Lo standard API 670 è uno standard industriale e descrive i requisiti minimi per un sistema di protezione della macchina (MPS). Questo include la misurazione delle vibrazioni radiali dell'albero, delle vibrazioni dell'involucro, della posizione assiale dell'albero, della velocità di rotazione dell'albero, della caduta dello stelo del pistone, del riferimento di fase, della sovravelocità e delle temperature critiche della macchina.
Lo standard comprende requisiti relativi all'hardware (sensori e sistemi), all'installazione, alla documentazione e ai test. In questo articolo ci concentriamo esclusivamente sulla parte che descrive la sovravelocità e ci limitiamo a questo standard. Vengono descritti gli elementi principali.
La definizione di sovravelocità
L'eccesso di velocità si verifica quando la velocità di rotazione di una macchina rotante, come una turbina a vapore o a gas, supera i limiti di progetto. Le conseguenze di un evento di sovravelocità variano a seconda del tipo di macchina e del modello. Anche la durata dell'evento di sovravelocità e il grado di sovravelocità rispetto al limite di progetto sono determinanti per le conseguenze.
Anche se i costruttori di solito concedono alle macchine un certo margine di sicurezza nella progettazione per quanto riguarda il superamento della velocità massima di rotazione, un evento di sovravelocità può portare a uno sviluppo di danni rapido e impattante. Per evitare ciò, è importante dotare la macchina di un sistema di monitoraggio della sovravelocità.
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Rilevamento elettronico della sovravelocità
In passato, le macchine erano monitorate da una protezione meccanica contro la sovravelocità, ma oggi la protezione elettronica contro la sovravelocità è lo standard. Pertanto, l'API 670 descrive solo i requisiti dei sistemi di rilevamento elettronici e li definisce come segue:
Un sistema elettronico di rilevamento della sovravelocità è composto da sensori di velocità, alimentatori, relè di uscita, elaborazione del segnale e logica di allarme/spegnimento/integrità. La sua funzione è quella di misurare continuamente la velocità di rotazione dell'albero e di attivare i relè di uscita quando viene rilevata una condizione di sovravelocità.
Hardware e logica separati
La norma API 670 descrive che un sistema elettronico di rilevamento della sovravelocità deve essere dedicato esclusivamente al rilevamento della sovravelocità. Il sistema deve essere isolato da altri sistemi di monitoraggio e protezione e non può condividere componenti. Ciò garantisce che il funzionamento del sistema sia verificabile e non dipenda da altri sistemi.
Tempo di risposta
Un sistema elettronico di rilevamento della sovravelocità, per le macchine a cui si applica lo standard API 670, deve essere costituito da tre circuiti di misura indipendenti. Per massimizzare la sicurezza e la disponibilità della macchina, viene utilizzata una votazione di due su tre (2oo3) per attivare la funzione di intervento. In altre parole, se almeno due dei tre sensori rilevano una velocità eccessiva, la funzione di intervento viene attivata.
Il voto è legato all'architettura di un sistema di viaggio (1oo2, 2oo2, 2oo3 e così via). Può essere definito come il numero minimo di "percorsi" che dovrebbero funzionare sul numero totale di percorsi disponibili all'interno dell'architettura. Ad esempio, con un'architettura 1oo2 deve funzionare almeno un percorso, mentre con un'architettura 2oo4 devono funzionare almeno due percorsi.
È ovvio che il tempo di risposta durante un evento di sovravelocità è molto importante. L'API 670 descrive che il sistema può impiegare fino a 40 millisecondi per rilevare la sovravelocità e far commutare le uscite a relè. Va notato che 40 millisecondi non sono sempre abbastanza veloci per evitare che il rotore raggiunga una velocità superiore alle specifiche di progetto a causa della rampa di salita.
Entro questi 40 millisecondi devono essere eseguite le seguenti azioni:
- Tutti e tre i circuiti di misura (canali) misurano la velocità di rotazione.
- I valori misurati vengono confrontati in modo indipendente con il valore di intervento impostato.
- La struttura di voto determina quanti circuiti di misura hanno determinato un evento di sovravelocità.
- Quando almeno due dei sensori hanno rilevato una sovravelocità, il relè di uscita deve commutare.
Il diagramma seguente illustra in modo schematico queste fasi:
Rappresentazione schematica di un sistema elettronico di rilevamento della sovravelocità; tre sensori puntati sulla superficie di misura, collegati al sistema di rilevamento dove avviene la votazione con un relè come uscita.
Fonte: Standard API 670
SpeedSys
La nostra filosofia è soddisfatta da SpeedSys, un sistema di rilevamento della sovravelocità per macchine rotanti classificato SIL. Fornisce il livello principale di protezione con un'architettura compatta. L'ingombro tecnico ridotto e l'installazione a basso impatto consentono una protezione avanzata per un'ampia gamma di applicazioni. SpeedSys è disponibile in due versioni. SpeedSys 200; per applicazioni SIL 2 meno impegnative e SpeedSys 300 per applicazioni SIL 3 impegnative e critiche.
