涡轮机设计时设定了每分钟最大转数(rpm)的上限,此时涡轮机的叶片可达到极高的转速。该极限值绝不能被超过,否则将对涡轮机结构造成过大应力。当超过该极限时,称为超速;即涡轮机的每分钟转数过高。 涡轮机的超速可能导致极其危险的情况。此类情况可能对员工、环境和工厂造成灾难性后果。超速监测系统应在涡轮机进入超速状态之前将其关闭。
必须定期对监测系统进行测试,以确保其在需要时具备足够的响应速度。这是过程工业中各项标准所强制要求的:
这可防止(灾难性)事故的发生。这些测试的频率取决于具体应用,通常由制造商在系统手册中规定。然而,风险永远无法完全消除。风险缓解应遵循ALARP原则,即“在合理可行的范围内尽可能低”,这意味着风险必须降至合理可实现的最低水平。
测试的目的是确保在需要干预时,监测系统发生故障的可能性尽可能降低。这种所谓的“按需故障概率”(PFD)应降至可接受的风险水平。通过以预定义的频率测试系统的安全和报警功能,企业可以证明其正在尽一切可能确保达到最先进的安全水平。 这既确保了企业遵守“尽可能实施更多降低风险的安全措施”这一法律要求,也符合与机器监控相关的标准(IEC 61511、IEC 61508 和 IEC 62061)。此外,安全的工作环境也有助于营造积极的企业文化。
安全完整性等级(SIL)
安全完整性等级(SIL)是功能安全的一部分。在经过SIL认证的监控系统中,始终会考虑最大可接受风险系数。该可容忍风险的阈值高低取决于SIL等级,而SIL等级又取决于具体应用场景。SIL等级越高,可容忍风险越低。然而,更高的SIL等级并不总是更好。 为了维持一定的SIL等级,必须对整个回路的功能进行测试。这可以通过进行各种验证测试来实现。
超速监测系统测试
超速监测系统的测试可通过多种方式进行。既可以进行电子超速测试,也可以进行机械超速测试。出于以下两个主要原因,电子测试通常优于机械测试:
- 机械测试只能在设备离线时进行,这会产生(不必要的)高昂成本。电子测试则允许用户在设备运行期间进行测试。
- 在机械测试中,必须将涡轮机实际驱动至超速状态,这会造成不安全的情况。如果超速监测系统发生故障,可能会导致严重事故。南非 杜瓦(Duvha)发电站就曾发生过此类事件:测试期间涡轮机被驱动至超速状态,并在四秒后发生爆炸(见下图)。



电子超速监测功能允许用户在运行过程中模拟超速情况,从而验证涡轮机的(人工)跳闸功能。某些设备能够模拟超速情况,从而对超速监测系统进行测试。
IST 101 频率发生器
IST 101是由Istec专家为机械监测测试开发的一款紧凑型3通道转速校准器。该工具基于现场服务工程师的反馈,旨在验证超速监测系统的功能。大多数频率发生器缺乏三个通道来检查与超速、欠速和加速度相关的所有功能,但IST 101支持这些功能。 通过多种测试功能(如2oo3、3oo3等),IST 101可以模拟超速情况,并测试监控系统的响应。这样一来,无需制造实际超速情况,从而避免了危险状况的发生。 此外,由于监控系统仅进行模拟响应而不会实际停机,因此这些测试可在运行过程中进行。这不仅能显著节省成本,还让用户能够更好地掌控局面,并有效规避风险。
IST 101 探头适配器
IST 101 探头适配器专为测试转速传感器而设计。该探头适配器可连接至 IST 101 频率发生器。无论是模拟式还是数字式转速传感器,均可通过 IST 101 探头适配器进行测试。 IST 101 探头适配器可作为 3 通道数字极轮使用。配合频率发生器,该适配器可对整个回路(包括转速传感器)进行测试。这使得能够进行全面的验证测试,确保维持特定的 SIL 等级,同时还能避免机械测试过程中出现的许多危险情况。 与其他方法相关的风险相比,这只是一笔相对较小的投资。此外,频率发生器和探头适配器均具备便携性,确保了使用便捷。内置电池使频率发生器在使用过程中无需依赖外部电源。这些工具节能高效,适合长期使用。
