Überdrehzahlsituationen bei rotierenden Maschinen sollten um jeden Preis verhindert werden. Selbst die geringste Überdrehzahl kann zu mechanischer Belastung führen, die eine Verformung der rotierenden Maschinenteile verursacht. Schwerwiegendere Überdrehzahlsituationen können dazu führen, dass die Schaufelenden am Gehäuse reiben. In den schwerwiegendsten Fällen können sich die Turbinenschaufeln lösen, was dazu führt, dass Maschinenteile in das Gehäuse eindringen. Dieser Artikel beschreibt die häufigsten Ursachen für Überdrehzahl.
1. Gebrochene Welle
Wenn eine Antriebswelle bricht (z. B. aufgrund einer Fehlausrichtung), erfährt die Turbine plötzlich nur noch minimalen Widerstand. Mit der verbleibenden Antriebskraft (Brennstoff oder Dampf) kann der Rotor rasch beschleunigen und die mechanischen Grenzen der Maschine überschreiten. Ein fortschrittliches Überdrehzahl-Erkennungssystem erkennt, wenn eine rotierende Maschine den maximal zulässigen Beschleunigungsgrenzwert überschreitet, löst einen Alarm aus und initiiert eine Abschaltfunktion, noch bevor eine tatsächliche Überdrehzahlsituation eintritt. Es dauert jedoch einige Zeit, bis die Antriebskraft nachlässt; während dieser Zeit könnte die Maschine noch ein gefährliches Drehzahlniveau erreichen. Daher ist es unerlässlich, über fundierte Kenntnisse Ihrer Maschine zu verfügen und zu wissen, welche Beschleunigungen bei jeder Drehzahl akzeptabel sind.
„Ein fortschrittliches System zur Überdrehzahlerkennung löst bereits bei einer Drehzahlbeschleunigung eine Abschaltfunktion aus, noch bevor eine tatsächliche Überdrehzahlsituation eintritt.“
2. Fehlfunktion von Ventilen
Regelventile/Sicherheitsventile sind wichtige mechanische Bauteile einer Maschine. Die Folgen eines Ausfalls von Regelventilen können erheblich sein. Wenn ein Regelventil einer Dampfturbine klemmt oder eines ihrer Druckventile offen bleibt, kann dies zu einer übermäßigen Antriebskraft auf die Welle führen. Genau wie bei einem Wellenbruch könnte dies eine übermäßige Beschleunigung und eine Überdrehzahl verursachen.
3. Prüfung mechanischer Überdrehzahlschutzvorrichtungen
Mechanische/hydraulische Überdrehzahlschutzvorrichtungen können während eines Überdrehzahltests versagen. Diese Systeme weisen Fehlermodi auf, die nur bei einer tatsächlichen Überdrehzahlauslösung getestet werden können. Wenn das System aufgrund von Lackablagerungen oder Verschmutzungen blockiert ist, kann die mechanische Überdrehzahlvorrichtung die Maschine bei Bedarf nicht abschalten.
4. Menschliches Versagen
Auch wenn die meisten Systeme automatisiert sind, gibt es nach wie vor Raum für menschliches Handeln und Eingriffe. Ein Beispiel hierfür ist das Belassen einer Übersteuerung nach einem Wartungsstillstand. Ein weiteres Beispiel ist ein Bedienungsfehler. Dieser ist aufgrund technologischer Entwicklungen, die nur noch minimale menschliche Eingriffe erfordern, zwar immer unwahrscheinlicher geworden, bleibt aber dennoch eine der Hauptursachen für Drehzahlüberschreitungen bei rotierenden Maschinen.
5. Falsche Sensoreingabe
Das Geschwindigkeitssignal könnte durch einen falsch montierten oder eingestellten Sensor oder durch Systemkonfigurationsfehler verfälscht werden, was zu einer fehlerhaften Eingabe in die Systemlogik führt. Eine fehlerhafte Sensoreingabe könnte auch das Steuerungssystem beeinträchtigen, was in der Folge zu einer Überdrehzahlsituation führen könnte. Dadurch wäre die rotierende Maschine anfällig für unerkannte Überdrehzahlsituationen.
6. Ausfall des Steuerungssystems
Ein Ausfall des Drehzahlregelsystems kann zu einer Überdrehzahlsituation führen. Ein Drehzahlregelsystem dient zur Regelung der Drehzahl der rotierenden Maschine. Ein ungültiges Eingangssignal oder ein Programmierfehler könnte einen Ausfall des Drehzahlregelsystems auslösen, was in der Folge zu einer Überdrehzahl führen könnte.
So verhindern Sie Überdrehzahlereignisse
Ein Überdrehzahl-Erkennungssystem (ODS) ist entscheidend für die Verbesserung der Sicherheit und Zuverlässigkeit Ihrer rotierenden Maschinen. Wie bereits weiter oben im Artikel erwähnt, verhindert ein Überdrehzahl-Erkennungssystem ein Überdrehzahlereignis bereits im Ansatz. Bei Istec stellen wir namhaften Industrieunternehmen unser ODS zur Verfügung und bieten damit ein schnelles und skalierbares System. Unsere beiden Lösungen sind das SpeedSys 200 und das SpeedSys 300, die jeweils den Sicherheitsintegritätsstufen SIL 2 und SIL 3 entsprechen.
