نهج حديث للحماية من السرعة الزائدة

ينص المعيار الرائد للآلات الدوارة (API 670) على أن الآلات الدوارة (الحرجة) تتطلب نظامًا متطورًا للحماية من السرعة الزائدة. وقد ازداد توافر أنظمة الحماية الكهربائية من السرعة الزائدة منذ أن أصبحت هي المعيار السائد للحماية من السرعة الزائدة، بدلاً من الحماية الميكانيكية من السرعة الزائدة. تتألف العروض المتوفرة في السوق بشكل أساسي من أنظمة بالغة التعقيد، مزودة بمجموعات كاملة من ميزات الحماية/الكشف والمراقبة. ونتيجة لذلك، فإن تركيب مثل هذه الأنظمة له تأثير اقتصادي وتقني كبير على المصنع، كما أنه يحد من الآلات التي يمكن حمايتها بواسطة هذه الأنظمة. تناقش هذه المقالة نهجًا حديثًا يتيح توفير حماية متطورة من السرعة الزائدة لمجموعة أوسع من الآلات الدوارة.

جوهر الحماية من السرعة الزائدة

تتطلب معايير الآلات أن يكون لدى المستخدم النهائي للمعدات الدوارة نظام حماية من السرعة الزائدة على أحدث مستوى. وهناك اعتقاد خاطئ شائع مفاده: كلما زادت تعقيد النظام، كلما كان أداؤه أفضل. فوظائف المراقبة والإضافات الأخرى تعني إجراء اختبارات أكثر تواترًا وزيادة فترات توقف الإنتاج ( downtime)، مع زيادة الحساسية للأخطاء.

تعمل الأساليب الحديثة على عزل الطبقة الأساسية للحماية تمامًا عن الوظائف الأخرى. نظام واحد بتركيز واحد: الحماية من السرعة الزائدة. وهذا يبسط النظام، مع تعزيز وقت تشغيل المصنع.

متطلبات SIL المتزايدة

وقد ازداد الطلب على الأنظمة المعتمدة وفقًا لمعايير SIL بشكل هائل في السنوات الأخيرة. يبحث كل من مصنعي المعدات الأصلية (OEM) والمستخدمين النهائيين عن أنظمة حماية من السرعة الزائدة معتمدة وفقًا لمعايير SIL تناسب المعدات الدوارة شديدة الأهمية وكذلك الأقل تطلبًا. إن فصل وظيفة الحماية عن وظائف المراقبة يجعل من الممكن بشكل أكبر اعتماد أنظمة الحماية من السرعة الزائدة بمستوى SIL أعلى، مع الحفاظ على أسعار الأنظمة في متناول الجميع. وبذلك، يتم توسيع نطاق الآلات التي يمكن حمايتها باستخدام مثل هذه الأنظمة.

proof-tests الوظيفية

وكما هو الحال مع أي أنظمة أمان، يجب إجراء اختبارات التحقق ( proof-tests ) بانتظام لنظام الحماية من السرعة الزائدة لتحديد ما إذا كان يعمل بشكل صحيح وللحفاظ على شهادة SIL الخاصة به. يتم تحديد تواتر هذه الاختبارات بناءً على مدى تعقيد النظام؛ فكلما زاد عدد الوظائف، زاد تعقيد النظام، وزاد تواتر اختبارات التحقق. ويؤدي ارتفاع تواتر اختبارات التحقق إلى زيادة احتمالية حدوث فترات توقف ( downtime).

ويدعو هذا إلى الفصل الصارم بين وظائف المراقبة والحماية والعودة إلى جوهر نظام الحماية من السرعة الزائدة. تسمح مثل هذه النهج بفترات اختبار إثبات ( proof-test ) أطول مقارنةً بالأنظمة المعقدة. بل إن فترات اختبار الإثبات هذه قد تعادل العمر الافتراضي الكامل للنظام، وهو ما ينطبق بشكل خاص على الأنظمة المعتمدة حسب التصميم (certified-by-design) بدلاً من تلك التي تم إثبات فعاليتها أثناء الاستخدام (proven-in-use).

اقرأ المزيد عن الفرق بين «معتمد حسب التصميم » و«مثبت الفعالية في الاستخدام »»

بنية النظام

تتميز العديد من أنظمة الحماية من السرعة الزائدة بهيكل قائم على الحامل. وغالبًا ما تكون هذه الأنظمة غير ميسورة ماليًا لاستخدامها في الآلات الأقل أهمية. يتيح نهج «جهاز الإرسال» ( transmitter ) أنظمة حماية من السرعة الزائدة أكثر ميسورة من الناحية المالية، وهي أنظمة معيارية وقابلة للتوسع بسهولة، وبالتالي فهي مناسبة لمجموعة أوسع من الآلات الدوارة. ويتوافق هذا النهج مع نهج «النظام الواحد»، حيث يمكن استخدام الأنظمة القائمة على جهاز الإرسال بشكل مستقل للتطبيقات الأصغر والأقل أهمية، في حين يمكن أيضًا توسيع نطاقها لحماية الآلات التوربينية الكبيرة باستخدام هياكل التصويت 2oo3.

SpeedSys

يُعد SpeedSys نظامًا للحماية من السرعة الزائدة مصنفًا وفقًا لمعايير SIL للآلات الدوارة. ويوفر هذا النظام طبقة الحماية الأساسية بفضل بنيته المدمجة. كما أن حجمه التقني الصغير ( footprint ) وتركيبه الذي لا يؤثر كثيرًا على المكان يتيحان حماية متقدمة لمجموعة واسعة من التطبيقات. يتوفر SpeedSys في نسختين: SpeedSys 200؛ للتطبيقات الأقل تطلبًا من فئة SIL 2، وSpeedSys 300 للتطبيقات الصعبة والحاسمة من فئة SIL 3.