Πρόληψη υπερβολικής ταχύτητας περιστρεφόμενων μηχανημάτων: Η τρικαναλική προστασία του Woodward ProTech 203

Η υπερταχύτητα δεν αρχίζει πάντα με μία σημαντική βλάβη. Μερικές φορές αρχίζει με κάτι τόσο συνηθισμένο όσο ένας ανοικτός διακόπτης γεννήτριας, η απώλεια φορτίου συμπιεστή ή μία βαλβίδα ελέγχου που αντιδρά υπερβολικά αργά. Woodward ProTech 203 σχεδιάστηκε γι’ αυτήν την κρίσιμη στιγμή, παρέχοντας ένα ανεξάρτητο τρικαναλικό επίπεδο προστασίας όταν ο κανονικός έλεγχος ταχύτητας δεν επαρκεί πλέον.

01Όταν ο Κανονικός Έλεγχος Ταχύτητας Δεν Είναι Πλέον Υπό Έλεγχο

Φανταστείτε μία τουρμπογεννήτρια που λειτουργεί σταθερά στην ονομαστική της ταχύτητα. Ο διακόπτης της γεννήτριας ανοίγει ξαφνικά και το ηλεκτρικό φορτίο εξαφανίζεται, αλλά η ατμός συνεχίζει να εισέρχεται στην τουρμπίνα για ακόμη λίγα δευτερόλεπτα. Με μικρότερη αντίσταση στον άξονα, ο δρομέας αρχίζει να επιταχύνεται.

Ο ρυθμιστής πρέπει να μειωθεί η παροχή ατμού και να επανέλθει η μηχανή υπό έλεγχο. Στην πλειοψηφία των περιπτώσεων, αυτό συμβαίνει. Ωστόσο, εάν ο ρυθμιστής, ο ενεργοποιητής, το σήμα ταχύτητας ή η βαλβίδα ελέγχου αποτελούν μέρος του αρχικού προβλήματος, πρέπει να λειτουργήσει ένα επιπλέον επίπεδο προστασίας.

Η ταχύτητα του δρομέα έχει σημασία, επειδή η φυγόκεντρη τάση αυξάνεται γρήγορα καθώς η μηχανή επιταχύνεται. Τα πτερύγια της τουρμπίνας, οι άξονες, οι συζεύξεις και άλλα περιστρεφόμενα εξαρτήματα έχουν σχεδιαστεί για συγκεκριμένα μηχανικά όρια. Μόλις υπερβούν αυτά τα όρια, οι συνέπειες μπορούν να κυμαίνονται από ζημιά στα κουλονιά και μόνιμη παραμόρφωση του άξονα μέχρι απελευθέρωση πτερυγίων ή πλήρη αποτυχία του εξοπλισμού.

Το ProTech 203 παρακολουθεί την ταχύτητα ξεχωριστά από τον κύριο ρυθμιστή. Όταν ο δρομέας φτάσει στο προγραμματισμένο επίπεδο απενεργοποίησης, εκπέμπει εντολή απενεργοποίησης. Ανάλογα με την εγκατάσταση, αυτή η εντολή μπορεί να κλείσει μια βαλβίδα απενεργοποίησης ατμού, να διακόψει τη ροή καυσίμου, να απενεργοποιήσει έναν ηλεκτρομαγνητικό διακόπτη ή να ενεργοποιήσει το κύκλωμα επείγουσας απενεργοποίησης του εργοστασίου.

Η διάκριση μεταξύ ελέγχου και προστασίας είναι σημαντική. Ο ρυθμιστής διαχειρίζεται τη συνηθισμένη λειτουργία. Το ProTech 203 αντιδρά σε μια ανώμαλη κατάσταση που ο συνηθισμένος έλεγχος απέτυχε να περιορίσει. Η διατήρηση αυτών των λειτουργιών ανεξάρτητων μειώνει την πιθανότητα ένα μόνο σφάλμα να απενεργοποιήσει τόσο τη ρύθμιση της ταχύτητας όσο και την έκτακτη προστασία.

02Γιατί το ProTech 203 βασίζεται σε τρεις κανάλια

Ένας μοναδικός αισθητήρας ταχύτητας μπορεί να παρέχει ακριβή μετρήσεις για χρόνια. Μπορεί επίσης να αναπτύξει χαλαρή επαφή, κατεστραμμένο καλώδιο, εσφαλμένο κενό αίσθησης ή ασταθές σήμα. Εάν η ολόκληρη απόφαση προστασίας εξαρτάται από αυτήν τη μοναδική μέτρηση, ένα απομονωμένο σφάλμα μπορεί είτε να σταματήσει αναίτια τη μηχανή είτε να κρύψει μια πραγματική υπερταχύτητα.

Το ProTech 203 χρησιμοποιεί τρεις ξεχωριστές ενότητες παρακολούθησης: τα κανάλια A, B και C . Κάθε κανάλι λαμβάνει το δικό του σήμα μαγνητικού αισθητήρα , υπολογίζει την ταχύτητα του δρομέα και συγκρίνει το αποτέλεσμα με την προκαθορισμένη τιμή ενεργοποίησης.

Για τους χειριστές, αυτή η διάταξη προσφέρει μια λογική συμβιβαστική λύση. Εάν ένα κανάλι αναφέρει μια ανώμαλη τιμή ενώ τα άλλα δύο παραμένουν σταθερά, η μηχανή δεν χρειάζεται να σταματήσει αμέσως λόγω ενός αμφίβολου σήματος. Η ομάδα συντήρησης μπορεί να ερευνήσει το επηρεασμένο κανάλι.

Εάν δύο κανάλια ανιχνεύσουν ότι έχει επιτευχθεί η ταχύτητα ενεργοποίησης, το σύστημα προστασίας θεωρεί το γεγονός αυθεντικό και ενεργοποιεί τη διακοπή λειτουργίας. Η προστασία παραμένει συνεπώς διαθέσιμη ακόμη και όταν ένα κανάλι έχει αποτύχει ή βρίσκεται σε συντήρηση.

Η σύγκριση καναλιών είναι επίσης χρήσιμη κατά την τακτική συντήρηση. Εάν το κανάλι B αρχίσει να εμφανίζει διαφορετική ταχύτητα από τα κανάλια A και C, οι τεχνικοί έχουν μια πρακτική υπόδειξη. Μπορούν να ελέγξουν το διάκενο ανίχνευσης και τον αισθητήρα κίνησης , τη θώρακα του καλωδίου, τη γείωση και τις συνδέσεις των ακροδεκτών προτού το πρόβλημα επιδεινωθεί.

Τρεις διαύλους δεν εγγυώνται αυτόματα πραγματική αντιστάθμιση. Εάν όλα τα τρία καλώδια ανίχνευσης διέρχονται από τον ίδιο βλαβώδη αγωγό, ένα μόνο συμβάν μπορεί να επηρεάσει κάθε σήμα. Η ποιότητα της εγκατάστασης έχει την ίδια σημασία με τη λογική ψηφοφορίας εντός του μοντέλου.

03Το Σύστημα Απενεργοποίησης Πρέπει να Λειτουργεί ως Μία Ολοκληρωμένη Αλυσίδα

Το ProTech 203 μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ατμοστρόβιλους, αεριοστρόβιλους, υδροστρόβιλους, εμβολοφόρους κινητήρες και τουρμποδιαστολείς και άλλες υψηλής ταχύτητας μηχανές. Αυτές οι μηχανές συναντώνται συχνά σε εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, εργοστάσια αποστάξεως, χημικά εργοστάσια, χαλυβουργίες, εγκαταστάσεις παραγωγής χαρτιού και ναυτικές εγκαταστάσεις.

Μία αξιόπιστη εφαρμογή αρχίζει με τη ρύθμιση απενεργοποίησης . Η τιμή δεν μπορεί απλώς να αντιγραφεί από μία άλλη μηχανή. Οι μηχανικοί πρέπει να λάβουν υπόψη την κανονική ταχύτητα λειτουργίας, το μηχανικό όριο του κατασκευαστή, την αναμενόμενη συμπεριφορά κατά την απώλεια φορτίου, την απόκριση του ρυθμιστή, την επιτάχυνση του δρομέα και τον χρόνο που απαιτείται για τη λειτουργία της τελικής συσκευής απενεργοποίησης.

Η μέτρηση της ταχύτητας αξίζει επίσης προσεκτικής προσοχής. Το κενό μαγνητικής ανίχνευσης πρέπει να είναι σωστή, το αισθητήριο γρανάζι πρέπει να βρίσκεται σε καλή κατάσταση και το σήμα πρέπει να παραμένει σταθερό σε όλο το εύρος λειτουργίας. Η θώρακα, η γείωση, η διαδρομή των καλωδίων και η κατάσταση των ακροδεκτών μπορούν όλα να επηρεάσουν τη μέτρηση.

Κατά την εκκίνηση πρέπει να δοκιμαστεί ένα κανάλι τη φορά, προτού επαληθευτεί η πλήρης λειτουργία ψηφοφορίας . Οι τεχνικοί πρέπει να επιβεβαιώσουν ότι κάθε κανάλι μετρά σωστά την ταχύτητα, ανιχνεύει το προβλεπόμενο σημείο απενεργοποίησης και συμμετέχει στην απαιτούμενη απόφαση 2oo3.

Η δοκιμή δεν πρέπει να τελειώνει όταν εμφανιστεί μια λυχνία απενεργοποίησης στην εμπρόσθια πλάκα. Αυτή η ένδειξη αποδεικνύει ότι το μόντουλ έλαβε μια απόφαση, αλλά δεν αποδεικνύει ότι η μηχανή θα σταματήσει. Όπου τα διαδικαστικά του εργοστασίου το επιτρέπουν, η δοκιμή πρέπει να περιλαμβάνει το ρελέ εξόδου και την τελική συσκευή απενεργοποίησης .

Για καθιερωμένες εγκαταστάσεις, οι σωστές πληροφορίες για το μοντέλο, τα διαγράμματα καλωδίωσης, τα αρχεία ρυθμίσεων, τα αποτελέσματα δοκιμών και τα συμβατά ανταλλακτικά μπορούν να εξοικονομήσουν πολύτιμο χρόνο κατά τη διάρκεια μιας διακοπής. Κάθε τροποποίηση του ρυθμιστή, της διάταξης των αισθητήρων, του κυκλώματος ρελέ ή του μηχανισμού απενεργοποίησης πρέπει να ακολουθείται από μια επανεξέταση του ολόκληρου βρόχου προστασίας .

04Σχετικά μοντέλα προϊόντων διαθέσιμα από την Evolo Automation

Σειρά στήλης: Woodward, Bently Nevada και Emerson. Μόνο αριθμοί μοντέλων.

Το Woodward ProTech 203 παρέχει μια σαφή αρχή προστασίας: τρεις ανεξάρτητες μετρήσεις ταχύτητας και μια απόφαση ενεργοποίησης με κριτήριο «δύο από τρεις» , και μια έξοδος που αφαιρεί ενέργεια από τη μηχανή. Η πραγματική της δύναμη εμφανίζεται όταν ο ελεγκτής υποστηρίζεται από καλή μηχανική σχεδίαση, προσεκτική εγκατάσταση και δοκιμές που εκτείνονται μέχρι την τελική συσκευή απενεργοποίησης.

Πηγές Αναφοράς

1. Σύστημα Προστασίας από Υπερταχύτητα Woodward ProTech 203, Εγχειρίδιο 85201
https://www.woodward.com/products/wp-content/uploads/sites/3/2024/08/85201_NEW.pdf

2. Σύστημα Προστασίας από Υπερταχύτητα Woodward ProTech 203, Εγχειρίδιο 85195
https://www.woodward.com/products/wp-content/uploads/sites/3/2024/08/85195_NEW.pdf