Een turbine is ontworpen om een maximaal aantal omwentelingen per minuut (rpm) te bereiken, waarbij de bladen van de turbine enorme snelheden kunnen bereiken. Deze limiet mag niet worden overschreden, omdat dit de structuur van de turbine te veel zou belasten. Wanneer deze limiet wordt overschreden, wordt dit overtoeren genoemd; de turbine maakt dan te veel omwentelingen per minuut. Overtoeren in een turbine kunnen tot zeer gevaarlijke situaties leiden. Dergelijke situaties kunnen catastrofale gevolgen hebben voor werknemers, het milieu en de fabriek. Een (snelheids)monitoringsysteem moet de turbine uitschakelen voordat deze op overtoeren komt.
Het monitoringsysteem moet periodiek worden getest om er zeker van te zijn dat het een adequate reactiesnelheid heeft als dat nodig is. Dit wordt voorgeschreven door verschillende normen in de procesindustrie:
- IEC 62061 - Functionele veiligheid
- IEC 61511 - Functionele veiligheid van veiligheidssystemen in de procesindustrie
- IEC 61508 - Functionele veiligheid van elektrische/elektronische/programmeerbare veiligheidssystemen
Dit voorkomt (catastrofale) ongelukken. De frequentie van deze tests is afhankelijk van de toepassing en wordt vaak door de fabrikant voorgeschreven in de handleiding van het systeem. Een risico kan echter nooit volledig worden uitgesloten. Risicobeperking wordt uitgevoerd volgens het ALARP-principe, oftewel as low as reasonably practicable, wat betekent dat het risico zo laag moet zijn als redelijkerwijs haalbaar is.
Het doel van testen is om ervoor te zorgen dat de kans dat het monitoringsysteem faalt op het moment dat een interventie nodig is, zo klein mogelijk is. Deze zogenaamde PFD (Probability of Failure on Demand) moet worden geminimaliseerd tot een aanvaardbaar risico. Door de veiligheids- en alarmfuncties van het systeem met een vooraf bepaalde frequentie te testen, kan een bedrijf aantonen dat het al het mogelijke doet om de veiligheid van de allernieuwste generatie te garanderen. Hierdoor wordt voldaan aan de wettelijke eis om zoveel mogelijk risicobeperkende veiligheidsmaatregelen te implementeren en aan de normen met betrekking tot machinebewaking (IEC 61511, IEC 61508 & IEC 62061). Bovendien draagt een veilige werkomgeving bij aan een positieve bedrijfscultuur.
Safety Integrity Level (SIL)
Het veiligheidsintegriteitsniveau (SIL) is een onderdeel van functionele veiligheid. In een SIL-gecertificeerd monitoringsysteem wordt altijd rekening gehouden met de maximaal aanvaardbare risicofactor. Hoe hoog dit aanvaardbare risico is, hangt af van het SIL-niveau, dat weer afhangt van de toepassing. Hoe hoger het SIL-niveau, hoe lager het aanvaardbare risico. Een hoger SIL-niveau is echter niet altijd beter. Om een bepaald SIL-niveau te handhaven, moeten de functionaliteiten van de volledige lus worden getest. Dit kan worden gedaan door verschillende tests uit te voeren.
Testen van snelheidscontrolesystemen
Het testen van een snelheidsbegrenzer kan op verschillende manieren. Er zijn elektronische snelheidscontroles en mechanische snelheidscontroles. Er is een voorkeur voor elektronisch testen boven mechanisch testen om twee belangrijke redenen:
- Mechanisch testen kan alleen als de machine offline is, wat (onnodig) hoge kosten met zich meebrengt. Elektronisch testen stelt de gebruiker in staat om de machines te testen terwijl ze operationeel zijn.
- Bij mechanische tests moet de turbine daadwerkelijk op topsnelheid worden gebracht, waardoor een onveilige situatie ontstaat. Als het controlesysteem voor overtoeren faalt, kan dat tot ernstige ongelukken leiden. Dit was het geval bij de Duvha-centrale in Zuid-Afrika, waar de turbine tijdens het testen op overtoeren werd gebracht en na vier seconden explodeerde (zie onderstaande afbeeldingen).
Elektronische oversnelheidsbewaking stelt de gebruiker in staat om overspeed tijdens bedrijf te simuleren, waardoor het (kunstmatig) trippen van de turbine kan worden geverifieerd. Er bestaat apparatuur waarmee overspeed events kunnen worden gesimuleerd, zodat systemen voor overspeed events kunnen worden getest.
IST 101 Frequentiegenerator
De IST 101 is een compacte 3-kanaals snelheidskalibrator, ontwikkeld door specialisten van Istec voor het testen van machinebewaking. De tool is ontworpen om de functionaliteit van oversnelheidsbewakingssystemen te verifiëren, gebaseerd op input van buitendienstmonteurs. De meeste frequentiegeneratoren beschikken niet over drie kanalen om alle functies met betrekking tot overspeed, underspeed en acceleratie te controleren, maar de IST 101 ondersteunt deze wel. Door middel van verschillende testfuncties (2oo3, 3oo3, enz.) kan de IST 101 bijvoorbeeld een snelheidsoverschrijding simuleren en vervolgens testen hoe het monitoringsysteem reageert. Op deze manier hoeft er geen werkelijke snelheidsoverschrijding te worden gecreëerd en worden gevaarlijke situaties voorkomen. Bovendien kunnen deze tests tijdens bedrijf worden uitgevoerd, omdat het monitoringsysteem kunstmatig reageert en de turbine niet daadwerkelijk uitschakelt. Dit bespaart aanzienlijke kosten, geeft de gebruiker meer controle over de situatie en voorkomt gevaren.
IST 101 Sondeadapter
De IST 101 sondeadapter is ontworpen om speedsensoren te testen. De sondeadapter kan worden aangesloten op de IST 101 frequentiegenerator. Zowel analoge als digitale speedsensoren kunnen getest worden met de IST 101 Tasteradapter. De IST 101 Tasteradapter werkt als een 3-kanaals digitaal poolwiel. Samen met de frequentiegenerator maakt de adapter het testen van een volledige lus (inclusief speedsensoren) mogelijk. Hierdoor kan een volledige test worden uitgevoerd, waarbij een bepaald SIL-niveau wordt aangehouden. Het voorkomt ook veel van de gevaarlijke situaties die ontstaan bij mechanisch testen. Een relatief kleine investering vergeleken met de risico's van andere methoden. Daarnaast zorgt de draagbaarheid van zowel de frequentiegenerator als de sondeadapter voor gebruiksgemak. Een batterij maakt de frequentiegenerator onafhankelijk van stroomvoorziening tijdens gebruik. De instrumenten zijn energiezuinig, waardoor ze geschikt zijn voor langdurig gebruik.
