API Standard 670 jest standardem branżowym i opisuje minimalne wymagania dla systemu ochrony maszyny (MPS). Obejmuje to pomiar drgań promieniowych wału, drgań obudowy, położenia osiowego wału, prędkości obrotowej wału, opadania tłoczyska, odniesienia fazowego, nadmiernej prędkości i krytycznych temperatur maszyny.
Norma obejmuje wymagania dotyczące sprzętu (czujników i systemów), instalacji, dokumentacji i testowania. W tym artykule skupiamy się wyłącznie na części opisującej nadmierną prędkość i ograniczamy się do tego standardu. Opisane zostały główne elementy.
Definicja nadmiernej prędkości
Nadmierna prędkość obrotowa występuje, gdy prędkość obrotowa maszyny wirującej, takiej jak turbina parowa lub gazowa, przekracza jej ograniczenia projektowe. Konsekwencje przekroczenia prędkości obrotowej różnią się w zależności od typu i modelu maszyny. Czas trwania zdarzenia nadmiernej prędkości obrotowej i stopień nadmiernej prędkości obrotowej w stosunku do limitu projektowego są również decydujące dla konsekwencji.
Mimo że producenci zazwyczaj zapewniają maszynom pewien margines bezpieczeństwa w odniesieniu do przekroczenia maksymalnej prędkości obrotowej, zdarzenie nadmiernej prędkości może prowadzić do szybkiego i poważnego rozwoju szkód. Aby temu zapobiec, ważne jest wyposażenie maszyny w system monitorowania nadmiernej prędkości.
Ciąg dalszy artykułu poniżej
Chcesz dowiedzieć się więcej o nadmiernej prędkości? Poproś o bezpłatną kopię naszej książki Speed »
(ze względu na ograniczoną liczbę egzemplarzy, zalecamy zamówienie książki w przedsprzedaży już teraz).
Elektroniczne wykrywanie nadmiernej prędkości
W przeszłości maszyny były monitorowane przez mechaniczne zabezpieczenie przed nadmierną prędkością, ale obecnie standardem jest elektroniczne zabezpieczenie przed nadmierną prędkością. W związku z tym API 670 opisuje jedynie wymagania dotyczące elektronicznych systemów detekcji i definiuje je w następujący sposób:
Elektroniczny system wykrywania nadmiernej prędkości składa się z czujników prędkości, zasilaczy, przekaźników wyjściowych, przetwarzania sygnałów i logiki alarmu/wyłączenia/integralności. Jego funkcją jest ciągły pomiar prędkości obrotowej wału i aktywacja przekaźników wyjściowych w przypadku wykrycia przekroczenia prędkości obrotowej.
Oddzielny sprzęt i logika
API 670 opisuje, że elektroniczny system wykrywania nadmiernej prędkości musi być przeznaczony wyłącznie do wykrywania nadmiernej prędkości. System musi być odizolowany od innych systemów monitorowania i ochrony i nie może współdzielić komponentów. Gwarantuje to, że działanie systemu jest weryfikowalne i nie zależy od innych systemów.
Czas reakcji
Elektroniczny system wykrywania nadmiernej prędkości dla tych maszyn, do których ma zastosowanie norma API 670, musi składać się z trzech niezależnych obwodów pomiarowych. Aby zmaksymalizować bezpieczeństwo i dostępność maszyny, do aktywacji funkcji wyzwalania stosuje się głosowanie dwa na trzy (2oo3). Innymi słowy, jeśli co najmniej dwa z trzech czujników wykryją nadmierną prędkość, funkcja wyzwalania zostanie aktywowana.
Głosowanie jest związane z architekturą systemu podróży (1oo2, 2oo2, 2oo3 itd.). Można go zdefiniować jako minimalną liczbę "ścieżek", które powinny działać z całkowitej liczby ścieżek dostępnych w ramach architektury. Na przykład w architekturze 1oo2 powinna działać co najmniej jedna ścieżka, podczas gdy w architekturze 2oo4 powinny działać co najmniej dwie ścieżki.
Oczywiste jest, że czas reakcji podczas zdarzenia przekroczenia prędkości jest bardzo ważny. API 670 opisuje, że system może potrzebować do 40 milisekund na wykrycie nadmiernej prędkości i przełączenie wyjść przekaźnikowych. Należy zauważyć, że 40 milisekund nie zawsze jest wystarczająco szybkie, aby zapobiec osiągnięciu przez wirnik prędkości przekraczającej jego specyfikacje projektowe ze względu na ramp-up.
W ciągu tych 40 milisekund muszą zostać wykonane następujące czynności:
- Wszystkie trzy obwody pomiarowe (kanały) mierzą prędkość obrotową.
- Zmierzone wartości są niezależnie porównywane z ustawioną wartością wyłączenia.
- Struktura głosowania określa, ile obwodów pomiarowych określiło zdarzenie przekroczenia prędkości.
- Gdy co najmniej dwa czujniki wykryją nadmierną prędkość, przekaźnik wyjściowy powinien się przełączyć.
Na poniższym diagramie kroki te zostały przedstawione schematycznie:
Schematyczna reprezentacja elektronicznego systemu wykrywania nadmiernej prędkości; trzy czujniki skierowane na powierzchnię pomiarową, podłączone do systemu wykrywania, gdzie odbywa się głosowanie z przekaźnikiem jako wyjściem.
Źródło: API Standard 670
SpeedSys
Naszą filozofię spełnia SpeedSys - system wykrywania nadmiernej prędkości obrotowej maszyn wirujących z certyfikatem SIL. Zapewnia on podstawową warstwę ochrony w kompaktowej architekturze. Jego niewielkie rozmiary techniczne i niewielki wpływ na instalację umożliwiają zaawansowaną ochronę w szerokim zakresie zastosowań. SpeedSys jest dostępny w dwóch wersjach. SpeedSys 200; dla mniej wymagających aplikacji SIL 2 i SpeedSys 300 dla wymagających i krytycznych aplikacji SIL 3.
