فهم مستويات الرحلة
التعريف: ما هو مستوى الرحلة؟
مستوى الرحلة (وتسمى أيضًا نقطة ضبط الإغلاق أو الرحلة الطارئة أو الإنذار الحرج) هي أعلى نقطة اهتزاز أو حدّ الشرط في أنظمة حماية الآلات، والذي عند تجاوزه، يُفعّل تلقائيًا إيقاف تشغيل المعدات في حالات الطوارئ لمنع حدوث أضرار كارثية. تُضبط مستويات التعطل عادةً عند سعات اهتزازية حيث يُعرّض استمرار التشغيل الجهاز لخطر التلف السريع الذي لا رجعة فيه أو يُشكّل مخاطر على السلامة. على عكس المستويات الأدنى مستويات الإنذار التي تخطر المشغلين، ومستويات الرحلة تنفذ إجراءات وقائية تلقائية، مما يؤدي إلى إزالة عملية اتخاذ القرار البشري من المسار الحرج عندما تكون كل ثانية مهمة.
تعد مستويات الرحلة إلزامية للآلات التوربينية الحرجة بموجب API 670 ومعايير السلامة الأخرى، حيث تمثل خط الدفاع الأخير لمنع الأعطال الكارثية التي يمكن أن تدمر معدات بقيمة ملايين الدولارات، أو تسبب إصابات، أو تخلق إصدارات بيئية.
تحديد مستويات الرحلة
بناءً على عتبات الضرر
- ضبط أسفل الاهتزاز مما يسبب ضررًا فوريًا
- عادةً 10-20× خط الأساس أو أعلى منطقة ISO D
- حساب الموافقات (رحلة مسبار القرب قبل الاتصال)
- ضع في اعتبارك حدود تحمل الحمل
- عامل في هوامش الأمان
إرشادات API 670
للآلات التوربينية:
- رحلة اهتزاز العمود: عادةً 25 مل (635 ميكرومتر) من الذروة إلى الذروة
- غلاف المحمل: عادةً ما تكون السرعة 0.5-0.6 بوصة/ثانية (12-15 مم/ثانية)
- يجب أن يتم التصويت عليه من قبل شخصين (موافقة اثنين من أجهزة الاستشعار المستقلة)
- تأخير الوقت عادة < 1-5 ثواني
العوامل الخاصة بالآلة
- الموافقات: رحلة قبل اتصال الدوار بالأختام أو الجزء الثابت
- حدود التحمل: فشل الحمل تحت عتبة المحمل
- البيانات التاريخية: الاهتزاز في حالات الفشل السابقة
- توصيات الشركة المصنعة: مواصفات OEM إذا كانت متوفرة
مستوى الرحلة مقابل أجهزة الإنذار الأخرى
| مستوى | القيمة النموذجية | فعل | الجدول الزمني |
|---|---|---|---|
| يُحذًِر | 2 × خط الأساس | يفتش | أسابيع إلى أشهر |
| Warning | 4 × خط الأساس | صيانة الخطة | 1-4 أسابيع |
| خطر | 8 × خط الأساس | إصلاح عاجل | أيام |
| رحلة | 12-15× خط الأساس | الإغلاق التلقائي | فوري (بالثواني) |
متطلبات التنفيذ
الأجهزة
- أجهزة الاستشعار المثبتة بشكل دائم (غير مرتبطة بالمسار)
- أجهزة مراقبة مخصصة مع إمكانية إيقاف التشغيل
- أجهزة استشعار زائدة عن الحاجة للرحلات الحرجة (التصويت 2 من 2 أو 2 من 3)
- مصدر طاقة موثوق به (نسخة احتياطية من UPS)
- إمكانية إيقاف التشغيل السلكي بشكل مستقل عن البرنامج
تكامل أنظمة السلامة
- الاتصال بنظام أمان DCS/PLC
- دوائر الرحلة الزائدة
- تصميم آمن من الفشل (فشل المستشعر يسبب التعثر أو الإنذار)
- الاختبار المنتظم لوظيفة الرحلة
- تصنيف مستوى سلامة السلامة (SIL) للتطبيقات الحرجة للسلامة
وقت الاستجابة
- الكشف عن بدء إيقاف التشغيل: < 1 ثانية نموذجية
- إجمالي وقت الإغلاق: يعتمد على المعدات (من الثواني إلى الدقائق)
- يجب أن تكون سريعة بما يكفي لمنع الضرر
- تحقيق التوازن بين السرعة ومنع الرحلات غير الضرورية
إدارة فعاليات الرحلات
عندما تحدث الرحلة
- مباشر: يتم إيقاف تشغيل الجهاز تلقائيًا
- إنذار: تم إخطار المشغلين بحالة الرحلة وسببها
- التقاط البيانات: تم حفظ بيانات الاهتزاز قبل/أثناء الرحلة
- تحقيق: تحديد السبب الجذري
- الإغلاق: منع إعادة التشغيل حتى يتم مسحه
إجراءات ما بعد الرحلة
- فحص المعدات بحثًا عن أي ضرر
- تحليل بيانات الاهتزاز المحفوظة
- تحديد الخطأ الذي تسبب في الرحلة
- إصلاح المشكلة المحددة
- التحقق من أن نقطة ضبط الرحلة كانت مناسبة
- توثيق الحدث والدروس المستفادة
إعادة ضبط الرحلة
- يتطلب إعادة الضبط يدويًا (وليس تلقائيًا)
- التحقق من السبب الذي تم معالجته
- تفويض لإعادة التشغيل
- تم الانتهاء من فحص ما بعد الرحلة
منع التعثر الكاذب
اختيار نقطة الضبط المناسبة
- مرتفع بما يكفي لتجنب الرحلات المزعجة
- منخفضة بما يكفي لحماية المعدات
- نموذجي: هامش 20-30% أعلى من إنذار الخطر
- حساب الاهتزازات العابرة أثناء بدء التشغيل
تأخيرات زمنية
- التأخير القصير (1-5 ثواني) يؤكد الحالة المستدامة
- يمنع الرحلات من الارتفاعات اللحظية
- يجب أن تكون قصيرة بما يكفي للحماية
- الموازنة بين منع الرحلات المزعجة وسرعة الاستجابة
منطق التصويت
- يتطلب الأمر موافقة مستشعرين (2 من 2)
- أو اثنين من ثلاثة أجهزة استشعار (تصويت 2 من 3)
- يمنع فشل المستشعر الفردي من الرحلة الخاطئة
- يزيد من الموثوقية
الاختبار والتحقق
الاختبار الوظيفي
- اختبار دوري لوظيفة الرحلة (الحد الأدنى سنويًا)
- محاكاة الاهتزاز العالي أو حقن إشارة الاختبار
- التحقق من تنفيذ عملية إيقاف التشغيل بشكل صحيح
- اختبار جميع القنوات الزائدة
- نتائج اختبار الوثيقة
معايرة
- أجهزة الاستشعار معايرة بانتظام
- تم التحقق من نقاط ضبط الرحلة
- تم قياس وقت استجابة النظام
- تم اختبار جميع المكونات في سلسلة الرحلة
السياق التنظيمي والمعايير
API 670
- رحلة اهتزاز إلزامية للآلات التوربينية > 10,000 حصان
- يحدد نقاط الضبط ومنطق التصويت والاختبار
- معيار الصناعة للمعدات الحيوية
معايير أنظمة السلامة
- IEC 61508 (السلامة الوظيفية)
- IEC 61511 (سلامة صناعة العمليات)
- تصنيفات SIL لأنظمة الرحلة
تُمثل مستويات التعطل الحد الأقصى للحماية في أنظمة مراقبة الآلات، حيث تُوقف المعدات تلقائيًا عند وجود اهتزاز يُشير إلى عطل كارثي وشيك. يضمن الضبط الصحيح لمستوى التعطل، والتنفيذ باستخدام أجهزة موثوقة وفعّالة، والاختبارات الدورية، والتكامل مع أنظمة السلامة، أن يعمل خط الدفاع الأخير هذا بكفاءة لمنع تلف المعدات وحوادث السلامة في الآلات الدوارة عالية القيمة والحيوية.