في الماضي، غالبًا ما كانت أنظمة حماية التوربينات من السرعة الزائدة تُصمم من قِبل الشركات المصنعة الأصلية للتوربينات نفسها كجزء من النظام الميكانيكي. ولا تزال أنظمة الحماية الميكانيكية هذه قيد الاستخدام، خاصةً في الآلات متوسطة الحجم. ومع ذلك، توفر الأنظمة الإلكترونية مزايا كبيرة وأصبحت متاحة بشكل متزايد، سواء من حيث تأثيرها الاقتصادي أو التقني. يشرح هذا المقال مزايا الحماية الإلكترونية مقارنةً بالحماية الميكانيكية.
مبدأ الحماية الميكانيكية من السرعة الزائدة
لفهم الفرق بين نوعي الحماية، من المهم فهم كيفية عمل الحماية الميكانيكية من السرعة الزائدة. تستخدم أنظمة الحماية الميكانيكية من السرعة الزائدة ثقلًا مثبتًا على زنبرك تُعرف قوة الزنبرك. وبسبب قوة الطرد المركزي الناتجة عن سرعة دوران العمود، يتم شد الزنبرك أكثر فأكثر ويتحرك الثقل للخارج. وطالما ظلت سرعة الدوران ضمن المواصفات التصميمية، فلن يتمدد الزنبرك أكثر من اللازم ولن يبرز الثقل. ومع ذلك، إذا تجاوزت السرعة المواصفات التصميمية، فسيخرج الثقل ويصطدم بمسمار الإيقاف. سيؤدي ذلك إلى تحرير الدبوس وتفعيل آلية الإيقاف.
تشغيل نظام ميكانيكي لمراقبة السرعة الزائدة.
مبدأ الحماية الإلكترونية من السرعة الزائدة
تتكون الحماية الإلكترونية من السرعة الزائدة من ترس أو سطح قياس آخر، ومستشعرات سرعة، ونظام قياس مزود بمنطق الإيقاف ومخرجات الترحيل. تراقب مستشعرات السرعة سطح القياس وتصدر إشارة موجية جيبية أو مربعة، والتي يراها نظام القياس على أنها نبضات. ثم يقوم نظام القياس بحساب الوقت بين النبضات لتحديد سرعة الدوران. يتم التحكم في مخرجات الترحيل بواسطة منطق الإيقاف. من أجل زيادة السلامة والتوافر، غالبًا ما يتم بناء أنظمة الحماية هذه بهياكل تصويت متكررة.
لماذا التحول إلى الحماية الإلكترونية من السرعة الزائدة؟
يتمتع التحول من الحماية الميكانيكية من السرعة الزائدة إلى الحماية الإلكترونية من السرعة الزائدة بمزايا كبيرة. وتعد الأمان القابل للتحقق الحجة الأساسية. ولتوضيح ذلك: في حين يتعين اختبار أنظمة الحماية الميكانيكية من السرعة الزائدة عن طريق زيادة سرعة الماكينة فعليًا (مع كل المخاطر التي ينطوي عليها ذلك!)، يمكن اختبار نظام الحماية الإلكترونية من السرعة الزائدة عن طريق محاكاة السرعة الزائدة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاختبار المحاكي أسرع وأسهل في التنفيذ.
في هذه النظرة العامة، نقارن كلا الشكلين من أشكال الحماية من السرعة الزائدة للآلات:
| انقطاع ميكانيكي بسبب السرعة الزائدة | جهاز إيقاف إلكتروني في حالة السرعة الزائدة |
|---|---|
| تحديد غير دقيق لقيمة الرحلة بسبب قوة الزنبرك غير الدقيقة (+ / a-50 دورة في الدقيقة) | تحديد دقيق جدًّا لقيمة الرحلة |
| تتغير قيمة السفر ببطء بسبب إجهاد مادة الزنبرك | لن تتغير قيمة الرحلة |
| لا توجد إمكانية لوجود واجهة مستخدم | يوفر إمكانيات لواجهة نظام التحكم الرقمي (DCS) |
| يجب تثبيته على عمود أو ذراع ميكانيكي | لا يتطلب أي تلامس مادي مع العمود أو الرافعة الميكانيكية |
| يمكن أن يؤدي تراكم مواد التشحيم إلى عرقلة تشغيل جهاز القطع الميكانيكي | لا يؤثر تراكم مواد التشحيم على وظيفة التعطل |
| لا يمكن اختبارها، إلا عند فصلها عن المعدات التي يتم تشغيلها، الأمر الذي يتطلب إيقاف التشغيل | إمكانية آمنة لاختبار وظيفة الرحلة عن طريق محاكاة السرعة الزائدة باستخدام مولد التردد |
| السرعة الزائدة المطلوبة لتفعيل جهاز قياس السرعة | يمكن اختبارها بأي سرعة ويمكن اختبار أي قناة أثناء التشغيل (عبر الإنترنت) |
| يتطلب تشغيل التوربينات عدة مرات لضبط قيمة الانقطاع بأكبر قدر ممكن من الدقة | لا يتطلب عمليات تشغيل إضافية للتوربينات |
التحول إلى الحماية الإلكترونية من السرعة الزائدة ليس أمرًا معقدًا. أولاً، يتم إزالة ذراع الإيقاف الميكانيكي وجميع مكونات النظام المرتبطة به. ثانيًا، يتم تركيب سطح قياس (ترس) على العمود إذا لم يكن متوفرًا بالفعل، وبعد ذلك يتم وضع مستشعر واحد أو أكثر حول سطح القياس هذا. يمكن بعد ذلك وضع نظام المراقبة بالقرب من الماكينة أو داخل خزانة.
تعرف على المزيد حول السرعة الزائدة:
ماذا ينص معيار API 670 بشأن أنظمة الكشف عن السرعة الزائدة؟ »
SpeedSys 300 – نظام الحماية من السرعة الزائدة
يُعد SpeedSys 300 نظامًا إلكترونيًّا للحماية من السرعة الزائدة مصنفًا بمستوى SIL 3 للآلات الدوارة. ويوفر هذا النظام طبقة الحماية الأساسية بهيكل مدمج. وتتيح «footprint» التقنية الصغيرة الخاصة به إمكانية التحديث بأثر محدود وتوسع نطاق الآلات التي يمكن حمايتها.
تعرف على المزيد حول SpeedSys 300 »
الحماية من السرعة الزائدة يقدم كتيب منتجات السرعة نظرة عامة كاملة على أجهزة قياس السرعة ( tachometers) وأنظمة الكشف عن السرعة الزائدة ومستشعرات السرعة الخاصة بنا.
