Türbinler, pompalar ve kompresörler gibi dönen makineler sürekli olarak büyük mekanik kuvvetlere maruz kalır. Bu makinelerin çoğu proses için kritik öneme sahip olduğundan, arızaları önlemek amacıyla koruma ve/veya izleme işlevlerine sahip sistemler uygulanır. Bu makalede, dönen makinelerde meydana gelebilecek birkaç yaygın hız kaynaklı arızayı ele alıyoruz.
Hız koruması
1. Aşırı Hız
Dönen makinelerin yapısı, “yapım hızı” olarak bilinen belirli bir dönme hızına dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Aşırı hız meydana geldiğinde, makinenin şaftı, makine yapısının dayanabileceğinden daha hızlı döner. Kuvvetler, dönme hızıyla birlikte katlanarak artar ve bu da parçaların gevşemesine neden olabilir. Bu durum, hem proses hem personel hem de çevre üzerinde felaket niteliğinde bir etkiye yol açabilir. Bu nedenle risk analizleri, çoğu durumda bir aşırı hız koruma sistemine sahip olmanın zorunlu olduğunu göstermektedir. Hız ölçümleri yoluyla dönme hızı (RPM) ölçülebilir. Aşırı hız koruma sistemi, makineye zarar gelmesini önlemek için dönme hızının belirli sınırlar içinde kalmasını sağlar. Önceden tanımlanmış sınır değerleri aşılırsa, makine derhal kapatılır (Şekil 1). Bu tür makine devre dışı kalma olaylarının çok kısa bir süre içinde gerçekleşmesi gerekir. Güncel makine yönergelerine (API 670) göre, aşırı hız koruma sistemlerinin tepki süresi 40 ms’den fazla olmamalıdır.
Aşırı hız, dönen makinelerin tüm operatörleri için en büyük korkudur. Zamanında müdahale edilmemesi veya aşırı hız koruma sisteminin arızalanması, türbin kanatlarının veya rotor parçalarının gevşemesine neden olabilir. En kötü durumda, bu parçalar türbin gövdesini delip geçer, personel güvenliğini tehlikeye atar ve türbin tarafından çalıştırılan ekipmana büyük hasar verir.
2. Hızlanma
Dönen bir makinenin çok hızlı ivmelenmesi, mevcut aşırı hız koruma sistemine rağmen makinenin aşırı hıza çıkmasına neden olarak tehlikeli bir durum yaratabilir. İvme hızına bağlı olarak, makinenin tahrik ünitesinin durdurulması, dönme hızında hemen bir azalmaya yol açmayacaktır. Büyük kuvvetler nedeniyle, tahrik ünitesi durdurulduktan kısa bir süre sonra hız hatta artabilir. Maksimum tolere edilebilir dönme hızının %110’luk sınır değerine ulaşıldığında aşırı hız koruma sistemi devreye girdiğinde bile, belirli bir derecede hızlanma, biriken hızın izin verilen %110’u aşmasına neden olabilir (Şekil 2). Bu şekilde makine yine de kritik bir dönme hızına ulaşır ve sonuç olarak hasar meydana gelir.
Bir döner makinenin çalıştırılması sırasında, mevcut enerjiye bağlı olarak, makine hızlanma açısından korunmalıdır. Aşırı hız korumasından farklı olarak, hızlanma koruması sadece devir sayısına (RPM) değil, önceden belirlenmiş bir zaman aralığı içindeki devir sayısındaki artışa da bakar. Hız sensörleri aşırı bir hızlanma artışı tespit ettiğinde, koruma sistemi türbini devre dışı bırakır.
Makine hızlanma açısından korunmadığında yine de aşırı hıza ulaşacaktır. Aşırı hız koruma sistemi, aşırı bir hızlanma artışı sırasında makineyi zamanında durduramaz.
Hız izleme
3. Ters dönüş
Proses basıncı nedeniyle, kompresörü tahrik eden türbin çalışmıyorken kompresörün yanlış yönde dönmesi söz konusu olabilir. Buna ters dönüş denir. Bu basınç, emme vanasının düzgün kapanmaması ve sızıntıya yol açması nedeniyle ortaya çıkabilir. Kompresörün bu durumdayken türbin çalıştırıldığında, hasara yol açacaktır. Ters dönüş sonucu oluşan basınç ile türbinden gelen basınç birbirini dengeler; bu durum, örneğin kaplini hasar görebilir. Bu durum genellikle maddi zarara yol açar, ancak personel ve çevre için doğrudan bir tehlike oluşturmaz.
4. Durma/yavaş hareket
turnaround/bakım çalışmalarına başlanmadan önce türbinin gerçekten durmuş olması önemlidir. Sonuçta, türbin hâlâ yavaşça dönüyorken bakım çalışmalarına başlanması durumunda, türbinin muazzam kütlesi tehlikeli durumlara yol açabilir. Bunu izlemek için, türbin kapatma süreci sırasında çok düşük bir hızda çalıştığı için hız ölçümleri normal hız ölçümlerinden daha uzun bir süre boyunca yapılmalıdır.
5. Düşük Hız
Düşük hız, aşırı hızın tam tersidir, ancak daha az kritik bir arızadır. Bir sürecin çalışmaya devam edebilmesi için, tesisin minimum devir sayısını (RPM) koruması gerekir. Süreç, daha düşük bir devir sayısıyla artık sürdürülemez. Düşük hız, üretim sürecinin kesintiye uğraması nedeniyle son derece istenmeyen bir durum olsa da, aşırı hız kadar felaket niteliğinde bir etkiye sahip değildir. Sürecin çalışmaya devam etmesi için gerekli minimum devir sayısına (RPM) ulaşıldığında bir alarmın tetiklenmesi için sınır değerleri ayarlanabilir. Bu, operatörün düşük devrin oluşmasını önlemesine olanak tanır. Düşük devir ölçümleri, örneğin bir jog motorunun çalıştırılabileceğini belirtmek için de kullanılabilir.
Istec donanımı
SpeedSys 200, SIL 2 sertifikalı bir aşırı hız koruma sistemidir. Gelişmiş kendi kendini izleme özelliğine sahip sağlam tasarımı, galvanik olarak ayrılmış giriş ve çıkışları ve tasarım bazlı sertifikasyonu, piyasada öne çıkan üst düzey bir ürün oluşturur. Temel güvenlik işlevlerine odaklanılması, kullanımı ve bakımı kolay, çok uzun test aralıklarına sahip bir sistem ortaya çıkarır.
SpeedSys 200 hakkında daha fazla bilgi edinin »
Aşırı hız koruma sistemlerini test etmek ve doğrulamak için Istec, IST-101 Frekans Jeneratörünü geliştirmiştir. Bu araç, hız sinyallerini simüle eder; bu sayede, gerçek bir aşırı hız durumu yaratmadan bir koruma sisteminin devreye girme fonksiyonu tam olarak test edilebilir.
IST-101 Frekans Jeneratörü hakkında daha fazla bilgi edinin »
