Que dit la norme API 670 à propos des systèmes de détection de survitesse ?

La norme API 670 est une norme industrielle qui décrit les exigences minimales d'un système de protection des machines (MPS). Il s'agit notamment de mesurer les vibrations radiales de l'arbre, les vibrations du carter, la position axiale de l'arbre, la vitesse de rotation de l'arbre, la chute de la tige de piston, la référence de phase, la survitesse et les températures critiques de la machine.

La norme comprend des exigences relatives au matériel (capteurs et systèmes), à l'installation, à la documentation et aux essais. Dans cet article, nous nous concentrons uniquement sur la partie qui décrit la survitesse et nous nous limitons à cette norme. Les principaux éléments sont décrits.

La définition de la survitesse

La survitesse se produit lorsque la vitesse de rotation d'une machine tournante, telle qu'une turbine à vapeur ou à gaz, dépasse ses limites de conception. Les conséquences d'un événement de survitesse varient selon le type de machine et le modèle. La durée de l'événement de survitesse et le degré de survitesse par rapport à la limite de conception sont également déterminants pour les conséquences.

Même si les fabricants prévoient généralement une certaine marge de sécurité dans la conception des machines en ce qui concerne le dépassement de la vitesse de rotation maximale, un événement de survitesse peut entraîner un développement rapide et important des dommages. Pour éviter cela, il est important d'équiper la machine d'un système de surveillance de la survitesse.

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Détection électronique de survitesse

Dans le passé, les machines étaient surveillées par une protection mécanique contre les survitesses, mais aujourd'hui, la protection électronique contre les survitesses est la norme. C'est pourquoi l'API 670 ne décrit que les exigences des systèmes de détection électronique et les définit comme suit :

Un système électronique de détection de survitesse se compose de capteurs de vitesse, d'alimentations, de relais de sortie, de traitement des signaux et d'une logique d'alarme, d'arrêt et d'intégrité. Sa fonction est de mesurer en permanence la vitesse de rotation de l'arbre et d'activer ses relais de sortie lorsqu'une condition de survitesse est détectée.

Séparation du matériel et de la logique

L'API 670 précise qu'un système électronique de détection de survitesse doit être exclusivement dédié à la détection de la survitesse. Le système doit être isolé des autres systèmes de surveillance et de protection et n'est pas autorisé à partager des composants. Cela garantit que le fonctionnement du système est vérifiable et ne dépend pas d'autres systèmes.

Temps de réponse

Un système électronique de détection de survitesse, pour les machines auxquelles s'applique la norme API 670, doit être composé de trois circuits de mesure indépendants. Pour maximiser la sécurité et la disponibilité de la machine, un vote deux sur trois (2oo3) est utilisé pour activer la fonction de déclenchement. En d'autres termes, si au moins deux des trois capteurs détectent une survitesse, la fonction de déclenchement est activée.

Le vote est lié à l'architecture d'un système de déplacement (1oo2, 2oo2, 2oo3, etc.). Il peut être défini comme le nombre minimum de "chemins" qui doivent fonctionner sur le nombre total de chemins disponibles dans l'architecture. Par exemple, avec une architecture 1oo2, au moins un chemin doit fonctionner, alors qu'avec une architecture 2oo4, au moins deux chemins doivent fonctionner.

 

Il va sans dire que le temps de réponse lors d'un événement de survitesse est très important. L'API 670 indique que le système peut prendre jusqu'à 40 millisecondes pour détecter une survitesse et faire basculer les sorties de relais. Il convient de noter que ces 40 millisecondes ne sont pas toujours assez rapides pour empêcher le rotor d'atteindre une vitesse supérieure à ses spécifications de conception en raison de la rampe d'accélération.

Les actions suivantes doivent avoir lieu pendant ces 40 millisecondes :

  1. Les trois circuits de mesure (canaux) mesurent la vitesse de rotation.
  2. Les valeurs mesurées sont comparées indépendamment à la valeur de déclenchement.
  3. La structure de vote détermine combien de circuits de mesure ont déterminé un événement de survitesse.
  4. Lorsqu'au moins deux des capteurs ont détecté une survitesse, le relais de sortie doit s'enclencher.

Dans le diagramme ci-dessous, ces étapes sont représentées de manière schématique :

Représentation schématique d'un système électronique de détection de survitesse ; trois capteurs pointent vers la surface de mesure, reliés au système de détection où le vote a lieu avec un relais comme sortie.

Source : Norme API 670


SpeedSys

Notre philosophie est respectée par SpeedSys, un système de détection de survitesse classé SIL pour les machines tournantes. Il fournit la couche de protection de base avec une architecture compacte. Son faible encombrement technique et son installation à faible impact permettent d'offrir une protection avancée à une large gamme d'applications. SpeedSys est disponible en deux versions. SpeedSys 200, pour les applications SIL 2 moins exigeantes, et SpeedSys 300, pour les applications SIL 3 exigeantes et critiques.