Una turbina è progettata per raggiungere un numero massimo di giri al minuto (rpm), in cui le pale della turbina possono raggiungere velocità enormi. Questo limite non deve essere superato, in quanto comporterebbe uno stress eccessivo per la struttura della turbina. Quando questo limite viene superato, si parla di sovravelocità: la turbina compie troppi giri al minuto. L'eccesso di velocità in una turbina può portare a situazioni molto pericolose. Tali situazioni possono avere conseguenze catastrofiche per i dipendenti, l'ambiente e lo stabilimento. Un sistema di monitoraggio della sovravelocità dovrebbe arrestare la turbina prima che entri in sovravelocità.
Il sistema di monitoraggio deve essere testato periodicamente per garantire una velocità di risposta adeguata in caso di necessità. Ciò è richiesto da vari standard dell'industria di processo:
- IEC 62061 - Sicurezza funzionale
- IEC 61511 - Sicurezza funzionale dei sistemi di sicurezza nell'industria di processo
- IEC 61508 - Sicurezza funzionale dei sistemi di sicurezza elettrici/elettronici/programmabili
In questo modo si evitano incidenti (catastrofici). La frequenza di questi test dipende dall'applicazione e spesso è prescritta dal produttore nel manuale del sistema. Tuttavia, un rischio non può mai essere completamente eliminato. La mitigazione del rischio viene effettuata secondo il principio ALARP, ovvero "as low as reasonably practicable", ovvero il rischio deve essere il più basso ragionevolmente raggiungibile.
Lo scopo dei test è garantire che la probabilità che il sistema di monitoraggio si guasti quando è necessario un intervento sia ridotta al minimo. La cosiddetta probabilità di guasto su richiesta (PFD) deve essere ridotta a un rischio accettabile. Testando le funzioni di sicurezza e di allarme del sistema con una frequenza predefinita, un'azienda può dimostrare che sta facendo tutto il possibile per garantire una sicurezza all'avanguardia. Ciò garantisce la conformità con l'obbligo legale di implementare il maggior numero possibile di misure di sicurezza per la riduzione dei rischi e con gli standard relativi al monitoraggio delle macchine (IEC 61511, IEC 61508 e IEC 62061). Inoltre, un ambiente di lavoro sicuro contribuisce a creare una cultura aziendale positiva.
Livello di integrità della sicurezza (SIL)
Il livello di integrità della sicurezza (SIL) fa parte della sicurezza funzionale. In un sistema di monitoraggio certificato SIL, si considera sempre il fattore di rischio massimo accettabile. L'entità del rischio tollerabile dipende dal livello SIL, che a sua volta dipende dall'applicazione. Più alto è il livello SIL, più basso è il rischio tollerabile. Tuttavia, un livello SIL più alto non è sempre migliore. Per mantenere un certo livello SIL, è necessario testare le funzionalità dell'intero loop. A tal fine, si possono eseguire vari test di verifica.
Test del sistema di monitoraggio della sovravelocità
Il test di un sistema di monitoraggio della velocità eccessiva può essere eseguito in vari modi. Si possono eseguire test di sovravelocità elettronici e meccanici. La preferenza per il test elettronico rispetto a quello meccanico è dovuta a due motivi principali:
- I test meccanici possono essere eseguiti solo quando la macchina è offline, il che comporta costi (inutilmente) elevati. Il collaudo elettronico consente all'utente di testare le macchine mentre sono in funzione.
- Nei test meccanici, la turbina deve essere portata a una velocità eccessiva, creando una situazione non sicura. Se il sistema di monitoraggio della sovravelocità si guasta, si possono verificare gravi incidenti. È quanto accaduto nella centrale di Duvha, in Sudafrica, dove la turbina è stata portata in sovravelocità durante i test ed è esplosa dopo quattro secondi (vedi immagini sotto).
Il monitoraggio elettronico della sovravelocità consente all'utente di simulare la sovravelocità durante il funzionamento, permettendo di verificare l'intervento (artificiale) della turbina. Esistono apparecchiature che consentono di simulare la sovravelocità, permettendo di testare i sistemi di monitoraggio della sovravelocità.
IST 101 Generatore di frequenza
L'IST 101 è un calibratore di velocità compatto a 3 canali sviluppato dagli specialisti Istec per le prove di monitoraggio delle macchine. Lo strumento è stato progettato per verificare la funzionalità dei sistemi di monitoraggio della sovravelocità, sulla base dei suggerimenti dei tecnici dell'assistenza sul campo. La maggior parte dei generatori di frequenza non dispone di tre canali per verificare tutte le funzioni relative a sovravelocità, sottovelocità e accelerazione, ma l'IST 101 le supporta. Attraverso varie funzioni di test (2oo3, 3oo3, ecc.), l'IST 101 può, ad esempio, simulare una situazione di sovravelocità e verificare la risposta del sistema di monitoraggio. In questo modo, non è necessario creare un'effettiva sovravelocità e si evitano situazioni pericolose. Inoltre, questi test possono essere eseguiti durante il funzionamento, poiché il sistema di monitoraggio reagisce artificialmente e non arresta effettivamente la turbina. In questo modo si risparmiano costi significativi, si offre all'utente un maggiore controllo sulla situazione e si evitano i pericoli.
Adattatore per sonda IST 101
L'adattatore per sonde IST 101 è progettato per testare i sensori di velocità. L'adattatore per sonde può essere collegato al generatore di frequenza IST 101. Con l'adattatore per sonde IST 101 è possibile testare sensori di velocità sia analogici che digitali. L'adattatore per sonde IST 101 funziona come una ruota polare digitale a 3 canali. Insieme al generatore di frequenza, l'adattatore consente di testare un intero loop (compresi i sensori di velocità). Ciò consente di eseguire un test di prova completo, garantendo il mantenimento di un certo livello SIL. Inoltre, evita molte delle situazioni pericolose che si verificano durante i test meccanici. Un investimento relativamente contenuto rispetto ai rischi associati ad altri metodi. Inoltre, la portabilità del generatore di frequenza e dell'adattatore per sonde garantisce la facilità d'uso. Una batteria rende il generatore di frequenza indipendente dall'alimentazione durante l'uso. Gli strumenti sono efficienti dal punto di vista energetico, il che li rende adatti all'uso a lungo termine.
