Estudo de caso AVR: substituição de um Bently Nevada BN3500 por um sistema de detecção de sobre-velocidade Istec SpeedSys 200

A AVR é especializada no processamento de vários tipos de resíduos e na conversão desses resíduos em energia e matérias-primas para residências e empresas. Em sua usina em Botlek (Roterdã), a empresa opera uma turbina a vapor que aciona um gerador. A AVR utilizou um sistema de detecção de sobre-velocidade (ODS) Bently Nevada BN3500 para detectar situações de sobre-velocidade e velocidade zero.  

Quando ocorre uma situação de sobre-velocidade, o sistema deve desligar a turbina a vapor para evitar possíveis danos e situações perigosas. A velocidade zero foi monitorada para impedir que o mecanismo de giro fosse acionado prematuramente. O mecanismo de giro só pode ser acionado quando o rotor estiver completamente parado, pois, caso contrário, isso poderia danificá-lo.

Cartões de sobre-velocidade BN3500 com falha

A AVR entrou em contato com a Istec porque as três placas de proteção contra sobre-velocidade de seu Bently Nevada ODS falharam simultaneamente. Isso causou paralisação do processo, pois a turbina a vapor não pôde ser ligada, deixando o gerador sem energia.

A análise inicial da aplicação pela Istec indicou que os sensores de velocidade por eddy current s pareciam estar funcionando corretamente. No entanto, a tensão de alimentação apresentava valores anormais. Após verificar o registro do sistema Bently Nevada, foi encontrada uma mensagem de erro na fonte de alimentação de 24 V, nas linhas de alimentação de 5 V e nas linhas de alimentação de 12 V. Como resultado, os sinais de saída foram interrompidos, causando a falha das placas de proteção contra sobre-velocidade e da placa de velocidade zero.

Como os cartões de proteção Bently Nevada 3500 (BN3500) foram declarados obsoletos pelo fabricante original (OEM), não há mais peças de reposição disponíveis. A AVR decidiu substituir o sistema Bently Nevada por um sistema moderno de detecção de sobre-velocidade: o Istec SpeedSys 200.

O desafio:

O tempo era essencial durante este projeto, pois o tempo de inatividade da máquina representava um custo elevado para a AVR. Portanto, a Istec precisou entregar, projetar, implementar e colocar em operação o novo sistema em um curto período de tempo. Nossos engenheiros conseguiram fazer isso em poucos dias.

Um segundo desafio foi a ausência de documentação adequada disponível sobre as funções lógicas e a filosofia de acionamento do sistema de detecção de sobre-velocidade, além dos esquemas de circuito. Para poder substituir o sistema anterior e decidir quais funções (essenciais) assumir, a Istec precisou projetar a configuração do SpeedSys 200 no local.

Por fim, a AVR desejava continuar utilizando as sondas de correddy currents ( eddy current ) de 3 fios existentes, que eram usadas anteriormente para enviar sinais de velocidade ao sistema BN3500. Isso levantou duas questões que exigiram algum trabalho de engenharia personalizado da Istec:

  • O SpeedSys 200 não foi projetado para aceitar sinais de sensores de tensão de corr eddy current s de 3 fios (apenas sensores de corrente de 2 fios).
  • As sondas de corr eddy current s da Bently Nevada requerem uma tensão de alimentação negativa, enquanto os módulos SpeedSys esperam um sinal positivo.

A solução:

A Istec assumiu todas as funções essenciais do sistema BN3500 na configuração SpeedSys 200.

Sistema antigo

O sistema obsoleto Bently Nevada 3500 foi configurado com as seguintes placas de 19”:

  • Um módulo tacômetro 3500/50M para monitoramento de velocidade zero
  • Três placas eletrônicas de detecção de sobre-velocidade 3500/53M
Figura 1. O sistema Bently Nevada 3500 na AVR. O módulo tacômetro (1) para monitoramento de velocidade zero e os três módulos de sobre-velocidade (2) foram substituídos pelo SpeedSys 200. As demais placas continuam em uso.

Novo sistema

Com a adição de três isoladores galvânicos GSI 127 (um para cada módulo SpeedSys), os sensores de velocidade existentes poderiam continuar a ser utilizados. O GSI 127 pode inverter o sinal das sondas de correntes de eddy current s para torná-lo utilizável pelos módulos SpeedSys, ao mesmo tempo em que garante que o monitoramento dos sensores permaneça disponível. Além disso, as unidades GSI 127 alimentam o proximitor necessário para gerar sinais de saída para as sondas de correntes de eddy current s existentes.

Um dos relés de uma unidade SpeedSys 200 foi configurado para monitorar a velocidade zero, função que antes era desempenhada pelo antigo módulo tacômetro BN3500.

O BN3500 foi substituído por uma configuração do 2oo3 SpeedSys 200. O conjunto para trilho DIN foi projetado no local e consiste nos seguintes componentes:

  • Duas fontes de alimentação de 24 V
  • Três isoladores galvânicos GSI 127
  • Três módulos SpeedSys 200, interligados para formar uma estrutura de votação 2oo3
Figura 2. O novo sistema, fornecido, projetado e implementado pela Istec. Cada uma das unidades SpeedSys 200 da configuração 2oo3 é conectada a um GSI 127 para receber o sinal correto das sondas de corr eddy current s de 3 fios.
Figura 3. A Istec instalou uma fonte de alimentação redundante para fornecer às unidades SpeedSys 200 uma alimentação separada de 24 V, a fim de filtrar o efeito de picos de tensão indesejados em torno de relés de alta potência. 

Entregáveis

  • Engenharia personalizada no local para adaptar o novo sistema à infraestrutura existente com o mínimo de ajustes necessários
  • Fornecimento e suporte completos de equipamentos de medição de velocidade e instalação
  • A solução de substituição do SpeedSys abrange todas as funções essenciais da instalação anterior
  • Rápida solução de problemas, entrega, instalação e comissionamento
  • A instalação de baixo impacto possui certificação SIL 2 por projeto, o que permite intervalos de testes de verificação mais longos do que o sistema anterior

O impacto:

Embora a engenharia do novo sistema tivesse que ser realizada no local, a Istec apresentou uma solução rápida para substituir as placas BN3500 pelo SpeedSys 200 sem a necessidade de grandes mudanças na infraestrutura. A instalação do SpeedSys 200 abrange todas as funções essenciais do sistema anterior. Quaisquer pequenos problemas que ocorreram foram rapidamente identificados e resolvidos por nossa equipe. Com a ajuda da Istec, a AVR conseguiu dar partida na turbina com a nova configuração do SpeedSys 200 apenas alguns dias após identificar o mau funcionamento das placas de supervelocidade da Bently Nevada.