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 kann es dazu kommen, dass sich die Turbinenschaufeln lösen, was dazu führt, dass Maschinenteile in das Gehäuse eindringen. Dieser Artikel beschreibt die häufigsten Ursachen für Drehzahlüberschreitungen.
1. Gebrochene Welle
Wenn eine Antriebswelle bricht (z. B. aufgrund einer Fehlausrichtung), erfährt die Turbine plötzlich einen minimalen Widerstand. Mit der verbleibenden Antriebskraft (Brennstoff oder Dampf) kann der Rotor schnell beschleunigen und die mechanischen Grenzen der Maschine überschreiten. Ein fortschrittliches Überdrehzahlerkennungssystem erkennt, wenn eine rotierende Maschine die maximal zulässige Beschleunigungsschwelle überschreitet, löst einen Alarm aus und leitet eine Auslösefunktion ein, noch bevor eine tatsächliche Überdrehzahlsituation eintritt. Es dauert jedoch einige Zeit, bis die Antriebskraft verschwindet, und in dieser Zeit kann die Maschine immer noch ein gefährliches Geschwindigkeitsniveau erreichen. Daher ist es wichtig, dass Sie Ihre Maschine genau kennen und wissen, welche Beschleunigungen bei welcher Drehzahl zulässig sind.
"Ein fortschrittliches System zur Erkennung von Geschwindigkeitsüberschreitungen löst bei Beschleunigung eine Auslösefunktion aus, noch bevor eine tatsächliche Übergeschwindigkeit eintritt."
2. Fehlfunktion eines Ventils
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 im Bedarfsfall nicht abschalten.
4. Menschliches Versagen
Auch wenn die meisten Systeme automatisiert sind, gibt es immer noch Raum für menschliche Handlungen und Eingriffe. Zum Beispiel: eine Überbrückung nach einem Wartungsstopp aufrechterhalten. Ein weiteres Beispiel ist ein Bedienerfehler. Dies ist aufgrund technologischer Entwicklungen, die nur minimale menschliche Eingriffe erfordern, immer unwahrscheinlicher geworden, aber es bleibt eine der Hauptursachen für Überdrehzahlen bei rotierenden Maschinen.
5. Falsche Sensoreingabe
Das Geschwindigkeitssignal könnte durch einen falsch montierten oder eingestellten Sensor oder durch Fehler in der Systemkonfiguration verfälscht werden, was zu einer falschen Eingabe in der Systemlogik führt. Ein falscher Sensoreingang könnte sich auch auf das Steuersystem auswirken, was in der Folge zu einer Überdrehzahlsituation führen könnte. Dies würde die rotierende Maschine anfällig für unerkannte Überdrehzahlsituationen machen.
6. Ausfall des Steuerungssystems
Ein Ausfall des Drehzahlregelsystems kann zu einer Überdrehzahlsituation führen. Ein Drehzahlregelungssystem wird zur Regelung der Drehzahl der rotierenden Maschine verwendet. Ein ungültiges Eingangssignal oder ein Programmierfehler könnte eine Störung des Drehzahlregelungssystems 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.
