タービンの過速度監視システムのテスト方法

タービンは、タービンのブレードが高速回転できる最大回転数(rpm)に達するように設計されている。この限界を超えると、タービンの構造に大きなストレスがかかるため、超えてはならない。この限界を超えると、タービンは毎分回転数が多すぎることになり、オーバースピードと呼ばれる。タービンのオーバースピードは、非常に危険な状況につながる可能性がある。このような状況は、従業員、環境、工場に致命的な結果をもたらす可能性がある。オーバースピード)監視システムは、タービンがオーバースピードになる前にシャットダウンする必要があります。

モニタリング・システムは定期的にテストし、必要に応じて適切な応答速度が得られるようにしなければならない。これは、プロセス業界の様々な規格で義務付けられている:

  • IEC 62061- 機能安全
  • IEC 61511- プロセス産業における安全システムの機能安全
  • IEC 61508- 電気/電子/プログラマブル安全システムの機能安全

これにより(致命的な)事故を防ぐことができる。これらのテストの頻度はアプリケーションによって異なり、多くの場合、システムのマニュアルでメーカーが定めている。しかし、リスクを完全に排除することはできない。リスク軽減はALARP原則(合理的に実行可能な限りリスクを低減する)に従って行われる。

テストの目的は、介入が必要なときに本機が故障する可能性を可能な限り最小化することである。いわゆるPFD(Probability of Failure on Demand)は、許容可能なリスクまで最小化する必要があります。システムの安全性とアラーム機能を所定の頻度でテストすることで、企業は最先端の安全性を確保するために可能な限りのことをしていることを証明することができる。これにより、可能な限り多くのリスク低減安全対策を実施するという法的要件と、機械監視に関連する規格(IEC 61511、IEC 61508、IEC 62061)への準拠が保証される。さらに、安全な職場環境は、ポジティブな企業文化にも貢献します。

安全度水準(SIL)

安全度水準(SIL)は機能安全の一部です。SIL認証された監視システムでは、常に最大許容リスクファクターが考慮されます。この許容リスクはSILレベルによって異なり、アプリケーションによって異なります。SILレベルが高ければ高いほど、許容できるリスクは低くなります。しかし、SILレベルが高ければ高いほど良いとは限らない。一定のSILレベルを維持するためには、ループ全体の機能性をテストする必要がある。これは、さまざまなプルーフテストを実施することで可能です。

オーバースピード監視システムのテスト

オーバースピード監視システムのテストは、様々な方法で行うことができる。電子式オーバースピード・テストと機械式オーバースピード・テストがある。主に2つの理由から、機械的なテストよりも電子的なテストの方が好まれます:

  • 機械試験は、機械がオフラインのときにしか実施できないため、(不必要な)高いコストがかかる。電子テストでは、機械が稼動している間にテストを行うことができます。
  • 機械試験では、タービンを実際にオーバースピードにしなければならず、危険な状況を作り出すことになる。過速度監視システムが故障すれば、重大な事故につながりかねない。南アフリカの ドゥバ発電所では、試験中にタービンがオーバースピードになり、4秒後に爆発した(下の画像を参照)。

タービン・オーバースピード

オーバースピード・タービン

タービン・オーバースピード

電子式オーバースピードモニタは、運転中のオーバースピードをシミュレートし、タービンの(人為的な)トリップを検証することができる。オーバースピードシミュレーションを可能にする装置があり、オーバースピードモニタリングシステムをテストすることができる。

IST 101 周波数ジェネレーター

IST 101は、Istecのスペシャリストが開発した機械モニタリング試験用のコンパクトな3チャンネル速度校正器です。このツールは、フィールド・サービス・エンジニアからの入力に基づき、オーバースピード・モニタリング・システムの機能を検証するために設計されています。ほとんどの周波数発生器には、オーバースピード・アンダースピード・加速度に関連するすべての機能をチェックするための3チャンネルが欠けていますが、IST 101はこれらをサポートしています。様々なテスト機能(2oo3、3oo3など)を通して、IST 101は例えばオーバースピード状況をシミュレートし、モニタリングシステムがどのように反応するかをテストすることができます。こうすることで、実際の速度超過を発生させる必要がなくなり、危険な状況が回避される。さらに、モニタリングシステムが人工的に反応し、実際にタービンを停止させないため、これらのテストは運転中に実施することができます。これにより、大幅なコスト削減が可能になり、ユーザーは状況をよりコントロールしやすくなり、危険を回避することができます。

IST 101 プローブ・アダプター

IST 101 プローブアダプタは、スピードセンサのテスト用に設計されています。プローブ・アダプタは、IST 101 周波数発生器に接続できます。アナログとデジタルの両方のスピードセンサーをIST 101プローブアダプターでテストできます。IST 101プローブアダプタは3チャンネルデジタルポールホイールとして動作します。周波数発生器とともに使用することで、ループ全体(速度センサーを含む)のテストが可能になります。これにより、フルプルーフテストを実施し、一定のSILレベルを維持することができます。また、機械試験中に発生する危険な状況の多くを回避することができます。他の方法に伴うリスクに比べ、比較的小さな投資で済みます。さらに、周波数発生器とプローブアダプターの両方がポータブルであるため、使いやすさが保証されます。バッテリーにより、周波数発生器は使用中の電源に依存しません。このツールはエネルギー効率が高く、長期間の使用に適しています。