W przeszłości systemy ochrony turbin przed nadmierną prędkością obrotową były często projektowane przez samych producentów OEM turbin jako część systemu mechanicznego. Te mechaniczne systemy zabezpieczające są nadal stosowane, zwłaszcza w maszynach średniej wielkości. Jednak systemy elektroniczne oferują znaczące korzyści i stają się coraz bardziej dostępne, zarówno pod względem ekonomicznym, jak i technicznym. W tym artykule wyjaśniono zalety zabezpieczeń elektronicznych w porównaniu z zabezpieczeniami mechanicznymi.
Zasada działania mechanicznego zabezpieczenia przed nadmierną prędkością
Aby zrozumieć różnicę między tymi dwoma rodzajami zabezpieczeń, ważne jest, aby zrozumieć, jak działa mechaniczne zabezpieczenie przed nadmierną prędkością. Mechaniczne systemy ochrony przed nadmierną prędkością wykorzystują obciążnik na sprężynie, której siła sprężyny jest znana. Ze względu na siłę odśrodkową wynikającą z prędkości obrotowej wału, sprężyna jest coraz bardziej rozciągana, a obciążnik wysuwa się. Dopóki prędkość obrotowa mieści się w zakresie specyfikacji projektowych, sprężyna nie rozciąga się zbytnio, a ciężar nie wysuwa się. Jeśli jednak prędkość obrotowa przekroczy specyfikację projektową, obciążnik wysunie się i uderzy w śrubę wyzwalającą. Spowoduje to zwolnienie sworznia i aktywację wyzwalacza.
Działanie mechanicznego systemu monitorowania nadmiernej prędkości.
Zasada działania elektronicznego zabezpieczenia przed nadmierną prędkością
Elektroniczne zabezpieczenie przed nadmierną prędkością składa się z koła zębatego lub innej powierzchni pomiarowej, czujników prędkości i systemu pomiarowego z logiką wyzwalania i wyjściami przekaźnikowymi. Czujniki prędkości patrzą na powierzchnię pomiarową i wysyłają sygnał sinusoidalny lub prostokątny, który system pomiarowy widzi jako impulsy. System pomiarowy zlicza następnie czas pomiędzy impulsami, aby określić prędkość obrotową. Wyjścia przekaźnikowe są sterowane przez logikę wyzwalania. W celu zwiększenia bezpieczeństwa i dostępności, te systemy ochrony są często budowane z redundantnymi strukturami głosowania.
Dlaczego warto przejść na elektroniczne zabezpieczenie przed nadmierną prędkością?
Przejście z mechanicznego zabezpieczenia przed nadmierną prędkością na elektroniczne zabezpieczenie przed nadmierną prędkością ma znaczące zalety. Podstawowym argumentem jest weryfikowalne bezpieczeństwo. Aby to zilustrować: tam, gdzie mechaniczne systemy ochrony przed nadmierną prędkością muszą być testowane poprzez rzeczywiste przekroczenie prędkości maszyny (ze wszystkimi związanymi z tym zagrożeniami!), elektroniczny system ochrony przed nadmierną prędkością może być testowany poprzez symulację nadmiernej prędkości. Ponadto symulowany test jest szybszy i łatwiejszy do przeprowadzenia.
W tym przeglądzie porównamy obie formy ochrony przed nadmierną prędkością maszyny:
| Mechaniczny wyzwalacz nadmiernej prędkości | Elektroniczny wyzwalacz nadmiernej prędkości |
|---|---|
| Niedokładne określenie wartości wyzwalania z powodu niedokładnej siły sprężyny (+/-50 obr./min) | Bardzo dokładne określanie wartości wyzwalania |
| Wartość zadziałania zmienia się powoli z powodu zmęczenia materiału sprężyny | Wartość wyzwolenia nie ulegnie zmianie |
| Brak możliwości interfejsu użytkownika | Zapewnia możliwości interfejsu DCS |
| Musi być przymocowany do wału lub dźwigni mechanicznej | Nie jest wymagany fizyczny kontakt z wałem lub dźwignią mechaniczną |
| Nagromadzony smar może zablokować działanie mechanicznego wyzwalacza | Nagromadzenie smaru nie ma wpływu na działanie wyzwalacza |
| Nie może być testowany, z wyjątkiem sytuacji, gdy jest odłączony od napędzanego sprzętu, co wymaga wyłączenia. | Bezpieczna możliwość testowania funkcji wyzwalania za pomocą symulacji nadmiernej prędkości przy użyciu generatora częstotliwości |
| Przekroczenie prędkości wymagane do aktywacji wyzwalacza | Możliwość testowania przy dowolnej prędkości i testowania dowolnego kanału podczas pracy (online). |
| Wymaga wielu rozruchów turbiny, aby ustawić wartość wyzwalania tak dokładnie, jak to możliwe. | Nie wymaga dodatkowych rozruchów turbiny |
Przejście na elektroniczne zabezpieczenie przed nadmierną prędkością nie jest skomplikowane. Po pierwsze, mechaniczna dźwignia wyzwalająca i wszystkie powiązane elementy systemu są usuwane. Po drugie, powierzchnia pomiarowa (koło zębate) jest montowana na wale, jeśli nie jest jeszcze dostępna, po czym jeden lub więcej czujników jest umieszczanych wokół tej powierzchni pomiarowej. System monitorowania można następnie umieścić w pobliżu maszyny lub w szafce.
Dowiedz się więcej o nadmiernej prędkości:
Co API Standard 670 mówi o systemach wykrywania nadmiernej prędkości? »
SpeedSys 300 - system ochrony przed nadmierną prędkością
SpeedSys 300 to elektroniczny system zabezpieczenia przed nadmierną prędkością dla maszyn wirujących, posiadający klasę bezpieczeństwa SIL 3. Zapewnia podstawowy poziom ochrony dzięki kompaktowej architekturze. Jego niewielkie wymiary techniczne umożliwiają modernizację przy minimalnym wpływie na istniejącą instalację i poszerzają zakres maszyn, które można zabezpieczyć.
Dowiedz się więcej o SpeedSys 300 »
