API規格670には、オーバースピード・デテクション・システムについてどのような記述がありますか？

API規格670は業界標準であり、機械保護システム（MPS）の最低要件を記述しています。これには、ラジアル・シャフトの振動、ケーシングの振動、アキシャル・シャフトの位置、シャフトの回転速度、ピストン・ロッドの落下、位相基準、オーバースピード、および機械の限界温度の測定が含まれる。

この規格には、ハードウェア（センサーとシステム）、設置、文書化、テストに関する要求事項が含まれている。この記事では、オーバースピードに関する部分のみに焦点を当て、この規格に限定する。主な要素を説明する。

オーバースピードの定義

オーバースピードは、蒸気タービンやガスタービンなどの回転機械の回転速度が、その設計限界を超えたときに発生する。オーバースピードイベントの結果は、機械の種類やモデルによって異なる。オーバースピードイベントが継続する時間や、設計限界に対するオーバースピードの程度も、結果を決定的に左右します。

通常、メーカーは機械の設計において、最高回転速度を超えることに関して一定の安全マージンを与えているにもかかわらず、オーバースピードイベントが発生すると、急速かつ衝撃的なダメージの発生につながる可能性があります。これを防ぐには、機械にオーバースピード監視システムを装備することが重要です。

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電子式オーバースピード検出

過去には、機械は機械式オーバースピードプロテクションによって監視されていたが、現在では電子式オーバースピードプロテクションが標準となっている。そのため、API 670では電子式検出システムの要件のみを記述し、以下のように定義している：

電子式過速度検出システムは、速度センサー、電源、出力リレー、信号処理、およびアラーム/シャットダウン/統合ロジックで構成されます。その機能は、シャフトの回転速度を連続的に測定し、速度超過状態が検出されたときに出力リレーを起動することです。

ハードウェアとロジックの分離

API 670では、電子式速度超過検知システムは速度超過検知専用でなければならないとしている。このシステムは、他の監視システムや保護システムから分離されていなければならず、コンポーネントを共有することは許されない。これにより、システムの機能が検証可能であり、他のシステムに依存しないことが保証される。

応答時間

API 規格 670 が適用される機械の電子式オーバースピード検出システムは、3 つの独立した測定回路で構成されなければならない。機械の安全性と可用性を最大化するために、トリップ機能を作動させるために、2-out-of-three 投票（2oo3）が使用される。つまり、3 つのセンサーのうち少なくとも 2 つがオーバースピードを検出した場合、トリップ機能が作動する。

 

オーバースピードイベント時の応答時間が非常に重要であることは言うまでもない。API 670には、システムがオーバースピードを検出してリレー出力が切り替わるまでに最大40ミリ秒かかる場合があると記述されている。40ミリ秒は、ランプアップによりローターが設計仕様以上の速度に達するのを防ぐのに必ずしも十分な速さではないことに注意すべきである。

この40ミリ秒以内に、以下のアクションを起こさなければならない：

1. 3つの測定回路（チャンネル）すべてが回転速度を測定する。
2. 測定値は、設定されたトリップ値と個別に比較されます。
3. 投票構造は、いくつの測定回路が速度超過イベントを決定したかを決定する。
4. 少なくとも2つのセンサーがオーバースピードを検出すると、出力リレーが切り替わるはずです。

下図では、これらのステップを模式的に示している：

測定面に向けられた3つのセンサーが検出システムに接続され、出力としてリレーによる投票が行われる。

出典API規格670

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speedsys

SpeedSysはSIL規格に準拠した回転機械用過速度検出システムです。SpeedSysはコンパクトなアーキテクチャーで中核となる保護を提供します。その小さな技術的 footprint低インパクトのインストールは、幅広いアプリケーションへの高度な保護を可能にします。SpeedSysには2つのバージョンがあります。SpeedSys 200はSIL 2のアプリケーション向け、SpeedSys 300はSIL 3のアプリケーション向けです。