Ngăn chặn hiện tượng quay quá tốc độ ở máy móc quay: Bảo vệ ba kênh của thiết bị Woodward ProTech 203

Hiện tượng quá tốc không phải lúc nào cũng bắt đầu từ một sự cố lớn. Đôi khi nó khởi phát từ những tình huống bình thường như cầu dao máy phát bị mở, tải máy nén bị mất hoặc van điều khiển phản ứng quá chậm. Woodward ProTech 203 được thiết kế dành riêng cho khoảnh khắc then chốt này, cung cấp một lớp bảo vệ độc lập gồm ba kênh khi hệ thống điều khiển tốc độ thông thường không còn đủ khả năng kiểm soát.

01Khi Hệ Thống Điều Khiển Tốc Độ Thông Thường Không Còn Đủ Khả Năng Kiểm Soát

Hãy tưởng tượng một tổ máy tuabin – máy phát đang vận hành ổn định ở tốc độ định mức. Đột nhiên cầu dao máy phát mở ra và toàn bộ tải điện biến mất, trong khi hơi vẫn tiếp tục đi vào tuabin thêm vài giây nữa. Với lực cản trên trục giảm đi, rô-to bắt đầu tăng tốc.

Bộ điều tốc nên giảm lượng hơi cung cấp và đưa máy trở lại trạng thái kiểm soát. Trong hầu hết các trường hợp, điều này xảy ra. Tuy nhiên, nếu bộ điều tốc, bộ chấp hành, tín hiệu tốc độ hoặc van điều khiển là một phần của vấn đề ban đầu, thì một lớp bảo vệ khác phải đảm nhận vai trò này.

Tốc độ rô-to rất quan trọng vì ứng suất ly tâm tăng nhanh khi máy gia tốc. Các cánh tuabin, trục, khớp nối và các bộ phận quay khác được thiết kế để chịu đựng các giới hạn cơ học cụ thể. Khi những giới hạn này bị vượt quá, hậu quả có thể dao động từ hư hại bạc đạn và biến dạng vĩnh viễn của trục cho đến việc cánh tuabin bật ra hoặc toàn bộ thiết bị bị hỏng hoàn toàn.

ProTech 203 giám sát tốc độ một cách độc lập so với bộ điều tốc chính. Khi rô-to đạt tới mức ngắt được lập trình sẵn, thiết bị sẽ gửi lệnh tắt máy. Tùy theo cách lắp đặt, lệnh này có thể đóng van ngắt hơi, cắt dòng nhiên liệu, ngắt điện cuộn solenoid hoặc kích hoạt mạch tắt khẩn cấp của nhà máy.

Sự phân biệt giữa điều khiển và bảo vệ là rất quan trọng. Bộ điều tốc quản lý hoạt động thường xuyên. ProTech 203 phản ứng với tình trạng bất thường mà hệ thống điều khiển thông thường không thể khống chế được. Việc giữ hai chức năng này độc lập giúp giảm thiểu khả năng một lỗi duy nhất làm mất hiệu lực cả việc điều chỉnh tốc độ lẫn bảo vệ khẩn cấp.

02Tại sao ProTech 203 dựa vào ba kênh

Một cảm biến tốc độ đơn lẻ có thể cung cấp giá trị đo chính xác trong nhiều năm. Tuy nhiên, nó cũng có thể gặp phải các sự cố như đầu nối lỏng, cáp bị hư hỏng, khe cảm biến không đúng hoặc tín hiệu không ổn định. Nếu toàn bộ quyết định bảo vệ phụ thuộc vào phép đo duy nhất đó, thì một lỗi cục bộ có thể dẫn đến việc dừng máy một cách không cần thiết hoặc che giấu một sự kiện quá tốc thực sự.

ProTech 203 sử dụng ba phần giám sát riêng biệt: kênh A, kênh B và kênh C . Mỗi kênh nhận tín hiệu riêng từ cảm biến từ tính , tính toán tốc độ rô-to và so sánh kết quả với ngưỡng ngắt đã cấu hình.

Đối với người vận hành, bố trí này mang lại một giải pháp dung hòa hợp lý. Nếu một kênh báo giá trị bất thường trong khi hai kênh còn lại vẫn ổn định, máy móc không cần phải dừng hoạt động ngay lập tức chỉ vì một tín hiệu đáng nghi ngờ. Đội bảo trì có thể điều tra kênh bị ảnh hưởng.

Nếu hai kênh phát hiện tốc độ ngắt đã đạt tới, hệ thống bảo vệ coi sự kiện này là thật và khởi động quy trình dừng máy. Do đó, chức năng bảo vệ vẫn sẵn sàng hoạt động ngay cả khi một kênh đã hỏng hoặc đang được bảo trì.

So sánh giữa các kênh cũng hữu ích trong bảo trì định kỳ. Nếu kênh B bắt đầu cho giá trị tốc độ khác biệt so với kênh A và kênh C, kỹ thuật viên sẽ có manh mối thực tế để điều tra. khe hở cảm biến và bánh răng cảm ứng , lớp chắn cáp, nối đất và các điểm nối đầu cuối trước khi sự cố trở nên nghiêm trọng hơn.

Ba kênh không tự động đảm bảo tính dư thừa thực sự. Nếu cả ba cáp cảm biến đều đi qua cùng một ống dẫn bị hư hỏng, một sự cố duy nhất có thể ảnh hưởng đến mọi tín hiệu. Chất lượng lắp đặt quan trọng ngang bằng với logic bỏ phiếu bên trong mô-đun.

03Hệ thống ngắt hoạt động phải vận hành như một chuỗi hoàn chỉnh

ProTech 203 có thể sử dụng với tuabin hơi, tuabin khí, tuabin thủy lực, động cơ pít-tông và tuabin giãn nở , cũng như các loại máy tốc độ cao khác. Những máy này thường được tìm thấy tại các nhà máy điện, nhà máy lọc dầu, nhà máy hóa chất, nhà máy thép, nhà máy giấy và các hệ thống hàng hải.

Một ứng dụng đáng tin cậy bắt đầu từ giá trị cài đặt ngắt . Giá trị này không thể đơn giản sao chép từ một máy khác. Kỹ sư cần xem xét tốc độ vận hành bình thường, giới hạn cơ học do nhà sản xuất quy định, hành vi phản ứng khi mất tải, đáp ứng của bộ điều tốc, gia tốc roto và thời gian cần thiết để thiết bị ngắt cuối cùng hoạt động.

Việc đo tốc độ cũng đòi hỏi sự chú ý kỹ lưỡng. Khe hở cảm biến từ phải chính xác, bộ cảm biến phải ở trong tình trạng tốt và tín hiệu phải duy trì ổn định trong toàn bộ dải hoạt động. Việc che chắn, nối đất, đi dây cáp và tình trạng đầu nối đều có thể ảnh hưởng đến phép đo.

Việc hiệu chỉnh nên kiểm tra từng kênh một trước khi xác minh chức năng biểu quyết đầy đủ . Kỹ thuật viên cần xác nhận rằng mỗi kênh đọc tốc độ đúng, phát hiện đúng điểm ngắt mong muốn và tham gia vào quyết định 2-trên-3 (2oo3) theo yêu cầu.

Việc kiểm tra không được kết thúc ngay khi đèn ngắt xuất hiện trên bảng điều khiển phía trước. Chỉ báo này chứng tỏ module đã đưa ra quyết định, nhưng không chứng tỏ máy sẽ dừng lại. Bất cứ nơi nào quy trình nhà máy cho phép, việc kiểm tra nên bao gồm rơ-le đầu ra và thiết bị tắt máy cuối cùng .

Đối với các hệ thống đã được lắp đặt, thông tin mô hình chính xác, sơ đồ đấu nối, hồ sơ giá trị cài đặt, kết quả kiểm tra và phụ tùng thay thế tương thích có thể tiết kiệm thời gian quý báu trong trường hợp mất điện. Bất kỳ thay đổi nào đối với bộ điều tốc, bố trí cảm biến, mạch rơ-le hoặc cơ chế tắt khẩn cấp đều phải được kèm theo việc rà soát lại toàn bộ vòng bảo vệ. vòng bảo vệ toàn bộ .

04Các mô hình sản phẩm liên quan có sẵn từ Evolo Automation

Thứ tự cột: Woodward, Bently Nevada và Emerson. Chỉ ghi số hiệu mô hình.

Woodward ProTech 203 cung cap mot nguyen ly bao ve ro rang: ba do luong toc do doc lap va quyet dinh kich hoat theo nguyen tac hai tren ba , và đầu ra loại bỏ năng lượng khỏi máy. Sức mạnh thực sự của nó thể hiện rõ khi bộ điều khiển được hỗ trợ bởi kỹ thuật tốt, lắp đặt cẩn thận và kiểm tra bao quát đến thiết bị tắt khẩn cấp cuối cùng.

Tài liệu tham khảo nguồn

1. Hệ thống bảo vệ quá tốc Woodward ProTech 203, Hướng dẫn sử dụng 85201
https://www.woodward.com/products/wp-content/uploads/sites/3/2024/08/85201_NEW.pdf

2. Hệ thống bảo vệ quá tốc Woodward ProTech 203, Hướng dẫn sử dụng 85195
https://www.woodward.com/products/wp-content/uploads/sites/3/2024/08/85195_NEW.pdf