Förstå maskinskyddssystem
Definition: Vad är maskinskydd?
Maskinskydd (även kallat utrustningsskydd eller maskinskydd) avser övervaknings- och styrsystem som automatiskt upptäcker farliga driftsförhållanden (vibration överskridande av säkerhetsgränser, alltför höga temperaturer, onormala tryck) och utföra skyddsåtgärder (larm, avstängningar) för att förhindra katastrofala skador på utrustningen, säkerhetsrisker eller miljöutsläpp. Skyddssystem prioriterar att förebygga skador framför att upprätthålla produktionen och implementerar felsäkra konstruktioner där sensor- eller strömavbrott orsakar säker avstängning snarare än fortsatt drift.
Maskinskydd skiljer sig från tillståndsövervakning (som spårar utrustningens hälsa för underhållsplanering): skyddssystem ger omedelbar nödinsats och utför automatiska avstängningar inom sekunder när kritiska tröskelvärden överskrids, medan tillståndsövervakning ger tidiga varningar under veckor eller månader för planerade insatser.
Skyddssystemkomponenter
Sensorer (permanent installerade)
- Närhetssonder mätning av axelförskjutning
- Accelerometrar på lagerhus
- Temperatursensorer (RTD:er, termoelement)
- Tryck- och flödesgivare
- Axiella positionssensorer
- Vanligtvis redundant (2 eller 3 sensorer per mätning)
Övervakningshårdvara
- Dedikerad processor för skyddssystem
- Signalbehandling i realtid
- Röstningslogik (2 av 2 eller 2 av 3)
- Reläutgångar för avstängning
- Separat från DCS/PLC för oberoende
Avstängningslogik och ställdon
- Fastkopplade utlösningskretsar (inte endast mjukvara)
- Magnetventiler för turbinutlösningar
- Säkringar för motorutlösningar
- Felsäker design (strömavbrott orsakar utlösning)
API 670-standarden
Krav för turbomaskineri
Branschstandard för maskinskydd:
- Obligatoriskt för turbomaskiner > 10 000 hk
- Anger sensortyper och kvantiteter
- Definierar röstningslogik och redundans
- Ställer in larm- och utlösningsfördröjningstider
- Kräver oberoende av processkontroll
Typisk sensorkonfiguration (enligt API 670)
- Radiell vibration: 2 XY-närhetsprobsatser (4 prober per lager)
- Axiellt läge: 2 axiella förskjutningsprober
- Nyckelfasor: 2-fasreferenssensorer
- Lagertemperatur: 2 temperatursensorer per lager
- Total: 12–20 kanaler per maskin typiskt
Skydd kontra tillståndsövervakning
| Aspekt | Tillståndsövervakning | Skyddssystem |
|---|---|---|
| Ändamål | Tidig feldetektering för planering | Förhindra katastrofala skador |
| Svarstid | Timmar till veckor | Sekunder |
| Tröskelvärden | Lägre (tidig varning) | Högre (omedelbar fara) |
| Åtgärder | Meddelanden, arbetsordrar | Automatisk avstängning |
| Pålitlighet | Noggrannhet viktig | Felsäker kritisk |
| Redundans | Frivillig | Obligatorisk |
Integration
- Moderna system kombinerar båda funktionerna
- Samma sensorer skyddar och CM
- Olika bearbetnings- och larmnivåer
- Skyddsvägar oberoende och fastkopplade
Skyddsparametrar
Vibration
- Axelförskjutning: Mätning med närhetsprob, typisk utlösning 25 mils (635 µm) pp
- Lagerhusets hastighet: Typisk utlösning på 0,5–0,6 tum/s (12–15 mm/s)
- Acceleration: För högfrekvent skydd
Placera
- Axiellt läge: Löser ut vid för stor axelrörelse (fel på axiallager)
- Differentialutvidgning: Rotor vs. höljestillväxt
- Excentricitet: Rotorns position i lagerspel
Temperatur
- Lagermetalltemperatur (vanligtvis 110–120 °C vid utlösning)
- Temperatur på lageravloppsoljan
- Lindningstemperaturer
Röstning och redundans
2-av-2 (OCH-logik)
- Båda sensorerna måste vara överens om att utlösas
- Förhindrar falska utlösningar från fel på en enda sensor
- Risk: Båda sensorerna måste fungera (inget skydd om båda går sönder)
2 av 3 (Majoritet)
- Två av tre överensstämmande sensorer orsakar utlösning
- Bästa tillförlitlighet (tolererar en felaktig sensor)
- Dyrare (tre sensorer)
- Föredras för kritiska applikationer
Bypass och testning
- Möjlighet att kringgå enskilda kanaler för testning/underhåll
- Kan inte kringgå alla skyddskanaler samtidigt
- Nyckellåsta förbikopplingskontroller
- Automatisk bypass-återställning efter tid
Testning och underhåll
Funktionell testning
- Regelbundna fullständiga systemtester (kvartalsvis till årligen)
- Simulera reseförhållanden
- Verifiera att avstängningen körs
- Testa alla redundanta kanaler
- Dokumentera resultat
Sensorkalibrering
- Årlig eller enligt specifikation
- Verifiering av utlösningsbörvärde
- Testning av systemets svarstid
- Förvara kalibreringsregister
Systemunderhåll
- Håll sensorerna rena och funktionella
- Verifiera strömförsörjning
- Kontrollera reläets och ställdonets funktion
- Uppdatera programvara/firmware efter behov
Maskinskyddssystem är skyddsnätet som förhindrar katastrofala utrustningsfel genom automatisk avstängning när farliga förhållanden upptäcks. Medan tillståndsövervakning ger tidiga varningar för planerat underhåll, levererar skyddssystem omedelbara nödåtgärder, vilket gör dem till obligatoriska säkerhetsfunktioner på kritiska turbomaskiner och högvärdig roterande utrustning där fel kan få allvarliga drifts-, säkerhets- eller miljömässiga konsekvenser.