In passato, i sistemi di protezione delle turbine contro il sovravelocità venivano spesso progettati dagli stessi produttori OEM delle turbine come parte integrante del sistema meccanico. Questi sistemi di protezione meccanici sono ancora in uso, specialmente su macchine di medie dimensioni. Tuttavia, i sistemi elettronici offrono vantaggi significativi e stanno diventando sempre più accessibili, sia in termini di impatto economico che tecnico. Questo articolo illustra i vantaggi della protezione elettronica rispetto a quella meccanica.
Il principio della protezione meccanica contro il sovravelocità
Per comprendere la differenza tra i due tipi di protezione, è importante capire come funziona la protezione meccanica contro il sovravelocità. I sistemi meccanici di protezione contro il sovravelocità utilizzano un peso montato su una molla la cui forza elastica è nota. A causa della forza centrifuga derivante dalla velocità di rotazione dell’albero, la molla viene tesa sempre di più e il peso si sposta verso l’esterno. Finché la velocità di rotazione rimane entro i limiti previsti dalle specifiche di progetto, la molla non si allunga eccessivamente e il peso non sporge. Tuttavia, se la velocità supera tali limiti, il peso sporge e urta il perno di sgancio. Ciò provoca il rilascio del perno e l’attivazione del dispositivo di sgancio.
Il funzionamento di un sistema meccanico di monitoraggio della velocità eccessiva.
Il principio della protezione elettronica contro il superamento della velocità
La protezione elettronica contro il sovravelocità è costituita da un ingranaggio o altra superficie di misura, sensori di velocità e un sistema di misura con logica di intervento e uscite a relè. I sensori di velocità rilevano la superficie di misura ed emettono un segnale sinusoidale o quadrato, che il sistema di misura interpreta come impulsi. Il sistema di misura conta quindi il tempo intercorrente tra gli impulsi per determinare la velocità di rotazione. Le uscite a relè sono controllate dalla logica di intervento. Al fine di aumentare la sicurezza e la disponibilità, questi sistemi di protezione sono spesso realizzati con strutture di voto ridondanti.
Perché passare alla protezione elettronica contro il superamento della velocità?
Il passaggio dalla protezione meccanica contro il sovravelocità a quella elettronica offre vantaggi significativi. La sicurezza verificabile è l’argomento principale. Per illustrare: mentre i sistemi meccanici di protezione contro il sovravelocità devono essere testati sottoponendo effettivamente la macchina a sovravelocità (con tutti i rischi che ciò comporta!), un sistema elettronico di protezione contro il sovravelocità può essere testato simulando il sovravelocità. Inoltre, un test simulato è più rapido e facile da eseguire.
In questa panoramica mettiamo a confronto entrambe le forme di protezione contro il sovravelocità delle macchine:
| Intervento meccanico per sovravelocità | Interruzione elettronica per eccesso di velocità |
|---|---|
| Determinazione imprecisa del valore di corsa dovuta a una forza della molla imprecisa (+ / -50 giri/min) | Determinazione molto accurata del valore del viaggio |
| Il valore della corsa varia lentamente a causa della fatica del materiale della molla | Il valore del percorso non subirà variazioni |
| Nessuna possibilità di interfaccia utente | Offre possibilità per l’interfaccia DCS |
| Deve essere fissato all’albero o a una leva meccanica | Non è richiesto alcun contatto fisico con l’albero o con una leva meccanica |
| L’accumulo di lubrificante può bloccare il funzionamento dello scatto meccanico | L’accumulo di lubrificante non ha alcun effetto sulla funzione di intervento |
| Non può essere testato, se non quando scollegato dall’apparecchiatura azionata, il che richiede lo spegnimento | Possibilità sicura di testare la funzione di interruzione tramite simulazione di sovravelocità utilizzando un generatore di frequenza |
| Superamento della velocità richiesta per l’attivazione dello scatto | Può essere testato a qualsiasi velocità e qualsiasi canale può essere testato durante il funzionamento (online) |
| Richiede l’avvio di più turbine per impostare il valore di intervento nel modo più accurato possibile | Non richiede ulteriori avviamenti della turbina |
Il passaggio alla protezione elettronica contro il sovravelocità non è complesso. In primo luogo, vengono rimossi la leva di scatto meccanica e tutti i componenti di sistema associati. In secondo luogo, se non è già presente, viene montata una superficie di misura (ingranaggio) sull’albero, dopodiché vengono posizionati uno o più sensori attorno a tale superficie. Il sistema di monitoraggio può quindi essere collocato vicino alla macchina o in un armadio.
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Lo SpeedSys 300 è un sistema elettronico di protezione contro il sovravelocità per macchinari rotanti classificato SIL 3. Fornisce il livello fondamentale di protezione con un’architettura compatta. Il suo ingombro tecnico ridotto consente un retrofit a basso impatto e amplia la gamma di macchinari che possono essere protetti.
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