Comprensione dei livelli di viaggio
Definizione: Che cos'è un livello di viaggio?
Livello di viaggio (chiamato anche punto di arresto, intervento di emergenza o allarme critico) è il più alto vibrazione o soglia di condizione nei sistemi di protezione delle macchine che, se superata, avvia automaticamente l'arresto di emergenza delle apparecchiature per prevenire danni catastrofici. I livelli di intervento sono in genere impostati su ampiezze di vibrazione tali per cui il funzionamento continuato rischia di danneggiare rapidamente e irreversibilmente la macchina o di creare rischi per la sicurezza. A differenza di valori inferiori livelli di allarme che avvisano gli operatori, i livelli di intervento eseguono azioni di protezione automatiche, eliminando il processo decisionale umano dal percorso critico quando ogni secondo è importante.
I livelli di intervento sono obbligatori per le turbomacchine critiche secondo API 670 e altri standard di sicurezza e rappresentano l'ultima linea di difesa per prevenire guasti catastrofici che potrebbero distruggere apparecchiature dal valore di milioni, causare lesioni o creare rilasci nell'ambiente.
Impostazione dei livelli di viaggio
Basato sulle soglie di danno
- Impostare sotto le vibrazioni che causano danni immediati
- Tipicamente 10-20× baseline o sommità della zona ISO D
- Tenere conto delle distanze (attivazione della sonda di prossimità prima del contatto)
- Considerare i limiti di carico del cuscinetto
- Considerare i margini di sicurezza
Guida API 670
Per le turbomacchine:
- Vibrazione dell'albero: in genere 25 mils (635 µm) da picco a picco
- Alloggiamento del cuscinetto: velocità tipica 0,5-0,6 pollici/s (12-15 mm/s)
- Deve essere a 2 voti (due sensori indipendenti concordanti)
- Ritardo temporale in genere < 1-5 secondi
Fattori specifici della macchina
- Autorizzazioni: Intervento prima del contatto del rotore con le guarnizioni o lo statore
- Limiti di rilevamento: Al di sotto della soglia di rottura del carico del cuscinetto
- Dati storici: Vibrazioni in caso di guasti precedenti
- Raccomandazioni del produttore: Specifiche OEM se disponibili
Livello di viaggio rispetto ad altri allarmi
| Livello | Valore tipico | Azione | Cronologia |
|---|---|---|---|
| Attenzione | 2× linea di base | Indagare | Da settimane a mesi |
| Avvertenze | 4× linea di base | Manutenzione del piano | 1-4 settimane |
| Pericolo | 8× linea di base | Riparazione urgente | Giorni |
| Viaggio | 12-15× linea di base | Spegnimento automatico | Immediato (secondi) |
Requisiti di implementazione
Hardware
- Sensori installati in modo permanente (non basati sul percorso)
- Hardware di monitoraggio dedicato con capacità di spegnimento
- Sensori ridondanti per viaggi critici (votazione 2 su 2 o 2 su 3)
- Alimentazione elettrica affidabile (backup UPS)
- Capacità di spegnimento cablato indipendente dal software
Integrazione dei sistemi di sicurezza
- Collegamento al sistema di sicurezza DCS/PLC
- Circuiti di interruzione ridondanti
- Progettazione a prova di errore (un guasto del sensore provoca uno scatto o un allarme)
- Test regolari della funzione di viaggio
- Valutazione SIL (Safety Integrity Level) per applicazioni critiche per la sicurezza
Tempo di risposta
- Rilevamento per l'avvio dell'arresto: < 1 secondo tipico
- Tempo di spegnimento totale: dipende dall'apparecchiatura (da secondi a minuti)
- Deve essere abbastanza veloce da prevenire danni
- Bilanciare la velocità evitando viaggi inutili
Gestione degli eventi di viaggio
Quando si verifica il viaggio
- Immediato: L'apparecchiatura si spegne automaticamente
- Allarme: Operatori informati delle condizioni e della causa del viaggio
- Acquisizione dati: Dati sulle vibrazioni salvati prima/durante il viaggio
- Indagine: Determinare la causa principale
- Blocco: Impedisci il riavvio finché non viene cancellato
Azioni post-viaggio
- Ispezionare l'attrezzatura per verificare la presenza di danni
- Analizza i dati di vibrazione salvati
- Identificare il guasto che ha causato lo scatto
- Riparare il problema identificato
- Verificare che il punto di regolazione del viaggio fosse appropriato
- Documentare l'evento e gli apprendimenti
Ripristino del viaggio
- Richiede ripristino manuale (non automatico)
- Verifica che la causa sia stata affrontata
- Autorizzazione al riavvio
- Ispezione post-viaggio completata
Prevenzione dei falsi viaggi
Selezione corretta del setpoint
- Abbastanza alto da evitare viaggi fastidiosi
- Abbastanza basso da proteggere l'attrezzatura
- Tipico: margine 20-30% sopra l'allarme di pericolo
- Tenere conto delle vibrazioni transitorie durante gli avviamenti
Ritardi temporali
- Un breve ritardo (1-5 secondi) conferma la condizione sostenuta
- Previene i viaggi dovuti a picchi momentanei
- Deve essere sufficientemente corto per la protezione
- Equilibrio tra prevenzione degli spostamenti indesiderati e velocità di risposta
Logica di voto
- Richiede che due sensori siano d'accordo (2 su 2)
- Oppure due dei tre sensori (votazione 2 su 3)
- Previene il guasto di un singolo sensore dovuto a falsi scatti
- Aumenta l'affidabilità
Test e verifica
Test funzionali
- Test periodico della funzione di viaggio (minimo annuale)
- Simulare vibrazioni elevate o iniettare un segnale di prova
- Verificare che l'arresto venga eseguito correttamente
- Testare tutti i canali ridondanti
- Risultati dei test dei documenti
Calibrazione
- Sensori calibrati regolarmente
- Punti di regolazione del viaggio verificati
- Tempo di risposta del sistema misurato
- Tutti i componenti della catena di viaggio sono stati testati
Contesto normativo e normativo
API 670
- Intervento obbligatorio per vibrazione per turbomacchine > 10.000 HP
- Specifica i punti di regolazione, la logica di voto, i test
- Standard industriale per apparecchiature critiche
Standard dei sistemi di sicurezza
- IEC 61508 (sicurezza funzionale)
- IEC 61511 (sicurezza nell'industria di processo)
- Valutazioni SIL per i sistemi di sgancio
I livelli di intervento rappresentano la soglia di protezione massima nei sistemi di monitoraggio dei macchinari, spegnendo automaticamente le apparecchiature quando le vibrazioni indicano un imminente guasto catastrofico. La corretta impostazione dei livelli di intervento, l'implementazione con hardware ridondante affidabile, test regolari e l'integrazione con i sistemi di sicurezza garantiscono il corretto funzionamento di questa fondamentale ultima linea di difesa, per prevenire la distruzione delle apparecchiature e incidenti di sicurezza in macchinari rotanti critici e di alto valore.
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