پیشگیری از افزایش بیش از حد سرعت ماشین‌آلات دوار: سیستم حفاظت سه کانالهٔ وودوارد پروتک ۲۰۳

افزایش سرعت لزوماً همیشه با یک خرابی بزرگ آغاز نمی‌شود. گاهی اوقات این پدیده از چیزی به ظاهر معمولی مانند باز شدن قطع‌کنندهٔ ژنراتور، از دست رفتن بار کمپرسور یا واکنش کُند دریچهٔ کنترلی آغاز می‌شود. وودوارد پروتک ۲۰۳ برای آن لحظهٔ حیاتی طراحی شده است و هنگامی که کنترل عادی سرعت دیگر کافی نیست، لایه‌ای مستقل از محافظت سه‌کاناله ارائه می‌دهد.

۰۱ هنگامی که کنترل عادی سرعت دیگر تحت کنترل نیست

تصور کنید یک توربین ژنراتور با سرعت اسمی و به‌طور پایدار در حال کار است. ناگهان قطع‌کنندهٔ ژنراتور باز می‌شود و بار الکتریکی ناپدید می‌گردد، اما بخار برای چند لحظهٔ دیگر وارد توربین ادامه می‌یابد. با کاهش مقاومت روی شفت، روتور شروع به شتاب‌گیری می‌کند.

سرعت‌سنج باید تأمین بخار را کاهش داد و دستگاه را دوباره تحت کنترل درآورد. در اکثر موارد، این کار انجام می‌شود. اما اگر سیستم تنظیم‌کنندهٔ سرعت، عملگر، سیگنال سرعت یا شیر کنترلی بخشی از مشکل اصلی باشند، لایهٔ دیگری از حفاظت باید فعال شود.

سرعت روتور اهمیت دارد، زیرا تنش گریز از مرکز به‌سرعت هنگام شتاب‌گیری دستگاه افزایش می‌یابد. پره‌های توربین، شفت‌ها، اتصال‌دهنده‌ها و سایر قطعات چرخان برای تحمل محدودیت‌های مکانیکی خاصی طراحی شده‌اند. پس از عبور از این محدودیت‌ها، پیامدها می‌تواند از آسیب به یاتاقان‌ها و تغییر شکل دائمی شفت تا جداشدن پره‌ها یا خرابی کامل تجهیزات متغیر باشد.

سیستم ProTech 203 سرعت را به‌صورت جداگانه از سیستم اصلی تنظیم‌کنندهٔ سرعت نظارت می‌کند. هنگامی که روتور به سطح قطع برنامه‌ریزی‌شده برسد، دستور خاموش‌کردن ارسال می‌شود. بسته به نحوهٔ نصب، این دستور ممکن است شیر قطع بخار را ببندد، جریان سوخت را قطع کند، سولنوئید را از برق خارج کند یا مدار اضطراری خاموش‌کردن نیروگاه را فعال کند.

تفاوت بین کنترل و حفاظت اهمیت دارد. سیستم نظارتی عملیات معمولی را مدیریت می‌کند. سیستم ProTech 203 در پاسخ به شرایط غیرطبیعی که کنترل معمولی نتوانسته آن را مهار کند، واکنش نشان می‌دهد. حفظ استقلال این دو عملکرد، احتمال اینکه یک عیب منجر به ازکارافتادن هم تنظیم سرعت و هم حفاظت اضطراری شود را کاهش می‌دهد.

02چرا سیستم ProTech 203 به سه کانال متکی است

یک سنسور سرعت تکی می‌تواند سال‌ها خواندن دقیقی ارائه دهد. اما ممکن است اتصال آن شل شود، کابل آن آسیب ببیند، فاصله تشخیصی نادرست باشد یا سیگنال آن ناپایدار گردد. اگر کل تصمیم حفاظتی بر اساس آن یک اندازه‌گیری تنها بستگی داشته باشد، یک عیب موضعی ممکن است یا ماشین را بدون ضرورت متوقف کند یا یک رویداد واقعی افزایش سرعت را پنهان سازد.

سیستم ProTech 203 از سه بخش نظارتی جداگانه استفاده می‌کند: کانال‌های A، B و C . هر کانال سیگنال سنسور مغناطیسی را به‌صورت مستقل دریافت می‌کند، سرعت روتور را محاسبه می‌کند و نتیجه را با مقدار تنظیم‌شده قطع مقایسه می‌کند.

برای بهره‌برداران، این روش ترتیبی منطقی و متعادل ارائه می‌دهد. اگر یک کانال مقدار غیرعادی گزارش دهد در حالی که دو کانال دیگر پایدار باقی بمانند، دستگاه لزوماً به دلیل یک سیگنال مشکوک بلافاصله خاموش نمی‌شود. تیم نگهداری می‌تواند کانال تحت تأثیر را بررسی کند.

اگر دو کانال به رسیدن سرعت قطع پی ببرند، سیستم حفاظتی این رویداد را واقعی می‌پندارد و فرآیند خاموش‌سازی را آغاز می‌کند. بنابراین حفاظت همچنان در دسترس است حتی اگر یکی از کانال‌ها خراب شده یا در حال تعمیر باشد.

مقایسه کانال‌ها در طول نگهداری دوره‌ای نیز مفید است. اگر کانال B شروع به نشان دادن سرعتی متفاوت از کانال‌های A و C کند، تکنسین‌ها راهنمای عملی دریافت می‌کنند. آن‌ها می‌توانند قبل از اینکه مشکل جدی‌تر شود، فاصله سنسور و چرخ‌دنده سنجش ، زره کابل، اتصال به زمین و اتصالات ترمینال را بررسی کنند.

سه کانال به‌طور خودکار تضمین‌کنندهٔ واقعی بودن افزونگی نیستند. اگر هر سه کابل دریافت‌کننده از یک مجرای آسیب‌دیده عبور کنند، یک حادثه ممکن است بر تمام سیگنال‌ها تأثیر بگذارد. کیفیت نصب به اندازهٔ منطق رأی‌گیری درون ماژول اهمیت دارد.

03سیستم قطع باید به‌عنوان یک زنجیرهٔ کامل عمل کند.

پروتک ۲۰۳ می‌تواند با توربین‌های بخار، توربین‌های گازی، توربین‌های آبی، موتورهای رفت‌وبرگشتی و توربوافشاردها و سایر ماشین‌آلات پرسرعت استفاده شود. این ماشین‌آلات معمولاً در نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها، کارخانه‌های شیمیایی، کارخانه‌های فولاد، کارخانه‌های کاغذ و نصب‌های دریایی یافت می‌شوند.

یک کاربرد قابل‌اطمینان از تنظیم قطع آغاز می‌شود. این مقدار نمی‌تواند به‌سادگی از ماشین دیگری کپی شود. مهندسان باید سرعت عادی کارکرد، حد مکانیکی تعیین‌شده توسط سازنده، رفتار پیش‌بینی‌شدهٔ رد بار، پاسخ گاورنر، شتاب روتور و زمان مورد نیاز برای عمل‌کرد دستگاه نهایی قطع را در نظر بگیرند.

اندازه‌گیری سرعت نیز نیازمند توجه دقیق است. فاصلهٔ الکترومغناطیسی باید صحیح باشد، قطعهٔ حسگر باید در شرایط خوبی قرار داشته باشد و سیگنال باید در کل محدودهٔ کاری پایدار باقی بماند. زره‌پوشی، اتصال به زمین، مسیریابی کابل‌ها و وضعیت ترمینال‌ها می‌توانند همه بر اندازه‌گیری تأثیر بگذارند.

در زمان راه‌اندازی باید یک کانال را در هر مرحله آزمایش کرد، سپس قبل از تأیید عملکرد کامل رأی‌گیری . تکنسین‌ها باید تأیید کنند که هر کانال به‌درستی سرعت را اندازه‌گیری می‌کند، نقطهٔ قطع مورد نظر را تشخیص می‌دهد و در تصمیم‌گیری ۲ از ۳ لازم شرکت می‌کند.

آزمایش زمانی پایان نمی‌یابد که چراغ قطع روی پنل جلو ظاهر شود. این نشانه نشان می‌دهد ماژول تصمیمی گرفته است، اما اثباتی بر این نیست که دستگاه متوقف خواهد شد. هرجا که رویه‌های کارخانه اجازه می‌دهند، آزمایش باید شامل رلهٔ خروجی و دستگاه نهایی خاموش‌کننده باشد .

برای نصب‌های موجود، اطلاعات دقیق مدل، نقشه‌های سیم‌کشی، سوابق تنظیمات، نتایج آزمون و قطعات یدکی سازگان‌دار می‌توانند در طول قطعی برق، زمان ارزشمندی را ذخیره کنند. هرگونه تغییر در گاورنور، آرایش سنسورها، مدار رله یا مکانیزم خاموش‌کننده باید با بازبینی حلقهٔ کامل حفاظتی همراه باشد. حلقهٔ کامل حفاظتی .

04مدل‌های محصول مرتبط موجود از شرکت اِوولو اتومیشن

ترتیب ستون‌ها: وودوارد، بنتلی نوادا و امرسون. فقط شماره‌های مدل.

وودوارد پروتک ۲۰۳ اصلی روشن برای حفاظت فراهم می‌کند: سه اندازه‌گیری مستقل سرعت و تصمیم‌گیری قطع دو از سه و خروجی که انرژی را از دستگاه حذف می‌کند. قدرت واقعی آن زمانی آشکار می‌شود که کنترلر با مهندسی خوب، نصب دقیق و آزمایشی که تا دستگاه خاموش‌کننده نهایی ادامه دارد، پشتیبانی شود.

منابع منبع

۱. سیستم حفاظت از سرعت بیش از حد Woodward ProTech 203، دفترچه راهنما ۸۵۲۰۱
https://www.woodward.com/products/wp-content/uploads/sites/3/2024/08/85201_NEW.pdf

۲. سیستم حفاظت از سرعت بیش از حد Woodward ProTech 203، دفترچه راهنما ۸۵۱۹۵
https://www.woodward.com/products/wp-content/uploads/sites/3/2024/08/85195_NEW.pdf