Înțelegerea sistemelor de protecție a mașinilor
Definiție: Ce este protecția mașinilor?
Protecția mașinilor (numită și protecția echipamentelor sau securizarea mașinilor) se referă la sistemele de monitorizare și control care detectează automat condițiile de funcționare periculoase (vibrații depășirea limitelor de siguranță, temperaturi excesive, presiuni anormale) și executarea de acțiuni de protecție (alarme, opriri) pentru a preveni deteriorarea catastrofală a echipamentelor, pericolele de siguranță sau emisiile de gaze de eliberare în mediu. Sistemele de protecție acordă prioritate prevenirii daunelor față de menținerea producției, implementând modele de siguranță în care defecțiunile senzorilor sau ale alimentării provoacă oprirea în siguranță, mai degrabă decât continuarea funcționării.
Protecția mașinilor este distinctă de monitorizarea stării (care urmărește starea echipamentelor pentru planificarea întreținerii): sistemele de protecție oferă un răspuns imediat la situații de urgență, executând opriri automate în câteva secunde atunci când sunt depășite pragurile critice, în timp ce monitorizarea stării oferă avertizări timpurii pe parcursul a săptămâni sau luni pentru intervențiile planificate.
Componentele sistemului de protecție
Senzori (instalați permanent)
- Sonde de proximitate măsurarea deplasării arborelui
- Accelerometre pe carcasele rulmenților
- Senzori de temperatură (RTD-uri, termocupluri)
- Traductoare de presiune și debit
- Senzori de poziție axială
- De obicei redundant (2 sau 3 senzori per măsurare)
Hardware de monitorizare
- Procesor dedicat al sistemului de protecție
- Prelucrarea semnalelor în timp real
- Logica de vot (2 din 2 sau 2 din 3)
- Ieșiri releu pentru oprire
- Separat de DCS/PLC pentru independență
Logica și actuatoarele de oprire
- Circuite de declanșare cablate (nu doar software)
- Electrovalve pentru declanșarea turbinei
- Întrerupătoare de circuit pentru declanșarea motorului
- Design cu siguranță (pierderea alimentării provoacă declanșarea)
Standardul API 670
Cerințe pentru turbomașini
Standard industrial pentru protecția utilajelor:
- Obligatoriu pentru turbomașini > 10.000 CP
- Specifică tipurile și cantitățile de senzori
- Definește logica de vot și redundanța
- Setează timpii de întârziere a alarmei și a declanșării
- Necesită independență față de controlul procesului
Configurație tipică a senzorului (conform API 670)
- Vibrații radiale: 2 seturi de sonde de proximitate XY (4 sonde per rulment)
- Poziție axială: 2 sonde de deplasare axială
- Fazor cheie: Senzori de referință cu 2 faze
- Temperatura rulmentului: 2 senzori de temperatură per rulment
- Total: 12-20 de canale per mașină, de obicei
Protecție vs. Monitorizare a stării
| Aspect | Monitorizarea stării | Sistem de protecție |
|---|---|---|
| Scop | Detectarea timpurie a defecțiunilor pentru planificare | Preveniți daunele catastrofale |
| Timp de răspuns | De la ore la săptămâni | Secunde |
| Praguri | Mai mic (avertizare timpurie) | Mai mare (pericol imediat) |
| Acțiuni | Notificări, comenzi de lucru | Oprire automată |
| Fiabilitate | Precizia este importantă | Critic de siguranță |
| Redundanţă | Opțional | Obligatoriu |
Integrare
- Sistemele moderne combină ambele funcții
- Aceiași senzori servesc la protecție și la CM
- Diferite niveluri de procesare și alarmă
- Căi de protecție independente și cablate
Parametri de protecție
Vibrații
- Deplasarea arborelui: Măsurarea sondei de proximitate, distanță tipică de 25 mils (635 µm) pp
- Viteza carcasei rulmentului: 0,5-0,6 in/s (12-15 mm/s) declanșare tipică
- Accelerare: Pentru protecție la frecvență înaltă
Poziţie
- Poziție axială: Decuplări la mișcarea excesivă a arborelui (defectarea rulmentului axial)
- Expansiune diferențială: Creșterea rotorului vs. creșterea carcasei
- Excentricitate: Poziția rotorului în jocul rulmentului
Temperatură
- Temperatura metalului rulmentului (de obicei 110-120°C la declanșare)
- Temperatura uleiului de scurgere a rulmentului
- Temperaturile de înfășurare
Votarea și redundanța
2 din 2 (logică ȘI)
- Ambii senzori trebuie să fie de acord să se declanșeze
- Previne declanșările nedorite cauzate de defecțiunea unui singur senzor
- Risc: Ambii senzori trebuie să funcționeze (nu există protecție dacă ambii se defectează)
2 din 3 (Majoritate)
- Orice doi dintre cei trei senzori care coincid provoacă declanșarea
- Fiabilitate maximă (tolerează un senzor defect)
- Mai scump (trei senzori)
- Preferat pentru aplicații critice
Bypass și testare
- Posibilitatea de a ocoli canale individuale pentru testare/mentenanță
- Nu se pot ocoli simultan toate canalele de protecție
- Comenzi bypass blocate cu cheie
- Resetare automată a bypass-ului după un timp
Testare și întreținere
Testarea funcțională
- Teste periodice complete ale sistemului (trimestrial sau anual)
- Simulați condițiile de călătorie
- Verificați executarea închiderii
- Testați toate canalele redundante
- Rezultatele documentului
Calibrarea senzorului
- Anual sau conform specificațiilor
- Verificarea valorii de referință a declanșării
- Testarea timpului de răspuns al sistemului
- Mențineți înregistrările de calibrare
Întreținerea sistemului
- Mențineți senzorii curați și funcționali
- Verificați sursele de alimentare
- Verificați funcționarea releului și a actuatorului
- Actualizați software-ul/firmware-ul după cum este necesar
Sistemele de protecție a mașinilor reprezintă plasa de siguranță care previne defecțiunile catastrofale ale echipamentelor prin oprirea automată atunci când sunt detectate condiții periculoase. În timp ce monitorizarea stării oferă avertizări timpurii pentru întreținerea planificată, sistemele de protecție oferă un răspuns imediat la situații de urgență, ceea ce le face elemente de siguranță obligatorii pentru turbomașinile critice și echipamentele rotative de mare valoare, unde defecțiunile ar putea avea consecințe grave asupra funcționării, siguranței sau mediului.
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 