Estudo de caso AVR: substituição de um Bently Nevada BN3500 por um sistema de detecção de sobre-velocidade Istec SpeedSys 200


A AVR é especializada no processamento de vários tipos de resíduos residuais e na conversão desses resíduos em energia e matérias-primas para residências e empresas. Em sua fábrica em Botlek (Roterdã), eles operam uma turbina a vapor que aciona um gerador. A AVR usou um sistema de detecção de sobre-velocidade (ODS) Bently Nevada BN3500 para detectar situações de sobre-velocidade e velocidade zero.

Quando ocorre uma situação de sobre-velocidade, o sistema deve disparar a turbina a vapor para evitar possíveis danos e situações perigosas. A velocidade zero foi monitorada para evitar que a engrenagem de giro iniciasse logo. A engrenagem de giro só pode ser iniciada quando o rotor parar completamente, pois isso poderia danificar a engrenagem de giro.

Falha nas placas de overspeed do BN3500

A AVR entrou em contato com a Istec porque as três placas de proteção contra sobre-velocidade do seu ODS Bently Nevada falharam simultaneamente. Isso causou a paralisação do processo, pois a turbina a vapor não pôde ser ligada, deixando o gerador sem energia.

O exame inicial do aplicativo pela Istec indicou que os sensores de velocidade do eddy current pareciam estar funcionando corretamente. Entretanto, a tensão de alimentação apresentava valores anormais. Após verificar o registro do sistema Bently Nevada, foi encontrada uma mensagem de erro na fonte de alimentação de 24V, nas linhas de alimentação de 5V e nas linhas de alimentação de 12V. Como resultado, os sinais de saída foram interrompidos, causando falha nos cartões de proteção contra sobre-velocidade e no cartão de velocidade zero.

Como os cartões de proteção Bently Nevada 3500 (BN3500) foram declarados obsoletos por seu OEM, as substituições dos cartões não estão mais disponíveis. A AVR decidiu substituir o sistema Bently Nevada por um sistema moderno de detecção de sobre-velocidade: o Istec SpeedSys 200.

Desafio

O tempo era essencial durante esse projeto, pois o tempo de inatividade da máquina era caro para a AVR. Portanto, a Istec teve de entregar, projetar, implementar e colocar em funcionamento o novo sistema em um curto período de tempo. Nossos engenheiros conseguiram fazer isso em vários dias.

Um segundo desafio foi o fato de não haver documentação adequada disponível sobre as funções lógicas e a filosofia de disparo do sistema de detecção de sobre-velocidade, além dos desenhos do circuito. Para poder substituir o sistema anterior e decidir quais funções (essenciais) seriam assumidas, a Istec precisou projetar a configuração do SpeedSys 200 no local.

Por fim, o AVR queria continuar usando as sondas de 3 fios existentes no site eddy current que eram usadas anteriormente para enviar sinais de velocidade ao sistema BN3500. Isso levantou duas questões que exigiram alguma engenharia personalizada da Istec:

  • O SpeedSys 200 não foi projetado para aceitar sinais de sensores de tensão de 3 fios eddy current (somente sensores de corrente de 2 fios).
  • As sondas Bently Nevada eddy current exigem uma tensão de alimentação negativa, enquanto os módulos SpeedSys esperam um sinal positivo.

Solução

A Istec assumiu todas as funções principais do sistema BN3500 na configuração do SpeedSys 200.

Sistema antigo

O obsoleto sistema Bently Nevada 3500 foi configurado com as seguintes placas de 19":

  • Um módulo de tacômetro 3500/50M para monitoramento de velocidade zero
  • Três cartões eletrônicos de detecção de sobre-velocidade 3500/53M
Figura 1. O sistema Bently Nevada 3500 na AVR. O módulo de tacômetro (1) para monitoramento de velocidade zero e os três módulos de velocidade excessiva (2) foram substituídos pelo SpeedSys 200. As outras placas continuam em uso.

Novo sistema

Ao adicionar três isoladores galvânicos GSI 127 (um para cada módulo SpeedSys), os sensores de velocidade existentes poderiam continuar a ser usados. O GSI 127 pode reverter o sinal das sondas eddy current para torná-lo utilizável pelos módulos SpeedSys, garantindo que o monitoramento do sensor permaneça disponível. Além disso, as unidades GSI 127 alimentam o proximitor que é necessário para gerar sinais de saída para as sondas eddy current existentes.

Um dos relés de uma unidade SpeedSys 200 foi configurado para cobrir o monitoramento de velocidade zero, função que era anteriormente coberta pelo antigo módulo de tacômetro BN3500.

O BN3500 foi substituído por uma configuração 2oo3 SpeedSys 200. O conjunto do trilho DIN foi projetado no local e consiste nos seguintes componentes:

  • Duas fontes de alimentação de 24V
  • Três isoladores galvânicos GSI 127
  • Três módulos SpeedSys 200, conectados em rede para formar uma estrutura de votação 2oo3
Figura 2. O novo sistema, entregue, projetado e implementado pela Istec. Cada uma das unidades SpeedSys 200 da configuração 2oo3 é conectada a um GSI 127 para receber o sinal correto das sondas eddy current de 3 fios.
Figura 3. A Istec instalou uma fonte de alimentação redundante para fornecer às unidades SpeedSys 200 uma fonte de alimentação de 24 V separada, para filtrar o efeito de picos de energia indesejados em torno dos relés de alta potência.

Entregáveis

  • Engenharia personalizada no local para ajustar o novo sistema à infraestrutura existente com o mínimo de ajustes necessários
  • Fornecimento e suporte de escopo completo de hardware e instalação de velocidade
  • A solução de substituição SpeedSys abrange todas as funções principais da instalação anterior
  • Rápida solução de problemas, entrega, instalação e comissionamento
  • A instalação de baixo impacto tem certificação SIL 2 por projeto, o que permite intervalos mais longos de teste de prova do que o sistema anterior

Impacto

Embora a engenharia do novo sistema tivesse que ser feita no local, a Istec apresentou uma solução rápida para substituir os cartões BN3500 pelo SpeedSys 200 sem a necessidade de grandes mudanças na infraestrutura. A instalação do SpeedSys 200 abrange todas as principais funções do sistema anterior. Todos os pequenos problemas que ocorreram foram rapidamente resolvidos e solucionados pela nossa equipe. Com a ajuda da Istec, a AVR conseguiu colocar a turbina em funcionamento com a nova configuração do SpeedSys 200 apenas alguns dias depois de determinar o mau funcionamento dos cartões de sobrevelocidade da Bently Nevada.