Türbinler, pompalar ve kompresörler gibi dönen makineler sürekli olarak büyük mekanik kuvvetlere maruz kalmaktadır. Bu makinelerin çoğu proses için kritik öneme sahip olduğundan, arızaları önlemek için koruma ve/veya izleme işlevlerine sahip sistemler uygulanmaktadır. Bu makalede, dönen makinelerde meydana gelebilecek hız ile ilgili birkaç yaygın arızayı vurguluyoruz.
Hız koruması
1. Aşırı hız
Dönen makinelerin konstrüksiyonu, konstrüksiyon hızı olarak bilinen belirli bir dönüş hızına dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Aşırı hız meydana geldiğinde, makinenin şaftı makine konstrüksiyonunun dayanabileceğinden daha hızlı döner. Kuvvetler dönüş hızıyla üstel olarak artar ve bu da parçaların gevşemesine neden olabilir. Bunun hem süreç, hem personel hem de çevre üzerinde yıkıcı bir etkisi olabilir. Bu nedenle risk analizleri, çoğu durumda bir aşırı hız koruma sistemine sahip olmanın zorunlu olduğunu göstermektedir. Hız ölçümleri sayesinde dönüş hızı (RPM) ölçülebilir. Bir aşırı hız koruma sistemi, makinenin zarar görmesini önlemek için dönüş hızının belirli sınırlar içinde kalmasını sağlar. Önceden tanımlanmış sınır değerler aşılırsa, makine derhal kapatılır (Şekil 1). Bu makine açmalarının çok kısa bir zaman dilimi içinde gerçekleşmesi gerekir. Mevcut makine yönergelerine (API 670) göre, aşırı hız koruma sistemleri 40 ms'den daha uzun olmayan bir tepki süresine sahip olmalıdır.
Aşırı hız, dönen makine operatörlerinin en büyük korkusudur. Zamanında müdahale edilmemesi veya bir aşırı hız koruma sisteminin arızalanması türbin kanatlarının veya rotor parçalarının gevşemesine neden olabilir. En kötü durumda, bu parçalar türbin muhafazasının içinden geçerek personel güvenliğini tehlikeye atar ve türbinin güç sağladığı ekipmana büyük zarar verir.
2. Hızlanma
Dönen bir makinenin çok hızlı ivmelenmesi, mevcut aşırı hız koruma sistemine rağmen dönen bir makinenin aşırı hıza geçmesine neden olarak tehlikeli bir duruma yol açabilir. Hızlanma hızına bağlı olarak, bir makinenin sürücüsünün durdurulması dönüş hızında hemen bir düşüşe yol açmayacaktır. Büyük kuvvetler nedeniyle hız, sürücü durdurulduktan kısa bir süre sonra bile artabilir. Maksimum tolere edilebilir dönüş hızının %110'u sınır değerine ulaşıldığında bir aşırı hız koruma sistemi devreye girdiğinde, belirli bir hızlanma derecesi hala tahakkuk eden hızın izin verilen %110'u aşmasına neden olabilir (Şekil 2). Bu şekilde makine hala kritik bir dönüş hızına ulaşır ve sonuç olarak hasar meydana gelir.
Dönen bir makinenin çalıştırılması sırasında, mevcut enerjiye bağlı olarak, hızlanmaya karşı korunmalıdır. Aşırı hız korumasından farklı olarak, hızlanma koruması sadece RPM'ye değil, önceden belirlenmiş bir zaman aralığında RPM'nin artışına da bakar. Hız sensörleri aşırı bir hızlanma artışı tespit ettiğinde, koruma sistemi türbini tetikleyecektir.
Makine hızlanma için korunmadığında, yine de aşırı hıza girecektir. Aşırı hız koruma sistemi, aşırı hızlanma artışı sırasında makineyi zamanında durdurma yeteneğine sahip değildir.
Hız izleme
3. Ters dönüş
Prosesten gelen basınç bir kompresörün yanlış yönde dönmesine neden olurken, bu kompresörü çalıştıran türbin çalışmıyor olabilir. Bu ters dönüş olarak bilinir. Bu basınç, emme valfinin düzgün kapanmaması ve bir sızıntıya neden olması nedeniyle oluşabilir. Kompresörün bu durumu sırasında türbin çalıştırıldığında, bu hasara yol açacaktır. Ters dönüşün bir sonucu olarak oluşan basınç ile türbinden gelen basınç birbirine karşı koyacak ve bu da örneğin kaplinde hasara neden olabilecektir. Bu durum genellikle maddi hasarla ilgilidir, ancak personel ve çevre için doğrudan bir tehlike oluşturmaz.
4. Durma/yavaş ilerleme
turnaround çalışmalarına başlanmadan önce türbinin gerçekten durmuş olması önemlidir. Sonuçta, türbin hâlâ yavaşça dönerken bakım çalışmalarına başlanması durumunda türbinin muazzam kütlesi tehlikeli durumlara yol açabilir. Bunu izlemek için, türbin kapatma süreci sırasında çok düşük bir hızda çalıştığı için hız ölçümleri normal hız ölçümlerinden daha uzun bir süre boyunca yapılmalıdır.
5. Düşük hız
Düşük hız, aşırı hızın tersidir, ancak daha az kritik bir arızadır. Bir prosesin çalışmaya devam etmesi için tesisatın minimum RPM değerini koruması gerekir. Proses artık daha düşük bir RPM ile çalıştırılamaz. Düşük hız, üretim sürecinin kesintiye uğraması nedeniyle son derece istenmeyen bir durum olsa da, aşırı hız ile aynı yıkıcı etkiye sahip değildir. Limit değerler, prosesin çalışmasını sağlayacak minimum RPM'ye ulaşıldığında bir alarmın tetikleneceği şekilde ayarlanabilir. Bu, operatörün düşük hızın meydana gelmesini önlemesini sağlar. Düşük hız ölçümleri, örneğin bir jog motorunun çalıştırılabileceğini belirtmek için de kullanılabilir.
Istec donanım
SpeedSys 200, SIL 2 sertifikalı bir aşırı hız koruma sistemidir. Gelişmiş kendi kendini izleme özelliğine sahip sağlam tasarımı, galvanik olarak ayrılmış giriş ve çıkışları ve tasarım bazlı sertifikasyonu, onu pazarda öne çıkan üst düzey bir ürün haline getirir. Temel güvenlik işlevlerine odaklanılması, kullanımı ve bakımı kolay, test aralıkları çok uzun bir sistem ortaya çıkarmaktadır.
SpeedSys 200 hakkında daha fazla bilgi edinin »
Istec, aşırı hız koruma sistemlerini test etmek ve doğrulamak için IST-101 Frekans Jeneratörünü geliştirmiştir. Bu araç, hız sinyallerini simüle ederek bir koruma sisteminin açma fonksiyonunun gerçek bir aşırı hız durumu yaratmadan tam olarak test edilmesini sağlar.
IST-101 Frekans Jeneratörü hakkında daha fazla bilgi edinin »
