Zrozumienie systemów ochrony maszyn
Definicja: Czym jest ochrona maszyn?
Ochrona maszyn (nazywane również ochroną sprzętu lub zabezpieczeniem maszyn) odnosi się do systemów monitorowania i kontroli, które automatycznie wykrywają niebezpieczne warunki pracy (wibracja przekroczenia bezpiecznych limitów, nadmiernej temperatury, nieprawidłowego ciśnienia) i podejmują działania ochronne (alarmy, wyłączenia), aby zapobiec katastrofalnym uszkodzeniom sprzętu, zagrożeniom bezpieczeństwa lub wyciekom do środowiska. Systemy zabezpieczeń priorytetowo traktują zapobieganie uszkodzeniom, a nie utrzymanie produkcji, wdrażając rozwiązania zabezpieczające przed awariami, w których awarie czujników lub zasilania powodują bezpieczne wyłączenie, a nie kontynuację pracy.
Ochrona maszyn różni się od monitorowanie stanu (który śledzi stan sprzętu na potrzeby planowania konserwacji): systemy zabezpieczeń zapewniają natychmiastową reakcję awaryjną, wykonując automatyczne wyłączenia w ciągu kilku sekund w przypadku przekroczenia progów krytycznych, podczas gdy monitorowanie stanu zapewnia wczesne ostrzeżenia z wyprzedzeniem tygodniowym lub miesięcznym w celu zaplanowania interwencji.
Komponenty systemu ochrony
Czujniki (zainstalowane na stałe)
- Sondy zbliżeniowe pomiar przemieszczenia wału
- Akcelerometry na obudowach łożysk
- Czujniki temperatury (RTD, termopary)
- Przetworniki ciśnienia i przepływu
- Czujniki położenia osiowego
- Zwykle redundantne (2 lub 3 czujniki na pomiar)
Sprzęt monitorujący
- Dedykowany procesor systemu ochrony
- Przetwarzanie sygnałów w czasie rzeczywistym
- Logika głosowania (2 z 2 lub 2 z 3)
- Wyjścia przekaźnikowe do wyłączania
- Oddzielone od DCS/PLC w celu zapewnienia niezależności
Logika wyłączania i siłowniki
- Układy wyzwalające okablowane (nie tylko programowe)
- Zawory elektromagnetyczne do wyłączania turbin
- Wyłączniki automatyczne do wyłączania silników
- Konstrukcja odporna na awarie (utrata zasilania powoduje wyłączenie)
Norma API 670
Wymagania dla turbomaszyn
Norma branżowa dotycząca ochrony maszyn:
- Obowiązkowe dla turbosprężarek > 10 000 KM
- Określa typy i ilości czujników
- Definiuje logikę głosowania i redundancję
- Ustawia czas alarmu i opóźnienia zadziałania
- Wymaga niezależnej kontroli procesu
Typowa konfiguracja czujnika (zgodnie z API 670)
- Wibracje promieniowe: 2 zestawy sond zbliżeniowych XY (4 sondy na łożysko)
- Pozycja osiowa: 2 sondy przemieszczenia osiowego
- Kluczowy: 2 czujniki odniesienia fazowego
- Temperatura łożyska: 2 czujniki temperatury na łożysko
- Całkowity: Typowo 12-20 kanałów na maszynę
Ochrona a monitorowanie stanu
| Aspekt | Monitorowanie stanu | System ochrony |
|---|---|---|
| Zamiar | Wczesne wykrywanie błędów w celu planowania | Zapobiegaj katastrofalnym szkodom |
| Czas reakcji | Godziny do tygodni | Towary drugiej jakości |
| Progi | Niższy (wczesne ostrzeżenie) | Wyższy (bezpośrednie zagrożenie) |
| Akcje | Powiadomienia, zlecenia robocze | Automatyczne wyłączanie |
| Niezawodność | Dokładność jest ważna | Krytyczny stan awaryjny |
| Nadmierność | Fakultatywny | Obowiązkowy |
Integracja
- Nowoczesne systemy łączą w sobie obie funkcje
- Te same czujniki służą ochronie i CM
- Różne poziomy przetwarzania i alarmów
- Ścieżki ochrony niezależne i zintegrowane
Parametry ochrony
Wibracje
- Przemieszczenie wału: Pomiar sondą zbliżeniową, typowy skok 25 mil (635 µm) pp
- Prędkość obudowy łożyska: Typowy czas zadziałania 0,5–0,6 cala/s (12–15 mm/s)
- Przyśpieszenie: Do ochrony przed wysokimi częstotliwościami
Pozycja
- Pozycja osiowa: Wypadki spowodowane nadmiernym ruchem wału (awaria łożyska oporowego)
- Rozszerzenie różnicowe: Wzrost wirnika i obudowy
- Ekscentryczność: Pozycja wirnika w luzie łożyska
Temperatura
- Temperatura metalu łożyska (typowo 110-120°C)
- Temperatura oleju spustowego łożyska
- Temperatury uzwojenia
Głosowanie i redundancja
2 z 2 (logika AND)
- Oba czujniki muszą się zgodzić na zadziałanie
- Zapobiega przypadkowym zadziałaniom spowodowanym awarią pojedynczego czujnika
- Ryzyko: Oba czujniki muszą działać (brak ochrony, jeśli oba zawiodą)
2 z 3 (większość)
- Zgodność dwóch z trzech czujników powoduje zadziałanie
- Najlepsza niezawodność (toleruje awarię jednego czujnika)
- Droższe (trzy czujniki)
- Preferowany do zastosowań krytycznych
Omijanie i testowanie
- Możliwość pomijania poszczególnych kanałów w celu testowania/konserwacji
- Nie można ominąć wszystkich kanałów ochronnych jednocześnie
- Sterowanie obejściem zamykane na klucz
- Automatyczne resetowanie obejścia po upływie określonego czasu
Testowanie i konserwacja
Testowanie funkcjonalne
- Okresowe pełne testy systemu (kwartalnie lub rocznie)
- Symulacja warunków podróży
- Sprawdź, czy wyłączenie zostało wykonane
- Przetestuj wszystkie redundantne kanały
- Wyniki dokumentu
Kalibracja czujnika
- Rocznie lub zgodnie ze specyfikacją
- Weryfikacja punktu nastawy podróży
- Testowanie czasu reakcji systemu
- Prowadzenie dokumentacji kalibracji
Konserwacja systemu
- Utrzymuj czujniki w czystości i utrzymuj je w dobrym stanie
- Sprawdź zasilacze
- Sprawdź działanie przekaźnika i siłownika
- Aktualizuj oprogramowanie/oprogramowanie sprzętowe w razie potrzeby
Systemy ochrony maszyn stanowią sieć bezpieczeństwa zapobiegającą katastrofalnym awariom sprzętu poprzez automatyczne wyłączanie w przypadku wykrycia niebezpiecznych warunków. Monitorowanie stanu zapewnia wczesne ostrzeżenia przed planowaną konserwacją, a systemy ochrony zapewniają natychmiastową reakcję awaryjną, co czyni je obowiązkowymi elementami bezpieczeństwa w przypadku krytycznych turbomaszyn i cennych urządzeń wirujących, w których awarie mogą mieć poważne konsekwencje operacyjne, bezpieczeństwa lub środowiskowe.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 