È molto importante che le macchine/installazioni di una fabbrica siano operative, soprattutto quando una fabbrica deve funzionare giorno e notte. I tempi di inattività non pianificati sono altamente indesiderabili, in quanto comportano costi elevati e non necessari. Pertanto, è fondamentale monitorare costantemente ogni macchina, in particolare quelle più critiche, per evitare che si danneggino, causando fermi macchina (prolungati) non programmati.
Quando c'è un obbligo di consegna, anche questo comporta costi aggiuntivi per l'azienda. Se uno stabilimento non può operare per un periodo prolungato a causa di un malfunzionamento o di un danno a una macchina, l'azienda non può rispettare gli obblighi di consegna. Sebbene sia necessario un investimento significativo in un sistema di monitoraggio, questo può fare la differenza tra prevenire un malfunzionamento o subirlo. Inoltre, contribuisce notevolmente alla sicurezza dei dipendenti, dello stabilimento e dell'ambiente. Un sistema di monitoraggio delle macchine funziona in modo autonomo; una volta installato, nessuno deve interferire con esso. Ciò garantisce che il sistema non sia soggetto a potenziali errori umani, che sono una delle principali cause di incidenti industriali.
Un esempio
Quando una turbina va in sovravelocità a causa di un malfunzionamento, le conseguenze sono disastrose se non c'è un sistema di monitoraggio. Quando una turbina supera la velocità massima raggiungibile, un sistema di monitoraggio deve intervenire spegnendo la turbina. Ciò avviene quando si attiva un valore di allarme che induce il sistema di monitoraggio a spegnere la turbina. Lo spegnimento di una macchina è l'ultima barriera prima che le cose vadano effettivamente male. Spesso altri errori precedono questa fase e causano la sovravelocità della turbina. Esempi di questi errori sono i problemi all'albero, al generatore o al giunto.
Strato di protezione isolato
Lo strato di protezione isolato è l'ultima barriera prima che le cose vadano male: il sistema di monitoraggio spegne la macchina. Per continuare con l'esempio precedente, la turbina a gas va in sovravelocità e supera i valori di allarme preimpostati. Il numero massimo di giri al minuto viene superato e la macchina viene immediatamente spenta. Prima che intervenga un livello di protezione isolato, di solito lo precedono diverse fasi. Un errore dopo l'altro, fino al raggiungimento dei valori di allarme e all'arresto della macchina. Nei casi di sovravelocità, gli errori possono verificarsi così rapidamente che è impossibile per gli operatori intervenire in tempo. La presenza di un sistema di monitoraggio che risponde entro 40 millisecondi(linea guida API 670) è quindi di grande importanza. Lo strato di protezione isolato non è mai collegato a una rete (esterna), il che lo rende immune da attacchi informatici.
Monitoraggio delle macchine e monitoraggio delle condizioni
I sistemi di monitoraggio delle macchine sono progettati per garantire l'arresto della macchina quando necessario, se si verifica una situazione di pericolo. Spesso si tratta del risultato di una serie di errori. Le opzioni per la misurazione delle vibrazioni possono fornire un quadro chiaro delle condizioni di una macchina, consentendo spesso di intervenire prima che vengano raggiunti i valori di allarme e che il sistema di monitoraggio della macchina intervenga.
Un esempio
Nel 2009 si è verificato un grave incidente in una centrale idroelettrica in Russia (Sayano-Shushenskaya). Le vibrazioni hanno causato l'affaticamento dei bulloni che tenevano in posizione la valvola della turbina. I bulloni si sono rotti, causando l'allentamento della valvola e la fuoriuscita di una grande quantità di acqua ad alta pressione nel locale del generatore, con danni ingenti. 76 persone sono morte quando la turbina della centrale idroelettrica è esplosa a causa delle vibrazioni. Oltre alle vittime, la centrale idroelettrica aveva una potenza di 6400 MW. A titolo di confronto, la più grande centrale energetica (a combustione di carbone) dei Paesi Bassi ha una potenza di 1560 MW. L'improvviso arresto dell'intera centrale idroelettrica ha fatto sì che la zona rimanesse senza corrente. I costi di riparazione ammontano a oltre 1,5 miliardi e sono durati più di 5 anni.
L'affaticamento del metallo causato dalle vibrazioni avrebbe potuto essere rilevato da un sistema di monitoraggio della macchina (monitoraggio delle vibrazioni). Un sistema di monitoraggio della macchina (con monitoraggio delle condizioni) è quindi di grande importanza. Anche se la possibilità che accada qualcosa di simile è molto bassa, le conseguenze sono inimmaginabili.
Monitoraggio della macchina per la sicurezza
Sebbene i tempi di inattività non pianificati siano sempre indesiderati, un sistema di monitoraggio delle macchine può prevenire gravi conseguenze, come vittime (mortali), danni ambientali e danni alla fabbrica (e alle macchine). Le conseguenze di una turbina troppo sensibile alle vibrazioni sono inimmaginabili (come mostrato nella figura 1). Oltre alla possibilità di vittime (mortali), la fabbrica è talmente danneggiata che ci vorranno mesi (se non anni) per tornare operativa. Questo causerà gravi problemi finanziari e possibili problemi di consegna. Si tratta di una centrale idroelettrica con obbligo di consegna.
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