回転機械の過速度状態は、いかなる場合でも防止しなければなりません。ごくわずかな過速度状態であっても、機械的応力を生じさせ、回転機械の部品を変形させる原因となる可能性があります。より深刻な過速度状態では、ブレードの端部がハウジングに擦れる原因となる可能性があります。 最も深刻な過速度状態では、タービンブレードが外れ、その結果、機械部品がハウジングを貫通する恐れがあります。本記事では、過速度の最も一般的な原因について解説します。
1. 軸の破損
ドライブシャフトが（例えばミスアライメントによって）破損すると、タービンは突然最小限の抵抗しか受けなくなります。残りの駆動力（燃料または蒸気）により、ローターは急速に加速し、機械の機械的限界を超えることができる。高度な過速度検出システムは、回転機械が最大許容加速度のしきい値を超えたことを検出し、実際に過速度が発生する前であってもアラームを作動させ、トリップ機能を開始します。しかし、駆動力がなくなるまでには時間がかかり、その間に機械が危険な速度レベルに達する可能性があります。したがって、機械に関する深い知識を持ち、どの速度でどの加速度が許容できるかを知っておくことが不可欠です。
「高度な速度超過検知システムは、実際に速度超過の状況が発生する前であっても、速度加速時にトリップ機能を開始する。
2. バルブの故障
制御弁／安全弁は、機械の重要な機械部品です。制御弁の故障による影響は甚大になり得ます。蒸気タービンの制御弁が固着したり、その圧力弁の1つが開いたままになったりすると、シャフトに過大な駆動力が加わる可能性があります。シャフトの破損と同様に、これは過大な加速度や過速度を引き起こす恐れがあります。
3. 機械用過速度装置の試験
機械式／油圧式の過速度保護装置は、過速度試験中に機能不全に陥る可能性があります。これらのシステムには、実際の過速度トリップを実行した場合にのみ検証可能な故障モードが存在します。ワニスや汚れによってシステムが固着した場合、機械式過速度装置は必要な時に機械を停止させることができなくなります。
4. 人為的ミス
ほとんどのシステムが自動化されているとはいえ、人間の行為や干渉の余地はある。例えば、メンテナンス停止後のオーバーライドの放置。もうひとつの例は、オペレーターのミスである。人為的な介入を最小限に抑える技術開発により、このような可能性は少なくなってきていますが、回転機械の主な過速度の原因の1つであることに変わりはありません。
5. センサー入力の誤り
センサーが正しく取り付けられていない、または調整されていない、またはシステム構成上のエラーによって速度信号が破損し、システムロジックに誤った入力が生じる可能性があります。不正確なセンサ入力は、制御システムにも影響を与え、その結果、速度超過の状況を引き起こす可能性があります。これにより、回転機械は検出されないオーバースピードの状況に陥りやすくなります。
6. 制御システムの故障
速度制御システムの故障は、速度超過の状況につながる可能性がある。速度制御システムは、回転機械の速度を調整するために使用されます。無効な入力信号やプログラミング・エラーによって、速度制御システムの故障が動き出し、その後に速度超過が発生する可能性があります。
過速度事象を防止する方法
過速度検知システム（ODS）は、回転機械の安全性と信頼性を向上させる上で極めて重要です。本記事の前半で述べたように、過速度検知システムは過速度事象を未然に防ぎます。Istecでは、著名な産業企業に対し、高速かつ拡張性の高いODSを提供しています。 当社の2つのソリューションは、「SpeedSys 200」と「SpeedSys300」であり、それぞれSIL 2およびSIL 3に対応しています。
