工厂中的机器/设备能否正常运转非常重要,尤其是当工厂需要日夜运转时。计划外的 downtime 是非常不可取的,因为这会产生高昂和不必要的成本。因此,必须持续监控每台机器,尤其是最关键的机器,以防止机器损坏,从而导致(长时间的)意外 downtime 。
如果有交货义务,也会给公司带来额外费用。如果工厂因机器故障或损坏而长时间无法运转,公司就无法履行交货义务。虽然需要在监控系统上投入大量资金,但它却能在防止故障发生与发生故障之间起到关键作用。此外,它还能极大地促进员工、工厂和环境的安全。机器监控系统可自主运行;一旦安装,任何人都无需干预。这就确保了系统不易受到潜在人为失误的影响,而人为失误是造成工业事故的主要原因。
举例说明

如果没有监控系统,当风机因故障而超速时,后果将不堪设想。当风机超过可达到的最大转速时,监控系统必须进行干预,关闭风机。当警报值被触发时,监控系统就会关闭风机。关闭机器是真正出错前的最后一道屏障。通常,在此之前会出现其他错误,导致涡轮机超速。这些错误的例子包括轴、发电机或联轴器的问题。
隔离保护层
隔离保护层是出现问题前的最后一道屏障;监控系统会关闭机器。继续前面的例子:燃气轮机超速,超过了预设的报警值。超过每分钟最大转数后,机器立即停机。在隔离保护层介入之前,通常要经过几个步骤。一个错误导致另一个错误,直到达到报警值并关闭机器。在超速情况下,错误发生的速度会非常快,以至于工人无法及时干预。因此,在 40 毫秒内做出反应的监控系统(API 670 准则)就显得尤为重要。隔离保护层从不与网络(外部)连接,因此不会受到网络攻击。
机器监测和状态监测
机器监控系统的设计目的是在出现危险情况时,确保在必要时关闭机器。这通常是一系列错误造成的。振动测量选项可以清楚地显示机器的状况,通常可以在达到报警值和机器监控系统跳闸之前进行干预。
举例说明

2009 年,俄罗斯(萨亚诺-舒申斯卡亚)的一家水力发电厂发生了一起重大事故。振动导致固定水轮机阀门的螺栓金属疲劳。螺栓断裂导致阀门松动,大量高压水射入发电机房,造成大面积损坏。水电站的涡轮机因震动而爆炸,造成 76 人死亡。除遇难者外,该水电站的发电量为 6400 兆瓦。相比之下,荷兰最大的能源发电厂(燃煤)的输出功率为 1560 兆瓦。整个水电站的突然停运意味着该地区停电。修复费用超过 15 亿美元,耗时 5 年多。
振动造成的金属疲劳本可以通过机器监控系统(振动监控)检测出来。因此,机器监控系统(带状态监控)非常重要。尽管类似事件发生的几率很小,但后果却不堪设想。
机器安全监控
虽然计划外的 downtime 总是不可取的,但机器监控系统可以避免严重后果,如(致命的)人员伤亡、环境破坏和工厂(和机器)损坏。涡轮机太容易受到振动的影响,其后果不堪设想(如图 1 所示)。除了可能造成(致命的)人员伤亡外,工厂也会受到严重破坏,需要数月(甚至数年)才能恢复运行。这将造成严重的财务问题和可能的交货问题。这涉及到有交货义务的水电站。
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