In het verleden werden overspeedbeveiligingssystemen voor turbines vaak door de OEM's van de turbine zelf ontworpen als onderdeel van het mechanische systeem. Deze mechanische beveiligingssystemen worden nog steeds gebruikt, vooral op middelgrote machines. Elektronische systemen bieden echter aanzienlijke voordelen en worden steeds toegankelijker, zowel in economisch als in technisch opzicht. In dit artikel worden de voordelen van elektronische overspeedbeveiliging ten opzichte van mechanische overspeedbeveiliging uitgelegd.
Het principe van mechanische overspeedbeveiliging
Om het verschil tussen de twee soorten beveiliging te begrijpen, is het belangrijk om te begrijpen hoe mechanische overspeedbeveiliging werkt. Mechanische overspeedbeveiligingssystemen gebruiken een gewicht op een veer waarvan de veerkracht bekend is. Door de centrifugaalkracht als gevolg van de rotatiesnelheid van de as wordt de veer steeds verder uitgerekt en beweegt het gewicht naar buiten. Zolang de rotatiesnelheid nog binnen de ontwerpspecificaties ligt, zal de veer niet te ver uitrekken en zal het gewicht niet uitsteken. Als de ontwerpspecificaties echter worden overschreden, zal het gewicht uitlopen en de uitschakelbout raken. Hierdoor komt de pen vrij en wordt de trip geactiveerd.
De werking van een mechanisch snelheidscontrolesysteem.
Het principe van elektronische overspeedbeveiliging
Elektronische overspeedbeveiliging bestaat uit een tandwiel of ander meetoppervlak, speedsensoren en een meetsysteem met uitschakellogica en relaisuitgangen. De speedsensoren kijken naar het meetvlak en geven een sinus- of blokgolfsignaal af, dat het meetsysteem als pulsen ziet. Het meetsysteem telt vervolgens de tijd tussen de pulsen om de draaisnelheid te bepalen. De relaisuitgangen worden aangestuurd door triplogica. Om de veiligheid en beschikbaarheid te verhogen, worden deze beveiligingssystemen vaak gebouwd met redundante stemstructuren.
Waarom overschakelen op elektronische overspeedbeveiliging?
Overschakelen van mechanische overspeedbeveiliging naar elektronische overspeedbeveiliging heeft aanzienlijke voordelen. Verifieerbare veiligheid is het belangrijkste argument. Ter illustratie: waar mechanische overspeedbeveiligingssystemen getest moeten worden door de machine daadwerkelijk te overspeeden (met alle risico's van dien!), kan een elektronisch overspeedbeveiligingssysteem getest worden door overspeed te simuleren. Bovendien is een gesimuleerde test sneller en eenvoudiger uit te voeren.
In dit overzicht vergelijken we beide vormen van overspeedbeveiliging:
| Mechanische overspeed situatie | Elektronische overspeedbeveiliging |
|---|---|
| Onnauwkeurige tripwaardebepaling door onnauwkeurige veerkracht (+ / a-50 tpm) | Zeer nauwkeurige tripwaardebepaling |
| De tripwaarde verschuift langzaam door materiaalmoeheid van de veer | Tripwaarde verandert niet |
| Geen mogelijkheid tot gebruikersinterface | Biedt mogelijkheden voor DCS-interface |
| Moet worden bevestigd aan as of mechanische hefboom | Geen fysiek contact met as of mechanische hefboom nodig |
| Ophoping van smeermiddel kan de werking van de mechanische trip blokkeren. | Smeermiddelafzetting heeft geen invloed op de werking van de tripfunctie |
| Kan niet worden getest, behalve wanneer losgekoppeld van de aangedreven apparatuur, waarvoor uitschakeling vereist is | Veilige mogelijkheid om de uitschakelfunctie te testen door middel van simulatie van overspeed met behulp van een frequentiegenerator |
| Overspeed vereist om trip te activeren | Kan op elke speed worden getest en elk kanaal kan tijdens bedrijf worden getest (online) |
| Meerdere opstarten van turbine vereist om uitschakelwaarde zo nauwkeurig mogelijk in te stellen | Geen extra opstart van turbine nodig |
Overschakelen op elektronische overspeedbeveiliging is niet ingewikkeld. Ten eerste worden de mechanische uitschakelhefboom en alle bijbehorende systeemcomponenten verwijderd. Ten tweede wordt er een meetvlak (tandwiel) op de as gemonteerd als dit nog niet aanwezig is, waarna er één of meerdere sensoren rondom dit meetvlak worden geplaatst. Het monitoringsysteem kan dan in de buurt van de machine of in een kast worden geplaatst.
Meer informatie over overspeed:
Wat staat er in de API-norm 670 over detectiesystemen voor overspeed? »
SpeedSys 300 - Overspeedbeveiligingsysteem
De SpeedSys 300 is een elektronisch overspeedbeveiligingssysteem met SIL 3-classificatie voor roterende machines. Het biedt de kernlaag van bescherming met een compacte architectuur. Dankzij de geringe technische footprint is achteraf inbouw met minimale impact mogelijk en wordt het scala aan machines dat kan worden beschermd, uitgebreid.
Meer informatie over SpeedSys 300 »
