Turbina jest zaprojektowana tak, aby osiągać maksymalną liczbę obrotów na minutę (rpm), przy czym łopatki turbiny mogą osiągać ogromne prędkości. Granicy tej nie wolno przekraczać, ponieważ spowodowałoby to zbyt duże obciążenie konstrukcji turbiny. Przekroczenie tej granicy nazywa się nadmierną prędkością; turbina wykonuje zbyt wiele obrotów na minutę. Przekroczenie prędkości obrotowej w turbinie może prowadzić do bardzo niebezpiecznych sytuacji. Takie sytuacje mogą mieć katastrofalne konsekwencje dla pracowników, środowiska i zakładu. System monitorowania (przekroczenia prędkości obrotowej) powinien wyłączyć turbinę, zanim dojdzie do przekroczenia prędkości obrotowej.
System monitorowania musi być okresowo testowany w celu zapewnienia odpowiedniej szybkości reakcji w razie potrzeby. Wymagają tego różne normy obowiązujące w przemyśle przetwórczym:
- IEC 62061 – Bezpieczeństwo funkcjonalne
- IEC 61511 – Bezpieczeństwo funkcjonalne systemów bezpieczeństwa w przemyśle przetwórczym
- IEC 61508 – Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych, elektronicznych i programowalnych systemów bezpieczeństwa
Zapobiega to (katastrofalnym) wypadkom. Częstotliwość tych testów zależy od zastosowania i jest często określona przez producenta w instrukcji obsługi systemu. Jednak ryzyka nie da się całkowicie wyeliminować. Ograniczanie ryzyka odbywa się zgodnie z zasadą ALARP (ang. as low as reasonably practicable), co oznacza, że ryzyko musi być tak niskie, jak to jest racjonalnie możliwe.
Celem testów jest zapewnienie, aby prawdopodobieństwo awarii systemu monitorowania w momencie, gdy konieczna jest interwencja, zostało zminimalizowane w jak największym stopniu. Tak zwane prawdopodobieństwo awarii na żądanie (PFD) powinno zostać zredukowane do akceptowalnego poziomu ryzyka. Poprzez testowanie funkcji bezpieczeństwa i alarmowych systemu z określoną częstotliwością firma może wykazać, że robi wszystko, co w jej mocy, aby zapewnić bezpieczeństwo na najwyższym poziomie. Zapewnia to zgodność z wymogiem prawnym dotyczącym wdrożenia jak największej liczby środków bezpieczeństwa ograniczających ryzyko oraz z normami związanymi z monitorowaniem maszyn (IEC 61511, IEC 61508 i IEC 62061). Ponadto bezpieczne środowisko pracy przyczynia się do tworzenia pozytywnej kultury korporacyjnej.
Poziom integralności bezpieczeństwa (SIL)
Poziom integralności bezpieczeństwa (SIL) stanowi część bezpieczeństwa funkcjonalnego. W systemie monitorowania posiadającym certyfikat SIL zawsze uwzględnia się maksymalny dopuszczalny współczynnik ryzyka. To, jak wysokie jest to dopuszczalne ryzyko, zależy od poziomu SIL, który z kolei zależy od zastosowania. Im wyższy poziom SIL, tym niższe dopuszczalne ryzyko. Jednak wyższy poziom SIL nie zawsze jest lepszy. Aby utrzymać określony poziom SIL, należy przetestować funkcjonalność całej pętli. Można to zrobić poprzez przeprowadzenie różnych testów sprawdzających.
Testowanie systemu monitorowania przekroczenia prędkości
Testowanie systemu monitorowania nadmiernej prędkości można przeprowadzać na różne sposoby. Mogą to być testy elektroniczne lub mechaniczne. Testy elektroniczne są preferowane względem testów mechanicznych z dwóch głównych powodów:
- Testy mechaniczne można przeprowadzać wyłącznie wtedy, gdy maszyna jest wyłączona z eksploatacji, co wiąże się z (niepotrzebnymi) wysokimi kosztami. Testy elektroniczne pozwalają użytkownikowi na testowanie maszyn podczas ich pracy.
- W przypadku badań mechanicznych turbina musi zostać doprowadzona do nadmiernej prędkości, co stwarza niebezpieczną sytuację. Awaria systemu monitorowania nadmiernej prędkości może prowadzić do poważnych wypadków. Tak było w przypadku elektrowni Duvha w RPA, gdzie podczas testów turbina została doprowadzona do nadmiernej prędkości i eksplodowała po czterech sekundach (patrz zdjęcia poniżej).
Elektroniczny monitoring nadmiernej prędkości pozwala użytkownikowi symulować nadmierną prędkość podczas pracy, umożliwiając weryfikację (sztucznego) wyłączenia turbiny. Istnieje sprzęt umożliwiający symulację nadmiernej prędkości, co pozwala na testowanie systemów monitorowania nadmiernej prędkości.
Generator częstotliwości IST 101
IST 101 to kompaktowy 3-kanałowy kalibrator prędkości opracowany przez specjalistów firmy Istec do testowania systemów monitorowania maszyn. Urządzenie zostało zaprojektowane w celu weryfikacji działania systemów monitorowania nadmiernej prędkości w oparciu o informacje przekazane przez inżynierów serwisu terenowego. Większości generatorów częstotliwości brakuje trzech kanałów niezbędnych do sprawdzenia wszystkich funkcji związanych z nadmierną prędkością, zbyt niską prędkością i przyspieszeniem, jednak IST 101 je obsługuje. Dzięki różnorodnym funkcjom testowym (2oo3, 3oo3 itp.) IST 101 może na przykład symulować sytuację nadmiernej prędkości, a następnie sprawdzić, jak reaguje system monitorowania. W ten sposób nie ma potrzeby wywoływania rzeczywistej nadmiernej prędkości, co pozwala uniknąć niebezpiecznych sytuacji. Ponadto testy te można przeprowadzać podczas pracy, ponieważ system monitorowania reaguje w sposób symulowany i nie powoduje faktycznego wyłączenia turbiny. Pozwala to na znaczne oszczędności, zapewnia użytkownikowi większą kontrolę nad sytuacją oraz pozwala uniknąć zagrożeń.
Adapter sondy IST 101
Adapter sondy IST 101 jest przeznaczony do testowania czujników prędkości. Adapter sondy można podłączyć do generatora częstotliwości IST 101. Za pomocą adaptera sondy IST 101 można testować zarówno analogowe, jak i cyfrowe czujniki prędkości. Adapter sondy IST 101 działa jako 3-kanałowe cyfrowe koło biegunowe. W połączeniu z generatorem częstotliwości adapter umożliwia testowanie całej pętli (w tym czujników prędkości). Pozwala to na przeprowadzenie kompleksowego testu sprawdzającego, zapewniającego utrzymanie określonego poziomu SIL. Pozwala to również uniknąć wielu niebezpiecznych sytuacji, które pojawiają się podczas testów mechanicznych. Jest to stosunkowo niewielka inwestycja w porównaniu z ryzykiem związanym z innymi metodami. Ponadto przenośność zarówno generatora częstotliwości, jak i adaptera sondy zapewnia łatwość użytkowania. Bateria sprawia, że generator częstotliwości jest niezależny od zasilania podczas użytkowania. Narzędzia te są energooszczędne, dzięki czemu nadają się do długotrwałego użytkowania.
