W przeszłości systemy zabezpieczeń turbin przed nadmierną prędkością były często projektowane przez samych producentów turbin jako część układu mechanicznego. Te mechaniczne systemy zabezpieczeń są nadal w użyciu, zwłaszcza w maszynach średniej wielkości. Jednak systemy elektroniczne oferują znaczące korzyści i stają się coraz bardziej dostępne, zarówno pod względem ekonomicznym, jak i technicznym. Niniejszy artykuł wyjaśnia zalety zabezpieczeń elektronicznych w porównaniu z zabezpieczeniami mechanicznymi.
Zasada mechanicznej ochrony przed nadmierną prędkością
Aby zrozumieć różnicę między tymi dwoma rodzajami zabezpieczeń, należy zrozumieć, jak działa mechaniczne zabezpieczenie przed nadmierną prędkością. Mechaniczne systemy zabezpieczenia przed nadmierną prędkością wykorzystują obciążnik zawieszony na sprężynie o znanej sile sprężystości. Pod wpływem siły odśrodkowej wynikającej z prędkości obrotowej wału sprężyna jest coraz bardziej rozciągana, a obciążnik przesuwa się na zewnątrz. Dopóki prędkość obrotowa mieści się w zakresie parametrów projektowych, sprężyna nie rozciąga się zbyt mocno, a obciążnik nie wysuwa się. Jeśli jednak prędkość przekroczy parametry projektowe, obciążnik wysunie się i uderzy w sworzeń wyzwalający. Spowoduje to zwolnienie sworznia i uruchomienie mechanizmu wyzwalającego.
Działanie mechanicznego systemu monitorowania nadmiernej prędkości.
Zasada elektronicznej ochrony przed nadmierną prędkością
Elektroniczne zabezpieczenie przed nadmierną prędkością składa się z koła zębatego lub innej powierzchni pomiarowej, czujników prędkości oraz układu pomiarowego z logiką wyzwalania i wyjściami przekaźnikowymi. Czujniki prędkości monitorują powierzchnię pomiarową i generują sygnał sinusoidalny lub prostokątny, który układ pomiarowy interpretuje jako impulsy. Następnie układ pomiarowy mierzy czas między impulsami w celu określenia prędkości obrotowej. Wyjścia przekaźnikowe są sterowane przez logikę wyzwalania. W celu zwiększenia bezpieczeństwa i dostępności systemy te są często budowane z wykorzystaniem redundantnych struktur głosowania.
Dlaczego warto przejść na elektroniczne zabezpieczenie przed nadmierną prędkością?
Przejście z mechanicznej ochrony przed nadmierną prędkością na elektroniczną ochronę przed nadmierną prędkością ma znaczące zalety. Głównym argumentem jest weryfikowalne bezpieczeństwo. Przykładowo: podczas gdy mechaniczne systemy ochrony przed nadmierną prędkością muszą być testowane poprzez rzeczywiste przekroczenie prędkości maszyny (z całym związanym z tym ryzykiem!), elektroniczny system ochrony przed nadmierną prędkością można przetestować poprzez symulację nadmiernej prędkości. Ponadto test symulacyjny jest szybszy i łatwiejszy do przeprowadzenia.
W niniejszym przeglądzie porównujemy obie formy zabezpieczeń przed nadmierną prędkością maszyn:
| Mechaniczny wyłącznik nadprędkości | Elektroniczny wyłącznik nadprędkości |
|---|---|
| Nieprawidłowe określenie wartości skoku spowodowane niedokładną siłą sprężyny (+ / a-50 obr./min) | Bardzo dokładne określenie wartości podróży |
| Wartość skoku zmienia się powoli z powodu zmęczenia materiałowego sprężyny | Wartość podróży nie ulegnie zmianie |
| Brak możliwości interfejsu użytkownika | Zapewnia możliwości dla interfejsu DCS |
| Musi być zamocowany do wału lub dźwigni mechanicznej | Nie jest wymagany fizyczny kontakt z wałem ani dźwignią mechaniczną |
| Nagromadzenie smaru może zablokować działanie wyłącznika mechanicznego | Nagromadzenie smaru nie ma wpływu na działanie wyłącznika |
| Nie można przeprowadzić testów, z wyjątkiem sytuacji, gdy urządzenie jest odłączone od napędzanego sprzętu, co wymaga jego wyłączenia | Bezpieczna możliwość przetestowania funkcji wyłączającej poprzez symulację przekroczenia prędkości za pomocą generatora częstotliwości |
| Przekroczenie prędkości wymagane do uruchomienia wyłącznika | Możliwość testowania przy dowolnej prędkości oraz na dowolnym kanale podczas pracy (online) |
| Wymaga wielokrotnego uruchamiania turbiny w celu jak najdokładniejszego ustawienia wartości wyzwalającej | Nie wymaga dodatkowych uruchomień turbin |
Przejście na elektroniczne zabezpieczenie przed nadmierną prędkością nie jest skomplikowane. Po pierwsze, usuwa się mechaniczną dźwignię wyłączającą oraz wszystkie powiązane elementy systemu. Po drugie, na wale montuje się powierzchnię pomiarową (koło zębate), jeśli nie jest ona jeszcze dostępna, po czym wokół tej powierzchni umieszcza się jeden lub więcej czujników. System monitorowania można następnie umieścić w pobliżu maszyny lub w szafie.
Dowiedz się więcej o przekroczeniu prędkości:
Co norma API 670 mówi na temat systemów wykrywania nadmiernej prędkości? »
SpeedSys 300 – System zabezpieczenia przed przekroczeniem prędkości
SpeedSys 300 to elektroniczny system zabezpieczenia przed nadmierną prędkością dla maszyn wirujących, posiadający klasę SIL 3. Zapewnia podstawowy poziom ochrony dzięki kompaktowej architekturze. Jego niewielkie wymiary techniczne umożliwiają modernizację przy minimalnym wpływie na eksploatację i rozszerzają zakres maszyn, które można chronić.
Dowiedz się więcej o SpeedSys 300 »
zabezpieczające przed przekroczeniem prędkości Broszura dotycząca produktów do pomiaru prędkości zawiera kompletny przegląd naszych tachometrów, systemów wykrywania nadmiernej prędkości oraz czujników prędkości.
