Caso práctico AVR: sustitución de un Bently Nevada BN3500 por un sistema de detección de sobrevelocidad Istec SpeedSys 200

AVR está especializada en el tratamiento de diversos tipos de residuos y en la conversión de estos residuos en energía y materias primas para hogares y empresas. En su planta de Botlek (Róterdam) opera una turbina de vapor que acciona un generador. AVR utilizó un sistema de detección de sobrevelocidad (ODS) BN3500 de Bently Nevada para detectar situaciones de sobrevelocidad y velocidad cero.  

Cuando se produce una situación de exceso de velocidad, el sistema debe desconectar la turbina de vapor para evitar posibles daños y situaciones peligrosas. Se supervisó la velocidad cero para evitar que el mecanismo de giro se pusiera en marcha prematuramente. El mecanismo de giro solo puede ponerse en marcha cuando el rotor se ha detenido por completo, ya que, de lo contrario, podría dañarse.

Tarjetas de sobrevelocidad BN3500 defectuosas

AVR se puso en contacto con Istec porque las tres tarjetas de protección contra exceso de velocidad de su ODS de Bently Nevada fallaron simultáneamente. Esto provocó un tiempo de inactividad del proceso, ya que no se pudo poner en marcha la turbina de vapor, lo que dejó el generador sin alimentación.

Un examen inicial de la aplicación realizado por Istec indicó que los sensores de velocidad de eddy current s parecían funcionar correctamente. Sin embargo, la tensión de alimentación mostraba valores anómalos. Tras comprobar el registro del sistema Bently Nevada, se encontró un mensaje de error en la fuente de alimentación de 24 V, en las líneas de alimentación de 5 V y en las de 12 V. Como resultado, las señales de salida se vieron interrumpidas, lo que provocó el fallo de las tarjetas de protección contra sobrevelocidad y de velocidad cero.

Dado que el fabricante original (OEM) ha declarado obsoletas las tarjetas de protección Bently Nevada 3500 (BN3500), ya no se dispone de recambios para las mismas. AVR decidió sustituir el sistema Bently Nevada por un moderno sistema de detección de sobrevelocidad: el Istec SpeedSys 200.

El reto:

El tiempo era un factor esencial en este proyecto, ya que el tiempo de inactividad de la máquina resultaba costoso para AVR. Por lo tanto, se exigió a Istec que suministrara, diseñara, implementara y pusiera en marcha el nuevo sistema en un breve plazo de tiempo. Nuestros ingenieros lograron hacerlo en tan solo unos días.

Un segundo reto fue que no se disponía de documentación adecuada sobre las funciones lógicas y la filosofía de disparo del sistema de detección de exceso de velocidad, aparte de los esquemas de bucles. Para poder sustituir el sistema anterior y decidir qué funciones (básicas) se iban a incorporar, Istec tuvo que diseñar la configuración de SpeedSys 200 in situ.

Por último, AVR quería seguir utilizando las sondas de corrientes eddy currents ( eddy current ) de tres hilos existentes que se utilizaban anteriormente para enviar señales de velocidad al sistema BN3500. Esto planteó dos problemas que requirieron cierta ingeniería a medida por parte de Istec:

  • El SpeedSys 200 no está diseñado para aceptar señales de sensores de tensión de corrientes eddy current s de 3 hilos (solo sensores de corriente de 2 hilos).
  • Las sondas de eddy current s de Bently Nevada requieren una tensión de alimentación negativa, mientras que los módulos SpeedSys esperan una señal positiva.

La solución:

Istec ha asumido todas las funciones principales del sistema BN3500 en la configuración SpeedSys 200.

Sistema antiguo

El sistema obsoleto Bently Nevada 3500 se configuró con las siguientes tarjetas de 19 pulgadas:

  • Un módulo tacométrico 3500/50M para la supervisión de velocidad cero
  • Tres tarjetas electrónicas de detección de exceso de velocidad 3500/53M
Figura 1. El sistema Bently Nevada 3500 en AVR. El módulo tacométrico (1) para la supervisión de velocidad cero y los tres módulos de sobrevelocidad (2) se sustituyeron por el SpeedSys 200. Las demás tarjetas siguen en uso.

Nuevo sistema

Al añadir tres aisladores galvánicos GSI 127 (uno para cada módulo SpeedSys), se pudieron seguir utilizando los sensores de velocidad existentes. El GSI 127 puede invertir la señal de las sondas de corrientes parásitas ( eddy current s) para que sea utilizable por los módulos SpeedSys, al tiempo que garantiza que la supervisión de los sensores siga estando disponible. Además, las unidades GSI 127 alimentan el proximitor necesario para generar señales de salida para las sondas de corrientes parásitas existentes.

Uno de los relés de una unidad SpeedSys 200 se configuró para cubrir la supervisión de velocidad cero, una función que anteriormente cubría el antiguo módulo tacométrico BN3500.

El BN3500 fue sustituido por una configuración 2oo3 SpeedSys 200. El conjunto de carril DIN se diseñó in situ y consta de los siguientes componentes:

  • Dos fuentes de alimentación de 24 V
  • Tres aisladores galvánicos GSI 127
  • Tres módulos SpeedSys 200, conectados de forma fija para formar una estructura de votación 2oo3
Figura 2. El nuevo sistema, suministrado, diseñado e implementado por Istec. Cada una de las unidades SpeedSys 200 de la configuración 2oo3 está conectada a un GSI 127 para recibir la señal correcta de las sondas de corrient eddy current s de 3 hilos.
Figura 3. Istec instaló una fuente de alimentación redundante para proporcionar a las unidades SpeedSys 200 una alimentación independiente de 24 V, con el fin de filtrar el efecto de las sobretensiones no deseadas en torno a los relés de alta potencia. 

Entregables

  • Ingeniería a medida in situ para adaptar el nuevo sistema a la infraestructura existente con los mínimos ajustes necesarios
  • Suministro y asistencia completos en materia de equipos de medición de velocidad e instalación
  • La solución de sustitución de SpeedSys cubre todas las funciones básicas de la instalación anterior
  • Rápida resolución de problemas, entrega, instalación y puesta en marcha
  • La instalación de bajo impacto cuenta con certificación SIL 2 por diseño, lo que permite intervalos de pruebas de verificación más largos que el sistema anterior.

El impacto:

Aunque la ingeniería del nuevo sistema tuvo que realizarse in situ, Istec ha ideado una solución rápida para sustituir las tarjetas BN3500 por el SpeedSys 200 sin necesidad de cambios importantes en la infraestructura. La instalación del SpeedSys 200 cubre todas las funciones básicas del sistema anterior. Cualquier problema menor que se produjera fue rápidamente identificado y resuelto por nuestro equipo. Con la ayuda de Istec, AVR pudo poner en marcha la turbina con la nueva configuración del SpeedSys 200 tan solo unos días después de detectar el mal funcionamiento de las tarjetas de sobrevelocidad de Bently Nevada.