API 标准 670 对超速检测系统有何规定?

API 标准 670是一项行业标准,规定了机器保护系统 (MPS) 的最低要求。其中包括测量径向轴振动、机壳振动、轴向轴位置、轴转速、活塞杆下降、相位基准、超速和临界机器温度。

该标准包括与硬件(传感器和系统)、安装、文档和测试相关的要求。在本文中,我们只关注描述超速的部分,并仅限于该标准。主要内容如下

超速的定义

当蒸汽轮机或燃气轮机等旋转机器的转速超过设计极限时,就会发生超速。超速事件的后果因机器类型和型号而异。超速事件持续的时间和相对于设计极限的超速程度对后果也有决定性影响。

尽管制造商通常会在设计中为机器留出一定的安全余量,以防超过最高转速,但超速事件仍会导致快速和有影响的损坏发展。为防止这种情况发生,必须为机器配备超速监控系统。

文章继续如下

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电子超速检测

过去,机器通过机械超速保护装置进行监控,但如今电子超速保护装置已成为标准。因此,API 670 仅描述了电子检测系统的要求,并将其定义如下:

电子超速检测系统由速度传感器、电源、输出继电器、信号处理和警报/关闭/完整性逻辑组成。其功能是连续测量轴转速,并在检测到超速情况时启动输出继电器。

硬件和逻辑分离

API 670 规定,电子超速检测系统必须专门用于超速检测。该系统必须与其他监控和保护系统隔离,不允许共享组件。这就确保了系统的功能是可验证的,并且不依赖于其他系统。

响应时间

对于适用 API 标准 670 的机器,电子超速检测系统必须由三个独立的测量电路组成。为了最大限度地提高机器的安全性和可用性,采用三局两胜投票法(2oo3)来启动跳闸功能。换句话说,如果三个传感器中至少有两个检测到超速,就会启动跳闸功能。

投票与行程系统的结构有关(1oo2、2oo2、2oo3 等)。它可以定义为在架构内可用的路径总数中,应发挥作用的 "路径 "的最小数量。例如,在 1oo2 结构中,至少有一条路径应发挥作用,而在 2oo4 结构中,至少有两条路径应发挥作用。

 

不言而喻,超速事件中的响应时间非常重要。API 670 指出,系统可能需要长达 40 毫秒的时间才能检测到超速并切换继电器输出。需要注意的是,40 毫秒的速度并不总是足以防止转子因升速而达到超过其设计规格的速度。

以下操作必须在这 40 毫秒内完成:

  1. 所有三个测量电路(通道)都测量转速。
  2. 测量值与设定的跳闸值进行独立比较。
  3. 表决结构决定有多少个测量电路确定了超速事件。
  4. 当至少有两个传感器检测到超速时,输出继电器应切换。

下图是这些步骤的示意图:

电子超速检测系统示意图;三个传感器对准测量面,与检测系统相连,在检测系统中通过继电器输出进行表决。

来源:API 标准 670API 标准 670


速度传感器

SpeedSys 实现了我们的理念;这是一种用于旋转机械的 SIL 级超速检测系统。它以紧凑的结构提供核心保护层。其技术 footprint ,安装影响小,可为各种应用提供高级保护。SpeedSys 有两个版本。SpeedSys 200 适用于要求较低的 SIL 2 应用,SpeedSys 300 适用于要求较高的关键 SIL 3 应用。

 

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