De API 670-norm begrijpen
API 670 (American Petroleum Institute Standard 670: “Machinery Protection Systems”) is de wereldwijd erkende industrienorm die de minimale eisen specificeert voor trillings-, temperatuur- en positiemonitoringsystemen die automatische alarmering en uitschakelbeveiliging bieden voor kritische roterende machines in de aardolie-, chemische en energieopwekkingsindustrie. De norm definieert sensortypen en aantallen, alarm- en tripfunctionaliteit, eisen voor redundantie, testprocedures en criteria voor systeemontwerp — alles gericht op betrouwbare machinebescherming tegen catastrofale storingen. Waar algemene richtlijnen zoals ISO 20816 vertelt u hoe u evalueren trillingssterkte, API 670 vertelt u hoe u het permanent geïnstalleerde systeem moet bouwen dat bewaakt de machine en schakelt hem uit voordat hij zichzelf vernietigt.
API 670 wordt door kopers vaak gespecificeerd voor kritische turbomachines in koolwaterstofdienst — de toepasbaarheid wordt bepaald door de koper, de kritischheid van de machine en de projectspecificatie, en niet door een universele vermogensdrempel — en wordt breed toegepast als best practice, ruim buiten de aardolie-industrie. De norm vertegenwoordigt de consensusaanpak voor het beschermen van kritische machines, waarbij veiligheid en betrouwbaarheid worden afgewogen tegen praktische implementatie.
1. Toepassingsgebied en toepasselijkheid
De norm richt zich op de machines waarvan een ongeplande storing het gevaarlijkst of het duurste zou zijn — doorgaans grote, snelle, enkeltreins apparatuur zonder geïnstalleerde reserve.
Betreffende apparatuur
- Stoom- en gasturbines
- Centrifugaal- en axiale compressoren
- Centrifugaalpompen in kritieke toepassingen
- Grote generatoren en motoren in kritische dienst
- Expanders en blowers
- Over het algemeen zijn kritieke turbomachines in de olie- en energiesector onderworpen aan verplichte trillingsbewaking
Wanneer het nodig is
- Overal waar de koper of projectspecificatie dit voorschrijft — doorgaans grote, niet-gereserveerde machine-opstellingen met hoge consequenties
- Kritieke service (geen back-up, ernstig gevolg bij uitval)
- Contractuele vereisten tussen koper en verkoper
- Technische bedrijfsnormen
- Vaak vrijwillig toegepast als erkende beste praktijk
2. Sleutelvereisten
API 670 schrijft het volgende voor wat te meten, hoeveel sensoren moeten worden gebruikt en hoe de alarm- en tripfuncties zich moeten gedragen. De werkelijke setpointwaarden zijn niet vastgelegd door de norm — ze worden voor elke machine vastgesteld door de koper en OEM, op basis van het ontwerp van de machine, lagerspeling en het rotordynamische gedrag. De belangrijkste metingen zijn radiale trilling, axiale positie, een fasereferentie en lagertemperatuur.
Radiale trillingsbewaking
- Sensoren: XY nabijheidssonde paren bij elk lager (minimaal vier tasters per machine, twee per lager).
- Meting: as verplaatsing ten opzichte van het lager — de contactloze wervelstroomsondes meten de as zelf, niet de behuizing.
- Alarm/trip: setpoints in piek-tot-piek verplaatsing zijn machinespecifiek — gedefinieerd door de koper en OEM op basis van de lagerspeling en rotordynamische analyse, niet vastgelegd als universele waarden door de norm.
- Reactietijd: minder dan 1 seconde van tripdetectie tot afsluiting
Axiale positiebewaking
- Sensoren: twee axiale verplaatsingssondes (redundant).
- Doel: monitor druklager toestand en axiale rotorpositie.
- Alarm/trip: ingesteld overeenkomstig de beschikbare axiale speling.
Fasereferentie (Keyphasor)
- Sensoren: twee keyphasor sondes (redundant).
- Doel: éénmaal-per-omwenteling tijdreferentie voor fase en snelheidsmeting.
- Vereiste: verplicht voor een volledige rotoranalyse — zonder deze kunnen diagrammen zoals Bode, polair en orbiet niet worden gemaakt.
Lagertemperatuur
- Sensoren: twee RTD's per lager (redundant).
- Alarm: meestal 95-105 °C.
- Afschakeling: meestal 110-120 °C.
3. Redundantie en stemsysteem
Een beveiligingssysteem is alleen nuttig als het in werking treedt bij echte fouten en stil blijft bij valse fouten. API 670 bereikt deze balans door middel van redundante sensoren die het stemsysteem voeden.
Sensorredundantie
- Minimaal twee sensoren voor elke kritische parameter.
- Voorkomt dat een sensorstoring op één punt de beveiliging uitschakelt.
- Stelt stemlogica in staat om echte gebeurtenissen te onderscheiden van sensorfouten.
Stemlogica
- 2 uit 2 (EN): Beide sensoren moeten akkoord gaan voordat een uitschakeling wordt gegeven.
- 2 uit 3: twee van de drie sensoren activeren actie — de voorkeursinstelling voor de meest kritische machines.
- Doel: Balans vinden tussen het voorkomen van ongewenste trippingen en de behoefte aan betrouwbare storingsbeveiliging.
Monitorredundantie
- Soms worden dubbele monitorrekken gespecificeerd.
- Onafhankelijke voedingen voor elk kanaal.
- Faalveilig ontwerp door de hele keten.
4. Systeemeigenschappen en testen
Vereiste functies
- Real-time weergave van alle bewaakte parameters.
- Alarm- en uitschakelfuncties met configureerbare tijdsvertragingen.
- Alarmbevestiging en reset.
- Bode en baanbeweging plots voor diagnostiek.
- Gebeurtenisregistratie en historische archivering.
- Diagnostische softwaretools.
Gegevensregistratie
- Voortdurende trend van alle parameters.
- Vastleggen van opstart- en uitschakeltransiënten, waar veel problemen zich voor het eerst openbaren.
- Snapshots van alarmgebeurtenissen.
- Historische archivering op lange termijn.
Acceptatie en periodieke tests
API 670 specificeert een gestructureerd testprogramma zodat de bescherming bewezen is vóór ingebruikname en bewezen blijft tijdens de hele levensduur:
- Fabrieksacceptatietest (FAT): het volledige systeem wordt getest vóór verzending — alle functies gecontroleerd, kalibratie bevestigd, documentatie meegeleverd.
- Locatieacceptatietest (LAT): Na de installatie controleert een volledige functionele test elk sensorkanaal, oefent de alarm- en uitschakelfuncties en valideert het systeem ten opzichte van de specificatie.
- Periodiek testen: Driemaandelijkse of jaarlijkse functietests bevestigen dat de uitschakelcircuits nog steeds werken, dat de sensorkalibratie opnieuw wordt gecontroleerd en dat de documentatie actueel wordt gehouden.
5. Herzieningen, gerelateerde normen en veldbalancering
De 5e editie (2014) moderniseerde de norm voor digitale systemen, voegde cyberveiligheidseisen toe, werkte sensorspecificaties bij en verbeterde de testprocedures; het is de versie die vandaag de dag het meest wordt toegepast. API 670 maakt ook deel uit van een familie van verwante documenten:
- API 617: axiale en centrifugale compressoren.
- API 610: centrifugaalpompen.
- API 684: rotordynamische analyse.
- ISO 7919: grenswaarden voor de asvibratie (de as-relatieve tegenhanger van behuizingsmetingen).
- ISO 20816: grenswaarden voor trillingen van lagerhuizen (voorheen ISO 10816).
Het is goed om duidelijk te zijn over wat API 670 doet niet doen: het beschermt een machine, maar het corrigeert deze niet. Als het permanente systeem een stijgende 1× piek van onbalans, de oplossing is nog steeds een balanceertaak, die doorgaans ter plaatse wordt uitgevoerd. Een draagbare tweekanaalsanalyser zoals de Balanset-1A vult een API 670-installatie precies deze leemte aan - 1× amplitude en fase meten in de lagers van de machine zelf, de correctiegewichten berekenen en de resterende onbalans na de reparatie, zonder de vaste beschermsondes te verstoren.
Kortom, API 670 is de hoeksteennorm voor machinebeveiligingssystemen in de aardolie-, chemische en energie-industrie. Door sensorconfiguraties, redundantie, alarm- en tripfunctionaliteit en testen te specificeren, zorgt de norm voor consistente, betrouwbare bescherming in installaties wereldwijd en voorkomt zij catastrofale storingen van turbomachines door bewezen monitoring en automatische uitschakeling.
