صُمم التوربين للوصول إلى الحد الأقصى لعدد الدورات في الدقيقة (rpm)، حيث يمكن أن تحقق ريش التوربين سرعات هائلة. يجب عدم تجاوز هذا الحد، لأن ذلك سيضع الكثير من الضغط على هيكل التوربين. عندما يتم تجاوز هذا الحد، يُطلق على ذلك السرعة الزائدة؛ حيث يقوم التوربين بعدد دورات كثيرة جداً في الدقيقة الواحدة. يمكن أن تؤدي السرعة الزائدة في التوربينات إلى مواقف خطيرة للغاية. يمكن أن يكون لمثل هذه المواقف عواقب كارثية على الموظفين والبيئة والمصنع. يجب أن يقوم نظام مراقبة (السرعة الزائدة) بإيقاف تشغيل التوربينات قبل أن تدخل في السرعة الزائدة.
يجب اختبار نظام المراقبة بشكل دوري للتأكد من أنه يتمتع بسرعة استجابة كافية إذا لزم الأمر. وهذا أمر تفرضه معايير مختلفة في صناعة المعالجة:
- IEC 62061 - السلامة الوظيفية - IEC 62061 - السلامة الوظيفية
- المواصفة القياسية IEC 61511 - السلامة الوظيفية لأنظمة السلامة في صناعة المعالجة
- IEC 61508 - السلامة الوظيفية لأنظمة السلامة الكهربائية/الإلكترونية/الإلكترونية/القابلة للبرمجة
وهذا يمنع وقوع حوادث (كارثية). يعتمد تواتر هذه الاختبارات على التطبيق وغالباً ما تحدده الشركة المصنعة في دليل النظام. ومع ذلك، لا يمكن أبدًا القضاء على المخاطر بشكل كامل. يتم التخفيف من المخاطر وفقًا لمبدأ ALARP، أو أقل ما يمكن عمليًا بشكل معقول، مما يعني أن المخاطر يجب أن تكون منخفضة بقدر ما يمكن تحقيقه بشكل معقول.
الغرض من الاختبار هو ضمان تقليل احتمال فشل نظام المراقبة عند الحاجة إلى التدخل إلى أدنى حد ممكن. يجب تقليل ما يسمى باحتمالية الفشل عند الطلب (PFD) إلى الحد الأدنى من المخاطر المقبولة. من خلال اختبار وظائف السلامة والإنذار في النظام بتواتر محدد مسبقًا، يمكن للشركة أن تثبت أنها تبذل قصارى جهدها لضمان أحدث ما يمكن لضمان السلامة عند الطلب. ويضمن ذلك الامتثال للمتطلبات القانونية لتنفيذ أكبر عدد ممكن من تدابير السلامة التي تقلل من المخاطر، وللمعايير المتعلقة بمراقبة الماكينات (IEC 61511 وIEC 61508 وIEC 62061). وبالإضافة إلى ذلك، تساهم بيئة العمل الآمنة في تعزيز ثقافة الشركة الإيجابية.
مستوى تكامل السلامة (SIL)
مستوى سلامة السلامة (SIL) هو جزء من السلامة الوظيفية. في نظام مراقبة معتمد من SIL، يتم دائماً مراعاة الحد الأقصى لعامل الخطر المقبول. يعتمد مدى ارتفاع هذا الخطر المقبول على مستوى SIL، والذي يعتمد بدوره على التطبيق. كلما ارتفع مستوى SIL، انخفضت المخاطر المسموح بها. ومع ذلك، فإن مستوى SIL الأعلى ليس دائماً أفضل. للحفاظ على مستوى SIL معين، يجب اختبار وظائف الحلقة بأكملها. ويمكن القيام بذلك عن طريق إجراء اختبارات إثبات مختلفة.
اختبار نظام مراقبة السرعة الزائدة
يمكن إجراء اختبار نظام مراقبة السرعة الزائدة بطرق مختلفة. يمكن أن يكون هناك اختبار إلكتروني للسرعة الزائدة واختبار ميكانيكي للسرعة الزائدة. هناك تفضيل للاختبار الإلكتروني على الاختبار الميكانيكي لسببين رئيسيين:
- لا يمكن إجراء الاختبار الميكانيكي إلا عندما تكون الماكينة غير متصلة بالإنترنت، مما يكبد تكاليف عالية (غير ضرورية). يسمح الاختبار الإلكتروني للمستخدم باختبار الماكينات أثناء تشغيلها.
- في الاختبار الميكانيكي، يجب أن يصل التوربين في الواقع إلى السرعة الزائدة، مما يخلق حالة غير آمنة. إذا فشل نظام مراقبة السرعة الزائدة، فقد يؤدي ذلك إلى حوادث خطيرة. وهذا ما حدث في محطة دوفها لتوليد الطاقة في جنوب أفريقيا، حيث تم رفع التوربين إلى سرعة زائدة أثناء الاختبار وانفجر بعد أربع ثوانٍ (انظر الصور أدناه).
تسمح المراقبة الإلكترونية للسرعة الزائدة للمستخدم بمحاكاة السرعة الزائدة أثناء التشغيل، مما يسمح بالتحقق من تعثر التوربينات (الاصطناعية). هناك معدات تتيح محاكاة السرعة الزائدة، مما يسمح باختبار أنظمة مراقبة السرعة الزائدة.
مولد الترددات IST 101
إن IST 101 عبارة عن جهاز معايرة سرعة مدمج مكون من 3 قنوات تم تطويره من قبل متخصصي Istec لاختبار مراقبة الماكينات. تم تصميم الأداة للتحقق من وظائف أنظمة مراقبة السرعة الزائدة، بناءً على مدخلات مهندسي الخدمة الميدانية. تفتقر معظم مولدات التردد إلى ثلاث قنوات للتحقق من جميع الوظائف المتعلقة بالسرعة الزائدة والسرعة المنخفضة والتسارع، ولكن جهاز IST 101 يدعم هذه الوظائف. من خلال وظائف الاختبار المختلفة (2oo3، 3oo3، إلخ)، يمكن لـ IST 101، على سبيل المثال، محاكاة حالة السرعة الزائدة ثم اختبار كيفية استجابة نظام المراقبة. وبهذه الطريقة، لا يلزم إنشاء سرعة زائدة فعلية، ويتم تجنب المواقف الخطرة. وعلاوة على ذلك، يمكن إجراء هذه الاختبارات أثناء التشغيل، حيث يتفاعل نظام المراقبة بشكل مصطنع ولا يقوم بإيقاف تشغيل التوربينات فعلياً. وهذا يوفر تكاليف كبيرة، ويمنح المستخدم مزيدًا من التحكم في الموقف، ويجنب المخاطر.
محول مسبار IST 101
تم تصميم محول مسبار IST 101 لاختبار حساسات السرعة. يمكن توصيل محول المسبار بمولد التردد IST 101. يمكن اختبار كل من مستشعرات السرعة التناظرية والرقمية باستخدام محول مسبار IST 101. يعمل محول المجس IST 101 كعجلة عمود رقمية ذات 3 قنوات. يتيح المحول مع مولد التردد اختبار حلقة كاملة (بما في ذلك مستشعرات السرعة). وهذا يسمح بإجراء اختبار إثبات كامل، مما يضمن الحفاظ على مستوى معين من SIL. كما أنه يتجنب العديد من المواقف الخطيرة التي تنشأ أثناء الاختبار الميكانيكي. استثمار صغير نسبيًا مقارنةً بالمخاطر المرتبطة بالطرق الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، تضمن إمكانية نقل كل من مولد التردد ومحول المسبار سهولة الاستخدام. تجعل البطارية مولد التردد مستقلاً عن مصدر الطاقة أثناء الاستخدام. الأدوات موفرة للطاقة، مما يجعلها مناسبة للاستخدام على المدى الطويل.
