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, poiché sottoporrebbe la struttura della turbina a uno sforzo eccessivo. Quando questo limite viene superato, si parla di sovravelocità; la turbina sta compiendo 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 (dell’eccesso di velocità) dovrebbe arrestare la turbina prima che entri in stato di eccesso di velocità.
Il sistema di monitoraggio deve essere testato periodicamente per garantire che abbia una velocità di risposta adeguata in caso di necessità. Ciò è previsto da varie norme nel settore 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
Ciò previene incidenti (catastrofici). La frequenza di questi test dipende dall’applicazione ed è spesso 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 (as low as reasonably practicable), ovvero «il più basso ragionevolmente praticabile», il che significa che il rischio deve essere il più basso ragionevolmente ottenibile.
Lo scopo dei test è garantire che la probabilità di guasto del sistema di monitoraggio nel momento in cui è necessario un intervento sia ridotta al minimo. La cosiddetta Probabilità di Guasto su Richiesta (PFD) dovrebbe essere ridotta a un rischio accettabile. Testando le funzioni di sicurezza e di allarme del sistema con una frequenza predefinita, un’azienda può dimostrare di fare tutto il possibile per garantire una sicurezza all’avanguardia. Ciò garantisce la conformità al requisito legale di attuare il maggior numero possibile di misure di sicurezza volte a ridurre i rischi e alle norme relative al monitoraggio delle macchine (IEC 61511, IEC 61508 e IEC 62061). Inoltre, un ambiente di lavoro sicuro contribuisce a una cultura aziendale positiva.
Livello di integrità di sicurezza (SIL)
Il Livello di Integrità di Sicurezza (SIL) fa parte della Sicurezza Funzionale. In un sistema di monitoraggio certificato SIL, viene sempre preso in considerazione il fattore di rischio massimo accettabile. Quanto sia elevato questo rischio tollerabile dipende dal livello SIL, che a sua volta dipende dall’applicazione. Più alto è il livello SIL, minore è il rischio tollerabile. Tuttavia, un livello SIL più alto non è sempre migliore. Per mantenere un determinato livello SIL, è necessario testare le funzionalità dell’intero circuito. Ciò può essere effettuato conducendo vari test di verifica.
Test del sistema di monitoraggio della velocità eccessiva
Il collaudo di un sistema di monitoraggio della velocità eccessiva può essere effettuato in vari modi. Esistono collaudi elettronici e collaudi meccanici della velocità eccessiva. Si preferisce il collaudo elettronico a quello meccanico per due ragioni principali:
- I test meccanici possono essere eseguiti solo quando la macchina è fuori servizio, il che comporta costi elevati (e superflui). I test elettronici consentono all’utente di testare le macchine mentre sono in funzione.
- Nelle prove meccaniche, la turbina deve essere effettivamente portata in sovravelocità, creando una situazione di pericolo. Se il sistema di monitoraggio della sovravelocità dovesse fallire, ciò potrebbe causare gravi incidenti. È quanto è accaduto alla centrale elettrica di Duvha in Sudafrica, dove la turbina è stata portata in sovravelocità durante le prove ed è esplosa dopo quattro secondi (vedi immagini sotto).
Il monitoraggio elettronico del sovravelocità consente all’utente di simulare il sovravelocità durante il funzionamento, permettendo di verificare l’intervento (artificiale) della turbina. Esistono apparecchiature che consentono la simulazione del sovravelocità, permettendo di testare i sistemi di monitoraggio del sovravelocità.
Generatore di frequenza IST 101
L’IST 101 è un calibratore di velocità compatto a 3 canali sviluppato dagli specialisti di Istec per i test di monitoraggio delle macchine. Lo strumento è progettato per verificare la funzionalità dei sistemi di monitoraggio del sovravelocità, sulla base dei suggerimenti forniti dai 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 quindi verificare come reagisce il sistema di monitoraggio. In questo modo, non è necessario creare una vera e propria sovravelocità e si evitano situazioni pericolose. Inoltre, questi test possono essere effettuati durante il funzionamento, poiché il sistema di monitoraggio reagisce in modo simulato e non arresta effettivamente la turbina. Ciò consente un notevole risparmio sui costi, offre all’utente un maggiore controllo sulla situazione ed evita pericoli.
Adattatore per sonda IST 101
L’adattatore per sonda IST 101 è progettato per testare i sensori di velocità. L’adattatore per sonda può essere collegato al generatore di frequenza IST 101. Con l’adattatore per sonda IST 101 è possibile testare sia i sensori di velocità analogici che quelli digitali. L’adattatore per sonda IST 101 funziona come una ruota polare digitale a 3 canali. Insieme al generatore di frequenza, l’adattatore consente di testare un intero circuito (compresi i sensori di velocità). Ciò permette di eseguire un test completo e affidabile, garantendo il mantenimento di un determinato livello SIL. Inoltre, evita molte delle situazioni pericolose che si verificano durante i test meccanici. Si tratta di un investimento relativamente modesto rispetto ai rischi associati ad altri metodi. Inoltre, la portabilità sia del generatore di frequenza che dell’adattatore per sonde garantisce facilità d’uso. Una batteria rende il generatore di frequenza indipendente dall’alimentazione di rete durante l’uso. Gli strumenti sono efficienti dal punto di vista energetico, il che li rende adatti all’uso a lungo termine.
