Turbina jest zaprojektowana tak, aby osiągać maksymalną liczbę obrotów na minutę (rpm), przy której łopatki turbiny mogą osiągać ogromne prędkości. Limit ten nie może zostać przekroczony, ponieważ spowodowałoby to zbyt duże obciążenie konstrukcji turbiny. Przekroczenie tego limitu nazywane jest nadmierną prędkością; turbina wykonuje zbyt wiele obrotów na minutę. Nadmierna prędkość obrotowa turbiny może prowadzić do bardzo niebezpiecznych sytuacji. Takie sytuacje mogą mieć katastrofalne skutki dla pracowników, środowiska i fabryki. System monitorowania (nadmiernej prędkości obrotowej) powinien wyłączyć turbinę, zanim osiągnie ona nadmierną prędkość obrotową.
System monitorowania musi być okresowo testowany, aby zapewnić odpowiednią szybkość reakcji w razie potrzeby. Jest to wymagane przez różne normy w przemyśle przetwórczym:
- IEC 62061 - Bezpieczeństwo funkcjonalne
- IEC 61511 - Bezpieczeństwo funkcjonalne systemów bezpieczeństwa w przemyśle procesowym
- IEC 61508 - Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych/elektronicznych/programowalnych systemów bezpieczeństwa
Zapobiega to (katastrofalnym) wypadkom. Częstotliwość tych testów zależy od zastosowania i często jest zalecana przez producenta w instrukcji obsługi systemu. Ryzyka nie da się jednak nigdy całkowicie wyeliminować. Ograniczanie ryzyka odbywa się zgodnie z zasadą ALARP ( as low as reasonably practicable), co oznacza, że ryzyko musi być tak niskie, jak to tylko możliwe.
Celem testów jest zapewnienie, że prawdopodobieństwo awarii systemu monitorowania, gdy konieczna jest interwencja, jest zminimalizowane w jak największym stopniu. To tak zwane prawdopodobieństwo awarii na żądanie (PFD) powinno być zminimalizowane do akceptowalnego ryzyka. Testując funkcje bezpieczeństwa i alarmowe systemu z określoną częstotliwością, firma może wykazać, że robi wszystko, co w jej mocy, aby zapewnić bezpieczeństwo na najwyższym poziomie. Zapewnia to zgodność z prawnym wymogiem wdrożenia jak największej liczby środków bezpieczeństwa zmniejszających ryzyko oraz z normami związanymi z monitorowaniem maszyn (IEC 61511, IEC 61508 i IEC 62061). Ponadto bezpieczne środowisko pracy przyczynia się do pozytywnej kultury korporacyjnej.
Poziom nienaruszalności bezpieczeństwa (SIL)
Poziom nienaruszalności bezpieczeństwa (SIL) jest częścią bezpieczeństwa funkcjonalnego. W systemie monitorowania z certyfikatem SIL zawsze brany jest pod uwagę maksymalny dopuszczalny współczynnik ryzyka. To, jak wysokie jest 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 przeprowadzając różne testy sprawdzające.
Testowanie systemu monitorowania nadmiernej prędkości
Testowanie systemu monitorowania nadmiernej prędkości może odbywać się na różne sposoby. Mogą to być elektroniczne testy nadmiernej prędkości i mechaniczne testy nadmiernej prędkości. Z dwóch głównych powodów preferowane są testy elektroniczne, a nie mechaniczne:
- Testy mechaniczne mogą być wykonywane tylko wtedy, gdy maszyna jest w trybie offline, co wiąże się z (niepotrzebnie) wysokimi kosztami. Testowanie elektroniczne pozwala użytkownikowi na testowanie maszyn podczas ich pracy.
- W testach mechanicznych turbina musi zostać doprowadzona do nadmiernej prędkości, co stwarza niebezpieczną sytuację. Jeśli system monitorowania nadmiernej prędkości zawiedzie, może to doprowadzić do poważnych wypadków. Taka sytuacja miała miejsce w elektrowni Duvha w RPA, gdzie turbina została doprowadzona do nadmiernej prędkości podczas testów i eksplodowała po czterech sekundach (patrz zdjęcia poniżej).
Elektroniczne monitorowanie nadmiernej prędkości obrotowej pozwala użytkownikowi symulować nadmierną prędkość obrotową podczas pracy, umożliwiając weryfikację (sztucznego) wyłączenia turbiny. Istnieje sprzęt, który umożliwia symulację nadmiernej prędkości obrotowej, umożliwiając testowanie systemów monitorowania nadmiernej prędkości obrotowej.
Generator częstotliwości IST 101
IST 101 to kompaktowy 3-kanałowy kalibrator prędkości opracowany przez specjalistów Istec do testowania monitorowania maszyn. Narzędzie zostało zaprojektowane w celu weryfikacji funkcjonalności systemów monitorowania nadmiernej prędkości, w oparciu o dane wejściowe od inżynierów serwisu terenowego. Większość generatorów częstotliwości nie posiada trzech kanałów do sprawdzania wszystkich funkcji związanych z nadmierną prędkością, zbyt niską prędkością i przyspieszeniem, ale IST 101 obsługuje te funkcje. Dzięki różnym funkcjom testowym (2oo3, 3oo3 itp.), IST 101 może na przykład symulować sytuację nadmiernej prędkości, a następnie testować reakcję systemu monitorowania. W ten sposób nie trzeba tworzyć rzeczywistej nadmiernej prędkości i można uniknąć niebezpiecznych sytuacji. Co więcej, testy te mogą być przeprowadzane podczas pracy, ponieważ system monitorowania reaguje sztucznie i nie wyłącza turbiny. Oszczędza to znaczne koszty, daje użytkownikowi większą kontrolę nad sytuacją i 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. Wraz z generatorem częstotliwości adapter umożliwia testowanie całej pętli (w tym czujników prędkości). Pozwala to na przeprowadzenie pełnego testu, zapewniając utrzymanie określonego poziomu SIL. Pozwala to również uniknąć wielu niebezpiecznych sytuacji, które pojawiają się podczas testów mechanicznych. Stosunkowo niewielka inwestycja w porównaniu do ryzyka związanego z innymi metodami. Ponadto przenośność zarówno generatora częstotliwości, jak i adaptera sondy zapewnia łatwość użytkowania. Akumulator sprawia, że generator częstotliwości jest niezależny od zasilania podczas użytkowania. Narzędzia są energooszczędne, dzięki czemu nadają się do długotrwałego użytkowania.
