API Standard 670 is een industrienorm en beschrijft de minimumvereisten voor een machinebeveiligingssysteem (MPS). Dit omvat het meten van radiale astrillingen, casingtrillingen, axiale aspositie, asdraaisnelheid, zuigerstangdaling, fasereferentie, te hoge speed en kritische machinetemperaturen.
De norm bevat eisen met betrekking tot hardware (sensoren en systemen), installatie, documentatie en testen. In dit artikel richten we ons alleen op het deel dat overspeed beschrijft en beperken we ons tot deze norm. De belangrijkste elementen worden beschreven.
De definitie van te hoge speed
Overtoeren treden op wanneer de rotatiesnelheid van een roterende machine, zoals een stoom- of gasturbine, de ontwerplimieten overschrijdt. De gevolgen van een snelheidsoverschrijding verschillen per type machine en per model. De duur van de oversnelheidsgebeurtenis en de mate van overspeed ten opzichte van de ontwerplimiet zijn ook bepalend voor de gevolgen.
Hoewel fabrikanten de machines meestal een bepaalde veiligheidsmarge in het ontwerp geven met betrekking tot het overschrijden van de maximale rotatiesnelheid, kan een gebeurtenis met een te hoge speed leiden tot snelle en impactvolle schadeontwikkeling. Om dit te voorkomen is het belangrijk om de machine uit te rusten met een snelheidsbewakingssysteem.
Dit artikel gaat hieronder verder
Wil je meer weten over te hoge speed? Vraag een gratis exemplaar aan van ons boek Speed "
(vanwege het beperkte aantal exemplaren raden we je aan het boek nu te pre-orderen)!
Elektronische snelheidsdetectie
In het verleden werden machines bewaakt door mechanische beveiliging tegen te hoog toerental, maar tegenwoordig is elektronische beveiliging tegen te hoog toerental de norm. Daarom beschrijft API 670 alleen de vereisten voor elektronische detectiesystemen en definieert deze als volgt:
Een elektronisch detectiesysteem voor te hoge speed bestaat uit speedsensoren, voedingen, uitgangsrelais, signaalverwerking en alarm-/uitschakel-/integriteitslogica. De functie is om continu de rotatiesnelheid van de as te meten en de uitgangsrelais te activeren wanneer een te hoge speed wordt gedetecteerd.
Hardware en logica scheiden
API 670 beschrijft dat een elektronisch snelheidsbegrenzingssysteem uitsluitend bedoeld moet zijn voor snelheidsbegrenzing. Het systeem moet geïsoleerd zijn van andere bewakings- en beveiligingssystemen en mag geen componenten delen. Dit zorgt ervoor dat de werking van het systeem controleerbaar is en niet afhankelijk van andere systemen.
Reactietijd
Een elektronisch detectiesysteem voor overspeed, voor die machines waarop de API-norm 670 van toepassing is, moet bestaan uit drie onafhankelijke meetcircuits. Om de veiligheid en beschikbaarheid van de machine te maximaliseren, wordt een twee-uit-drie stemming (2oo3) gebruikt om de uitschakelfunctie te activeren. Met andere woorden, als ten minste twee van de drie sensoren een te hoge speed detecteren, wordt de uitschakelfunctie geactiveerd.
Stemming is gerelateerd aan de architectuur van een reissysteem (1oo2, 2oo2, 2oo3, enzovoort). Het kan gedefinieerd worden als het minimum aantal "paden" dat moet functioneren uit het totale aantal beschikbare paden binnen de architectuur. Bijvoorbeeld, bij een 1oo2-architectuur moet minstens één pad functioneren, terwijl bij een 2oo4-architectuur minstens twee paden moeten functioneren.
Het spreekt voor zich dat de reactietijd tijdens een snelheidsoverschrijding erg belangrijk is. API 670 beschrijft dat het systeem tot 40 milliseconden nodig mag hebben om een te hoge speed te detecteren en de relaisuitgangen te laten schakelen. Er moet worden opgemerkt dat 40 milliseconden niet altijd snel genoeg is om te voorkomen dat de rotor een speed bereikt die hoger is dan de ontwerpspecificaties als gevolg van de ramp-up.
De volgende acties moeten binnen deze 40 milliseconden plaatsvinden:
- Alle drie de meetcircuits (kanalen) meten de rotatiesnelheid.
- De gemeten waarden worden onafhankelijk vergeleken met de ingestelde tripwaarde.
- De stemstructuur bepaalt hoeveel meetcircuits een snelheidsoverschrijding hebben vastgesteld.
- Wanneer minstens twee van de sensoren een te hoge speed hebben gedetecteerd, moet het uitgangsrelais schakelen.
In het onderstaande diagram worden deze stappen schematisch weergegeven:
Schematische weergave van een elektronisch snelheidsdetectiesysteem; drie sensoren gericht op het meetoppervlak, aangesloten op het detectiesysteem waar stemming plaatsvindt met een relais als uitgang.
Bron: API-norm 670
SpeedSys
Aan onze filosofie wordt voldaan door SpeedSys; een SIL-gewaardeerd detectiesysteem voor overspeed bij roterende machines. Het levert de kernlaag van bescherming met een compacte architectuur. De kleine technische footprint en de installatie met weinig impact maken geavanceerde bescherming mogelijk voor een breed scala aan toepassingen. SpeedSys is verkrijgbaar in twee versies. SpeedSys 200; voor minder veeleisende SIL 2-toepassingen en SpeedSys 300 voor veeleisende en kritische SIL 3-toepassingen.
