Razumijevanje sustava zaštite strojeva
Definicija: Što je zaštita strojeva?
Zaštita strojeva (također se naziva zaštita opreme ili zaštita stroja) odnosi se na sustave nadzora i upravljanja koji automatski otkrivaju opasne radne uvjete (vibracija prekoračenje sigurnih granica, previsoke temperature, abnormalni tlakovi) i izvršavanje zaštitnih radnji (alarmi, isključenja) kako bi se spriječila katastrofalna oštećenja opreme, sigurnosni rizici ili ispuštanja u okoliš. Zaštitni sustavi daju prioritet sprječavanju štete nad održavanjem proizvodnje, primjenjujući sigurnosne dizajne gdje kvarovi senzora ili napajanja uzrokuju sigurno isključenje, a ne nastavak rada.
Zaštita strojeva razlikuje se od praćenje stanja (koji prati stanje opreme za planiranje održavanja): zaštitni sustavi pružaju trenutni odgovor u hitnim slučajevima izvršavajući automatska isključivanja unutar nekoliko sekundi kada se prekorače kritični pragovi, dok praćenje stanja pruža rana upozorenja tijekom tjedana ili mjeseci za planirane intervencije.
Komponente zaštitnog sustava
Senzori (trajno instalirani)
- Sonde za mjerenje blizine mjerenje pomaka osovine
- Akcelerometri na kućištima ležajeva
- Temperaturni senzori (RTD, termoelementi)
- Pretvornici tlaka i protoka
- Aksijalni senzori položaja
- Obično redundantno (2 ili 3 senzora po mjerenju)
Nadzorni hardver
- Namjenski procesor zaštitnog sustava
- Obrada signala u stvarnom vremenu
- Logika glasanja (2 od 2 ili 2 od 3)
- Relejni izlazi za isključivanje
- Odvojeno od DCS/PLC-a radi neovisnosti
Logika isključivanja i aktuatori
- Ožičeni prekidači (ne samo softverski)
- Solenoidni ventili za isključivanje turbina
- Prekidači za motorne prekidače
- Sigurna izvedba (gubitak napajanja uzrokuje isključenje)
API 670 standard
Zahtjevi za turbostrojeve
Industrijski standard za zaštitu strojeva:
- Obavezno za turbostrojeve > 10.000 KS
- Određuje vrste i količine senzora
- Definira logiku glasanja i redundanciju
- Postavlja vremena odgode alarma i isključivanja
- Zahtijeva neovisnost od kontrole procesa
Tipična konfiguracija senzora (prema API 670)
- Radijalne vibracije: 2 seta XY sondi za približavanje (4 sonde po ležaju)
- Aksijalni položaj: 2 sonde za aksijalno pomicanje
- Keyphasor: 2-fazni referentni senzori
- Temperatura ležaja: 2 temperaturna senzora po ležaju
- Ukupno: Tipično 12-20 kanala po stroju
Zaštita u odnosu na praćenje stanja
| Aspekt | Praćenje stanja | Zaštitni sustav |
|---|---|---|
| Svrha | Rano otkrivanje grešaka za planiranje | Spriječite katastrofalnu štetu |
| Vrijeme odziva | Sati do tjedana | Sekunde |
| Pragovi | Niža (rano upozorenje) | Viša (neposredna opasnost) |
| Radnje | Obavijesti, radni nalozi | Automatsko isključivanje |
| Pouzdanost | Točnost je važna | Kritično za slučaj kvara |
| Redundancija | Izborno | Obavezno |
Integracija
- Moderni sustavi kombiniraju obje funkcije
- Isti senzori služe za zaštitu i CM
- Različite razine obrade i alarma
- Zaštitni putevi neovisni i ožičeni
Parametri zaštite
Vibration
- Pomak osovine: Mjerenje blizinske sonde, tipično putovanje 25 mil (635 µm) pp
- Brzina kućišta ležaja: Tipična brzina okidanja 12-15 mm/s
- Ubrzanje: Za zaštitu od visokih frekvencija
Položaj
- Aksijalni položaj: Isključivanja zbog prekomjernog pomicanja osovine (kvar aksijalnog ležaja)
- Diferencijalno širenje: Rast rotora u odnosu na rast kućišta
- Ekscentricitet: Položaj rotora u zazoru ležaja
Temperatura
- Temperatura metala ležaja (obično 110-120°C)
- Temperatura ulja za ispuštanje ležaja
- Temperature namotaja
Glasanje i redundantnost
2 od 2 (I logika)
- Oba senzora moraju se složiti za aktiviranje
- Sprječava lažna isključenja zbog kvara jednog senzora
- Rizik: Oba senzora moraju raditi (nema zaštite ako oba zakažu)
2 od 3 (Većina)
- Bilo koja dva od tri senzora koja se podudaraju uzrokuju isključenje
- Najbolja pouzdanost (tolerira jedan neispravan senzor)
- Skuplji (tri senzora)
- Poželjno za kritične primjene
Zaobilaženje i testiranje
- Mogućnost zaobilaženja pojedinačnih kanala radi testiranja/održavanja
- Ne mogu se istovremeno zaobići svi zaštitni kanali
- Zaključavanje bypass kontrola ključem
- Automatsko resetiranje bypassa nakon vremena
Testiranje i održavanje
Funkcionalno testiranje
- Periodična potpuna testiranja sustava (tromjesečno do godišnje)
- Simulirajte uvjete putovanja
- Provjerite izvršavanje gašenja
- Testirajte sve redundantne kanale
- Rezultati dokumenta
Kalibracija senzora
- Godišnje ili po specifikaciji
- Provjera zadane vrijednosti putovanja
- Testiranje vremena odziva sustava
- Vodite evidenciju kalibracije
Održavanje sustava
- Održavajte senzore čistima i funkcionalnima
- Provjerite izvore napajanja
- Provjerite rad releja i aktuatora
- Ažurirajte softver/firmver po potrebi
Sustavi zaštite strojeva sigurnosna su mreža koja sprječava katastrofalne kvarove opreme automatskim isključivanjem kada se otkriju opasni uvjeti. Dok praćenje stanja pruža rana upozorenja za planirano održavanje, zaštitni sustavi pružaju trenutni odgovor u hitnim slučajevima, što ih čini obveznim sigurnosnim značajkama na kritičnim turbostrojevima i visokovrijednoj rotirajućoj opremi gdje kvarovi mogu imati ozbiljne operativne, sigurnosne ili ekološke posljedice.