 203 og det er satt inn regulerbare tidtakingsinnretninger 202 for å tilføre strøm til nevnte releer 203 for å åpne nevnte releer i et tidsrom fastsatt på forhånd, for å bryte tilførselen over ledning 19 og dermed forårsake at magnetventil 13 slipper fluid under trykk fra aktuatoren 11 og lar aktuatoren 11 bevege ventil 10 til delvis lukket stilling under påvirkning av fjær 18.

Det er vanligvis påkrevd med sviktsikker (fail safe) drift og dermed settes det inn enda en tidtakingsinnretning i serie med den første tidtakingsinnretningen slik at selv om en av tidtakingsinnretningene svikter og fortsetter å tilføre strøm til de releene som normalt er lukket, for å holde det åpent, vil den andre tidtakingsinnretningen bryte strømtilførselen og forårsake at sikkerhetsventilen går tilbake til sin normale stilling. Under visse forhold vil det kunne være mulig å sette i gang testinnretningen gjentatte ganger i tidsintervallet før sikkerhetsventilen har beveget seg helt til beredskapsstillingen, og på den måten vil gjentatte forsøk på å sette i gang teststyreinnretningen kunne føre til at sikkerhetsventilen beveger seg helt til beredskapsstillingen. For å unngå dette, vil det kunne settes inn ytterligere en tidtakingsinnretning for å avbryte prøvingen i et tidsrom som er tilstrekkelig til at en fullstendig driftssyklus kan finne sted.

Det kan settes inn en innretning for å sette i gang prøvingen 24 og denne kobles til teststyreinnretning 21. Prøvingsinnretningen 24 består av en startknapp 26 og en utdataindikator, som slik den er vist i dette tilfellet, er utstyrt med to lamper 27 og 28. Det kan imidlertid settes inn andre utdataenheter, for eksempel en skjerm som kan vise meldinger om den svikten som er oppdaget.

Ledningen 25 er koblet gjennom et grensesnitt 30 (godt kjent for denne typen anvendelsesområde) som igjen er koblet til en datamaskin 31, strømledningen 25 går gjennom grensesnittet 30 til en programmerbar logisk styreenhet 32. Styreenheten 32 er koblet til et distribuert styringssystem 33 ved ledning 34 og det distribuerte styringssystemet 33 er koblet til datamaskiner 35 i et kontrollrom 36. Grensesnittet 30 datamaskinen 31 styreenheten 32 og styringssystemet 33 kan settes inn i et konvensjonelt oppsett i et elektrorom 37. Likestrømmen tilføres over ledning 25 enten direkte fra styreenheten 32 eller via grensesnittet 30, og gjennom teststyreinnretning 21 til ledning 19 og derfra til magnetventilen 14 i ventil 13. Slik det er godt kjent innen dette feltet, kan det legges inn overlagrede signaler på likestrømssignalet over ledning 25 som gjør det mulig med kommunikasjon mellom det distribuerte styringssystemet 33 via grensesnitt 30 og teststyreinnretningen 21. Signalene kan gå i begge retninger. Dermed kan teststyreinnretning 21 sende et signal over ledning 25 (slik det blir forklart seinere) som grensesnittet 30 trekker ut. Grensesnittet 30 kan avgi ett av to signaler; et alarmsignal over ledning 38 eller et OK-signal over ledning 39 til det distribuerte styringssystemet 33. Dessuten kan det settes inn egne signalledninger mellom teststyreinnretning 21 og styringssystemet 33. Disse ledningene er vist i 41,42 og 43.

Vi vil nå beskrive innstillings- og prøvingsprosedyren.

Innstillingsprosedyre

Innstillingsprosedyren kan settes i gang på flere måter: fra en bærbar PC 200 koblet til styreinnretningen 21 eller fra en datamaskin 31 via et overlagret signal på styreledning 25.

Som beskrevet ovenfor er kretssystemet i innretning 21, tidtakingsinnretningen 202 og reléinnretningen 203 satt inn for å styre tilførselen av elektrisk strøm fra styreledningen 25 via innretning 21, ledning 19 og derfra til magnetventil 14 i ventil 13 slik at sikkerhetsventil 10 blir værende i normal stilling.

Når man ønsker å stille inn sikkerhetsventil 10 slik at den avsetter en normal kurve A (som vist i figur 3), sendes et signal fra den bærbare PC-en 200 eller fra en datamaskin 31 via et overlagret signal på styreledning 25.

Hensikten med dette er å bryte reléinnretningen og stille tidtakingsinnretningen 202 på et langt standardtidsrom. Når reléinnretningen 203 åpner, kobles spenningen fra ledning 19. Som et resultat i figur 2 vil magnetventil 13 bli koblet om for å isolere trykktilførselen 12 fra aktuatorens stempel-/sylinderenhet 11 og ventilen 10 vil begynne å bevege seg mot beredskapsstilling under påvirkning av fjær 18.1 løpet av denne tiden genereres det et utdatasignal som sendes fra trykkinnretningen 51 på ledning 52 til styreinnretning 21. Idet trykket når atmosfærisk trykk og tiden er ute på tidtakingsinnretningen, kobler reléinnretningen 203 om, og dette gjør ledning 19 strømførende igjen og dermed også magnetventil 14 i ventil 16 som igjen fører fluid under trykk til aktuatoren og sikkerhetsventil 10 går tilbake til normal stilling. Dersom det elektriske signalet fjernes av den programmerbare logiske styreenheten 32, vil kretssystemet i innretning 21 detektere dette og en kurve som viser fullstendig lukking, avleses ved hjelp av innretning 51.

Trykksignalet A (vist i figur 3) som sensoren 51 avsetter når disse prosessene pågår, lagres i en intern datamaskin 201. En analyse av kurve A vil vise endringen i trykket som aktuatoren påføres, fra fullt systemtrykk til atmosfærisk trykk i løpet av den tiden det tar for sikkerhetsventil 10 å lukke helt.

For å framskaffe en delvis lukking av sikkerhetsventilen basert på denne informasjonen, velges det på forhånd en prosentvis lukking (f.eks. 10 %, 20 %, 30 %) som legges inn i den bærbare PC-en 200, eller fra en datamaskin 31 via et overlagret signal over styreledning 25 og overføres til datamaskinen i styreinnretning 21. Hensikten med dette er å stille tidtakingsinnretningen 202 på et nytt tidsintervall som er kortere enn standardtidsintervallet og beregnet slik at det gir den prosentvise forhåndsfastsatte lukkingen. Når reléinnretning 203 åpner, kobles spenningen fra ledning 19. Som et resultat i figur 2, vil magnetventil 13 bli koblet om slik at trykktilførselen 12 isoleres fra aktuatorens stempel-/sylinderenhet 11 og ventil 10 vil begynne å bevege seg mot delvis lukket/åpen stilling under påvirkning av fjær 18.1 løpet av dette tidsrommet genereres et utdatasignal som sendes fra trykkinnretning 51 over ledning 52 til styreinnretning 21. Idet tidsintervallet utløper, kobler reléinnretning 203 om, og dette gjør ledning 19 strømførende igjen og dermed også magnetventil 14 i ventil 16 som igjen tilfører aktuatoren fluid undertrykk, og sikkerhetsventil 10 går tilbake til normal stilling. Kurve B (vist i figur 3) som viser delvis bevegelse, lagres så som en standard som kan benyttes som sammenligningsgrunnlag ved seinere prøvinger av delvis bevegelse.

Prøvingsprosedyre

Prøvingsprosedyren kan settes i gang på flere måter: fra den bærbare PC-en 200 eller fra datamaskin 31 via et overlagret signal over styreledning 25, fra et signal fra det distribuerte styringssystemet 33 via ledning 43 eller ved trykknapp 26 figur 2 i startinnretningen.

Når man etter at kurve A og B er bestemt og lagret, ønsker å foreta prøving av sikkerhetsventil 10 for på et seinere tidspunkt å sammenligne kurven med den lagrede kurve B, settes en test med delvis lukking i gang ved hjelp av et signal fra den bærbare PC-en 200 eller fra datamaskinen 31 via et overlagret signal på styreledning 25, fra et signal fra det distribuerte styringssystemet 33 via ledning 43 eller ved trykknapp 26 fig 2 som beskrevet ovenfor.

Hensikten med dette er å bryte reléinnretning 203 og stille inn tidtakingsinnretning 202 (selv om tidtakingsinnretningen i praksis vil være forhåndsinnstilt slik at tidsintervallet tilsvarer den ønskede prosentvise lukkingen). Når reléinnretning 203 åpner, kobles spenningen fra ledning 19. Som et resultat i figur 2, vil magnetventil 13 kobles om slik at trykktilførselen 12 isoleres fra aktuatorens stempel-/sylinderenhet 11 og ventil 10 vil begynne å bevege seg mot den forhåndsfastsatte delvis lukkede/åpne stillingen som er lagret i datamaskin

201 i styreinnretning 21 figur 2, under påvirkning av fjær 18.1 løpet av denne tiden genereres det et utdatasignal som sendes fra trykkinnretning 51 over ledning 52 til styreinnretning 21. Idet det tidsintervallet nås som tidtakingsinnretningen er innstilt på for å oppnå den ønskede delvise bevegelsen, kobler reléinnretning 203 om, og dette gjør ledning 19 strømførende igjen og dermed også magnetventil 14 i ventil 16 som igjen fører fluid undertrykk til aktuatoren og sikkerhetsventil 10 går tilbake til normal stilling. Det trykksignaiet som oppstår ved denne testen med delvis bevegelse, sammenlignes med kurve B av datamaskin 201 i styreinnretning 21 figur 2, eller med data som er oppnådd tidligere.

Dersom utstyret settes i gang ofte slik at sikkerhetsventilen 10 beveges delvis mot beredskapsstilling (dvs. delvis bevegelse av sikkerhetsventil 10) på denne måten, kan dette benyttes til å avsette endringer i hvor effektivt aktuatoren eller det tilknyttede utstyret kan lukke sikkerhetsventilen.

En av fordelene med det oppsettet med styreinnretninger som er forklart ovenfor, er at det er enkelt å sette det inn i den elektriske styringsledningen 25/19. Dette er særlig hensiktmessig når for eksempel ventil 10 er fjerntliggende, for eksempel når den er satt inn på havbunnen, og gjør det enkelt å benytte prøvingsinnretningen på andre typer sikkerhetsventiler, for eksempel sikkerhetsventiler med dobbeltvirkende aktuatorer eller med elektriske eller hydrauliske aktuatorer.

I mange tilfeller vil den magnetstyrte ventilen 13, når den styres for å slippe ut det hydrauliske eller pneumatiske trykket fra aktuator 11, være stor nok til å slippe ut fluidet tilstrekkelig raskt. I noen tilfeller, særlig når aktuatoren 11 er stor, vil det imidlertid være ønskelig med en større utslippsåpning enn utslipp 16 som magnetventilen 13 vanligvis har. I dette tilfellet kan man benytte en utslippsventil 48 omtalt som en hurtigutslippsventil ("volume booster") 48. Slike utslippsventiler er godt kjent. Utslippsventil 48 settes inn i ledning 15 ved siden av aktuatorens 11 inntak/uttak for hydraulikkvæske/luft og mellom aktuatoren 11 og magnetventil 13 og omfatter en utslippsåpning 49. Denne utslippsåpningen 49 kan være spesielt stor. Utslippsventil 48 styres ved hjelp av trykkforskjellen i rørsystemet på de to sidene av utslippsventil 48. Når trykket i væsken eller gassen på den siden av ventil 48 som er nærmest magnetventil 13, blir lavere enn trykket på motsatt side av ventil 48, åpner ventil 48 aktuator 11 til utslippet 49. Når magnetventil 13 åpner for å slippe ut hydraulikkvæske/gass fra aktuatoren 11, vil dermed, ved bruk, trykket i røret 15 mellom ventilene 48 og 13 falle under trykket på motsatt side av ventil 48 og ventil 48 vil umiddelbart åpne slik at trykket faller raskere.

Figur 3 viser forskjellige kurver over trykket (registrert av trykksensor 51) som slippes ut fra eller som tilføres aktuatoren 11. Den loddrette aksen er det trykket som trykksensoren 51 registrerer, og den vannrette aksen er tiden.

Basiskurven A i figur 3 er en kurve som viser det trykket sensoren 51 registrerer i løpet av en fullstendig beredskapssyklus for sikkerhetsventilen. Den elektriske strømmen kobles fra ledning 19 til magnetventil 13 lenge nok til at sikkerhetsventilen 10 kan bevege seg til beredskapsstilling; i løpet av denne prosessen avleses det som trykkgiveren 51 figur 2 registrerer. Basiskurven A benyttes til å sammenligne med andre tester og gir et utgangspunkt for trykkurven for en fullstendig beredskapssyklus.

Derfor er formen på kurve A slik: ved 100 fjernes det elektriske signalet fra magnetventil 13 og til å begynne med er det et raskt trykkfall over område 101 via magnetventil 13 og hurtigutslippsventil 48 figur 2, idet luft/hydraulikkvæske slippes ut fra aktuatoren 11. Etter et visst tidsrom (dvs. ved slutten på område 101, i punkt 102) som kan skyldes treghet og/eller det punktet der trykket i systemet når et punkt der det ikke kan holde tilbake fjæren 18 i aktuator 11, begynner stempelet i aktuatorens stempel-/sylinderenhet 11 å bevege seg. Fjæren begynner å bistå luften i å slippe ut fra aktuatoren og det oppstår en utflating av eller midlertidig økning i trykkfallet. Dette fører til en "bulk" på trykkurven ved 102. Deretter beveger sikkerhetsventilen seg helt til beredskapsstilling, f.eks. til fullstendig lukking i 104.

Etter at ledning 19 igjen er gjort strømførende slik at magnetventil 13 åpnes og aktuator 11 igjen trykksettes og ventil 10 dermed beveges til normal stilling, foretas det en test med delvis bevegelse for å bestemme en basiskurve B for delvis lukking av ventilen (vist ved den stiplede/prikkede linjen). Dermed fjernes det elektriske signalet over ledning 19 en stund slik at sikkerhetsventil 10 kan begynne å bevege seg til beredskapsstillingen, og som allerede forklart, vil det elektriske signalet til magnetventil 13 figur 2 etter en tid fastsatt på forhånd og regulert av tidtakingsinnretninger, kobles inn igjen slik at systemtrykket kan trykksette aktuator 11 og føre ventil 10 tilbake til normal stilling. Ved å vise til kurve B vist i figur 3, vil det til å begynne med når det elektriske signalet fjernes fra magnetventil 13 ved 100, være det samme innledende raske trykkfallet i område 102 som for kurve A. Som for kurve A vil trykkurven så snart trykket i systemet når et punkt 102, til å begynne med følge kurve A langs område 103.

I punktet 105 kobler tidtakingsinnretningen inn reléinnretningen slik at ledning 19 igjen blir strømførende og dermed føres det også strøm til magnetventil 13 som beveger seg slik at aktuatoren 11 igjen tilføres systemtrykk, og dermed begynner trykkurven B å stige langs linjen i område 106. Om lag i punkt 107 vil trykket være likt utgangstrykket.

Basiskurven B for delvis bevegelse benyttes som sammenligning for andre tester og gir en kurve for prøving av delvis bevegelse.

Skulle det oppstå en svikt i sikkerhetsventilen eller det styringsutstyret som er knyttet til ventilen, har det vist seg at trykkgiveren 51 vil avsette en unormal kurve.

Kurve C viser det trykksignalet som trykksensoren vil avsette når det oppstår en første svikt ved sikkerhetsventilen. Kurve C viser situasjonen når stempelet i aktuatorens stempel-/sylinderenhet 11 ikke beveger seg når trykket slippes ut fra aktuatoren 11. Hvis stempelet sitter fast i den normale stillingen, som ikke er beredskapsstillingen, (eller selv om det bare beveger seg sakte eller så vidt), vil man se at trykkurve C til å begynne med vil følge det raske trykkfallet 100, 101, 102 til trykkurve A. Etter punkt 102 fortsetter trykkurven å falle jevnt 108 (dvs. det er ingen "bulk" 103) til punktet 104 der hele lufttrykket eller det hydrauliske trykket inne i aktuator slippes ut.

Kurve D viser trykksignalet ved en test med delvis bevegelse der stempelet sitter fast. Trykkurve D følger trykkurve C fra 100,101,102 til 108, dvs. har ikke med "bulken" til trykkurve A men fortsetter å falle på samme måte som trykkurve C til magnetventil 13 aktiveres i 109 slik at det igjen tilføres trykk til aktuatoren 11, og på dette punktet stiger trykkurven som vist i 110.

Legg merke til at det området av kurven som inneholder punktene 102, 103, 105, 108, 109 er særlig relevant når det gjelder å analysere problemer knyttet til sikkerhetsventilen og ventilens aktuator. På samme måte vil kurveområdet fra 100 til 102 kunne benyttes til å identifisere problemer knyttet til sikkerhetsventilenes styreinnretninger, som magnetventilen og/eller hurtigutslippsventilen ("volume booster").

Som det framgår av figur 2 sendes trykksignalet over ledning 52 til teststyreinnretning 21, signalet analyseres av teststyreinnretning 21 ved hjelp av datamaskin 201 og sender det relevante signalet videre til enhet 24 der lampene 27 og 28 vil lyse hvis det har oppstått en feil. Hvis problemet knyttet til sikkerhetsventilen er relativt ubetydelig (for eksempel at stempelet beveger seg en liten tanke tregere enn vanlig) og at for eksempel "bulken" 103 dermed blir litt forskjellig fra basiskurven B, vil en kombinasjon av lamper lyse. Skulle problemet imidlertid være mer alvorlig, for eksempel at stempelet sitter fast og at kurve D derfor blir avsatt, vil en andre lampe 28 kunne tennes for å vise at det er nødvendig med umiddelbare tiltak. På samme måte kan den relevante informasjonen sendes over ledning 25 til det distribuerte styringssystemet 33 (slik at det kommer et signal over ledning 38) eller alternativt over ledning 42 eller 41 til styringssystemet 33.

Vi har vist to kurver C og D som indikerer at sikkerhetsventilen ikke fungerer slik den skal. Det er mulig å bestemme andre kurver som indikerer andre problemer, og eksempelkurver vil kunne lagres på et fjerntliggende nettsted slik at brukere av sikkerhetsventiler kan få tilgang til dem på Internett. Dermed kan brukeren av en sikkerhetsventil til enhver tid kunne laste ned fra nettstedet en rekke kurver som viser forskjellige problemer som muligens andre brukere av sikkerhetsventiler har støtt på ved bruk, og kan bruke disse kurvene til å analysere de kurvene som den relevante sikkerhetsventilen har avsatt ved en test med delvis bevegelse. Denne rekken av kurver kan omfatte kurver som viser problemer knyttet til skitt eller korrosjon som fører til at ventil 10 beveger seg tregere, uansett om ventilspolen 14 eller komponenter knyttet til trykkilden 12 fungere slik de skal eller ikke. Ytterligere feilsøking er tilgjengelig ved at det lastes ned til en bærbar datalagringsinnretning 200, slik at en datamaskin med et feilsøkingsprogram kan analysere de dataene som kommer fra og er lagret i datamaskinens minne ved hjelp av en lokal infrarød kilde eller ved et overlagret signal over ledning 25.

Claims (17)

1. Utstyr for å teste en sikkerhetsventil og de styringskomponentene som er knyttet til ventilen, der nevnte sikkerhetsventil består av en ventilkomponent (10) som ved beredskapsdrift kan beveges av en aktuator (11) mellom en første og en andre stilling ved normal driftshastighet i en nødssituasjon, der nevnte prøvingsutstyr består av innretninger for å sette i gang ventilen ved beredskapshastighet slik at ventilkomponenten begynner å bevege seg fra den første stillingen mot den andre stillingen ved beredskapshastighet, og innretninger (14,13) for at ventilkomponenten skal begynne å bevege seg tilbake igjen når den når en stilling som ligger mellom den første og andre stillingen og der ventilen har beveget seg deler av veien, der nevnte aktuator styres av fluid, karakterisert ved at nevnte utstyr inkluderer innretninger (21, 51) for å måle en parameter i det fluidet som tilføres eller slippes ut fra ventilens aktuator og/eller tilknyttede reguleringsinnretninger i rørledningene koblet til aktuatoren, og innretninger (21) settes inn for å analysere nevnte parameter for derved å skaffe informasjon om hvorvidt sikkerhetsventilen og/eller de tilknyttede reguleringsinnretningene i rørledningene koblet til aktuatoren fungerer slik de skal, der nevnte innretninger til analyse inkluderer lagrede data om parameteren registrert ved en første testkjøring av sikkerhetsventilen, og innretninger til analyse tilpasses for å sammenligne de data som måles ved en seinere prøving, med de dataene som er lagret.

2. Utstyr ifølge krav 1 der parameteren er trykket i det fluidet som tilføres eller slippes ut fra ventilens aktuator og/eller tilknyttede reguleringsinnretninger i rørledningene koblet til aktuatoren.

3. Utstyr ifølge krav 1 der parameteren er den fluidstrømmen som tilføres eller slippes ut fra ventilens aktuator og/eller tilknyttede reguleringsinnretninger i rørledningene koblet til aktuatoren.

4. Utstyr ifølge krav 1 som inkluderer innretninger for å sammenligne hvordan sikkerhetsventil (17) og/eller tilknyttede reguleringsinnretninger i rørledningene koblet til aktuatoren fungerer ved en delvis bevegelse av ventilen, med hvordan den fungerte ved en første testkjøring av ventilen ved beredskapshastighet, og derved bestemme ventilens ytelse.

5. Utstyr ifølge krav 4 som dessuten inkluderer innretninger for å sammenligne hvordan sikkerhetsventil (17) og/eller tilknyttede reguleringsinnretninger i rørledningene koblet til aktuatoren fungerer ved en full kjøring av ventilen, med hvordan den fungerte ved den første testen av ventilen ved full kjøring ved beredskapshastighet, og derved bestemme ventilens ytelse.

6. Utstyr for delvis bevegelse av en sikkerhetsventil av den typen som styres av et elektrisk signal over en styreledning, der nevnte sikkerhetsventil styres av en aktuator som reguleres av fluid, der nevnte utstyr består av testinnretninger (21, 202, 203, 201) som skal kobles til nevnte styreledning og der nevnte testinnretninger inkluderer innretninger for å fjerne det elektriske signalet over nevnte styreledning (13, 14) i et tidsrom som fører til at nevnte sikkerhetsventil setter i gang beredskapsdrift av ventilen ved dens normale beredskapshastighet, slik at den beveges til en stilling som ligger mellom en åpen og en lukket stilling og som deretter tilfører det elektriske signalet igjen slik at ventilen går tilbake igjen, karakterisert ved at nevnte utstyr inkluderer innretninger (21, 51) for å måle en parameter i det fluidet som tilføres eller slippes ut fra ventilens aktuator og/eller tilknyttede reguleringsinnretninger i rørledningene koblet til aktuatoren, og innretninger (21) settes inn for å analysere nevnte parameter for derved å skaffe informasjon om hvorvidt sikkerhetsventilen og/eller de tilknyttede reguleringsinnretningene i rørledningene koblet til aktuatoren fungerer slik de skal, der nevnte innretning til analyse inkluderer lagrede data om parameteren registrert i løpet av en første testkjøring, og innretningene til analyse sammenligner de dataene som måles ved en seinere test, med de dataene som er lagret.

7. Utstyr ifølge krav 6 der testinnretningen inkluderer minst én regulerbar tidtakingsinnretning og en reléinnretning.

8. Utstyr ifølge krav 6 der ventilen styres av en aktuator som reguleres av fluidtrykk, der nevnte utstyr inkluderer innretninger (21, 51) for å måle trykket i det fluidet som slippes ut fra eller tilføres ventilens aktuator og/eller tilknyttede reguleringsinnretninger i rørledningene koblet til aktuatoren.

9. Utstyr ifølge krav 6 der ventilen styres av en aktuator som reguleres av fluid, der nevnte utstyr inkluderer innretninger (21, 51) for å måle fluidstrømmen som slippes ut fra eller tilføres ventilens aktuator og/eller tilknyttede reguleringsinnretninger i rørledningene koblet til aktuatoren.

10. Utstyr ifølge krav 6 som inkluderer innretninger for å sammenligne hvordan sikkerhetsventil (17) fungerer ved en delvis lukking av ventilenheten, med hvordan den fungerte ved en første testlukking av ventilen ved beredskapshastighet, og derved bestemme ventilens ytelse.

11. Utstyr ifølge krav 10 som dessuten inkluderer innretninger for å sammenligne hvordan sikkerhetsventil (17) fungerer ved en fullstendig nødlukking av ventilenheten, med hvordan den virket ved den første testlukkingen av ventilen ved beredskapshastighet, og derved bestemme ventilens ytelse.

12. Utstyr ifølge krav 6 der sikkerhetsventilen omfatter innretninger der tilføring av nevnte elektriske signal over nevnte styreledning holder sikkerhetsventilen åpen, og fravær av dette signalet fører til at den lukkes av en fleksibel innretning, der nevnte styreledning går gjennom nevnte testinnretning fra en inngangsklemme til en utgangsklemme, der nevnte inngangsklemme og utgangsklemme er koblet elektrisk til hverandre ved et relé (203) som normalt er lukket.

13. Utstyr ifølge krav 12 der det er satt inn tidtakingsinnretninger (21, 202) som er der for å tilføre strøm til reguleringsklemmen til nevnte normalt lukkede relé (203) for å åpne nevnte relé slik at sikkerhetsventilen delvis lukkes/åpnes.

14. Utstyr ifølge krav 13 der tidtakingsinnretningen omfatter to tidtakingsinnretninger (202) i serie, slik at selv om én av tidtakingsinnretningene svikter og fortsetter å tilføre strøm til nevnte normalt lukkede relé (203) for å holde det åpent, så vil den andre tidtakingsinnretningen bryte strømtilførselen.

15. Utstyr ifølge krav 14 der nevnte reléinnretning (203) er parallellkoblet med en andre reléinnretning (203), der nevnte andre reléinnretning har en reguler som er koblet til reguleringsklemmen til nevnte første relé (203), som fører til at dersom en av de nevnte reléinnretningene svikter i nevnte åpen stilling, vil den andre reléinnretningen lukke slik at inngangs- og utgangsklemmene kobles elektrisk til hverandre.

16. Utstyr ifølge krav 14 der det settes inn ytterligere en tidtakingsinnretning (202) for å avbryte driften av (13) i et tidsrom som er langt nok til at sikkerhetsventilen går tilbake til åpen stilling etter at den har vært delvis lukket.

17. Utstyr for å bevege en sikkerhetsventil ved ventilens spesifiserte driftshastighet i en nødssituasjon, av den typen som styres av et elektrisk signal over en styreledning (19), der nevnte sikkerhetsventil styres av en aktuator som reguleres av fluid, der nevnte utstyr består av innretninger (21, 202, 203, 201) som skal kobles til nevnte styreledning, for å sette inn en innretning for å fjerne det elektriske signalet fra innretningene (13, 14) i et tidsrom som fører til at nevnte sikkerhetsventil beveger seg fra åpen til lukket stilling og deretter går tilbake igjen karakterisert ved at nevnte utstyr inkluderer innretninger (21, 51) for å måle en parameter i det fluidet som tilføres eller slippes ut fra ventilens aktuator og/eller tilknyttede reguleringsinnretninger i rørledningene koblet til aktuatoren, og innretninger (21) som settes inn for å analysere nevnte parameter for derved å skaffe informasjon om hvorvidt sikkerhetsventilen og/eller tilknyttede reguleringsinnretninger i rørledningene koblet til aktuatoren fungerer slik de skal, der nevnte innretning til analyse omfatter lagrede data om den parameteren som registreres ved en første testkjøring, og innretningen til analyse sammenligner dataene som måles ved en seinere test, med de lagrede dataene.