ทำความเข้าใจระบบป้องกันเครื่องจักร
คำจำกัดความ: การป้องกันเครื่องจักรคืออะไร?
การป้องกันเครื่องจักร (เรียกอีกอย่างว่าการป้องกันอุปกรณ์หรือการป้องกันเครื่องจักร) หมายถึงระบบตรวจสอบและควบคุมที่ตรวจจับสภาวะการทำงานที่เป็นอันตรายโดยอัตโนมัติ (การสั่นสะเทือน เกินขีดจำกัดความปลอดภัย อุณหภูมิที่สูงเกินไป ความดันที่ผิดปกติ) และดำเนินการป้องกัน (สัญญาณเตือน การปิดระบบ) เพื่อป้องกันความเสียหายร้ายแรงของอุปกรณ์ อันตรายด้านความปลอดภัย หรือการปล่อยมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม ระบบป้องกันให้ความสำคัญกับการป้องกันความเสียหายมากกว่าการรักษาการผลิต โดยใช้การออกแบบที่ป้องกันความผิดพลาดในกรณีที่เซ็นเซอร์หรือไฟฟ้าดับทำให้ระบบหยุดทำงานอย่างปลอดภัย แทนที่จะทำงานต่อไป.
การป้องกันเครื่องจักรนั้นแตกต่างจาก การติดตามสภาพ (ซึ่งติดตามสุขภาพอุปกรณ์เพื่อวางแผนการบำรุงรักษา): ระบบป้องกันให้การตอบสนองฉุกเฉินทันทีด้วยการปิดเครื่องอัตโนมัติภายในไม่กี่วินาทีเมื่อเกินเกณฑ์ที่สำคัญ ในขณะที่การตรวจสอบสภาพจะให้คำเตือนล่วงหน้าเป็นเวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือนสำหรับการแทรกแซงที่วางแผนไว้.
ส่วนประกอบของระบบป้องกัน
เซ็นเซอร์ (ติดตั้งถาวร)
- โพรบวัดระยะใกล้ การวัดการเคลื่อนที่ของเพลา
- เครื่องวัดความเร่ง บนตลับลูกปืน
- เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ (RTD, เทอร์โมคัปเปิล)
- เครื่องส่งสัญญาณความดันและการไหล
- เซ็นเซอร์ตำแหน่งแนวแกน
- โดยทั่วไปจะซ้ำซ้อน (2 หรือ 3 เซ็นเซอร์ต่อการวัด)
ฮาร์ดแวร์การตรวจสอบ
- โปรเซสเซอร์ระบบป้องกันเฉพาะ
- การประมวลผลสัญญาณแบบเรียลไทม์
- ตรรกะการโหวต (2 ใน 2 หรือ 2 ใน 3)
- เอาท์พุตรีเลย์สำหรับปิดระบบ
- แยกจาก DCS/PLC เพื่อความเป็นอิสระ
ตรรกะการปิดระบบและตัวกระตุ้น
- วงจรการเดินทางแบบเดินสาย (ไม่ใช่เฉพาะซอฟต์แวร์เท่านั้น)
- โซลินอยด์วาล์วสำหรับกังหันเดินทาง
- เบรกเกอร์สำหรับทริปมอเตอร์
- การออกแบบที่ปลอดภัยต่อความล้มเหลว (การสูญเสียพลังงานทำให้เกิดการสะดุด)
มาตรฐาน API 670
ข้อกำหนดสำหรับเทอร์โบแมชชีนเนอรี่
มาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการปกป้องเครื่องจักร:
- บังคับสำหรับเครื่องจักรเทอร์โบ > 10,000 แรงม้า
- ระบุชนิดและปริมาณของเซ็นเซอร์
- กำหนดตรรกะการลงคะแนนและความซ้ำซ้อน
- ตั้งค่าสัญญาณเตือนและเวลาหน่วงการเดินทาง
- ต้องมีการควบคุมที่เป็นอิสระจากกระบวนการ
การกำหนดค่าเซ็นเซอร์ทั่วไป (ตาม API 670)
- การสั่นสะเทือนแบบเรเดียล: ชุดหัววัดระยะใกล้ XY 2 ชุด (หัววัด 4 หัวต่อตลับลูกปืน)
- ตำแหน่งแกน: หัววัดการเคลื่อนที่ตามแนวแกน 2 หัว
- คีย์เฟสเซอร์: เซ็นเซอร์อ้างอิง 2 เฟส
- อุณหภูมิแบริ่ง: เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ 2 ตัวต่อตลับลูกปืน
- ทั้งหมด: โดยทั่วไปจะมี 12-20 ช่องต่อเครื่อง
การป้องกันเทียบกับการตรวจสอบสภาพ
| ด้าน | การตรวจสอบสภาพ | ระบบป้องกัน |
|---|---|---|
| วัตถุประสงค์ | การตรวจจับข้อผิดพลาดในระยะเริ่มต้นเพื่อการวางแผน | ป้องกันความเสียหายร้ายแรง |
| เวลาตอบสนอง | ชั่วโมงถึงสัปดาห์ | วินาที |
| เกณฑ์ | ล่าง (เตือนภัยล่วงหน้า) | สูงกว่า (อันตรายทันที) |
| การกระทำ | การแจ้งเตือน, ใบสั่งงาน | ปิดเครื่องอัตโนมัติ |
| ความน่าเชื่อถือ | ความแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ | วิกฤตที่ปลอดภัยต่อความล้มเหลว |
| ความซ้ำซ้อน | ไม่จำเป็น | บังคับ |
การบูรณาการ
- ระบบสมัยใหม่ผสมผสานทั้งสองฟังก์ชันเข้าด้วยกัน
- เซ็นเซอร์ตัวเดียวกันทำหน้าที่ปกป้องและ CM
- ระดับการประมวลผลและการเตือนภัยที่แตกต่างกัน
- เส้นทางการป้องกันแบบอิสระและแบบเชื่อมต่อโดยตรง
พารามิเตอร์การป้องกัน
Vibration
- การเคลื่อนที่ของเพลา: การวัดด้วยโพรบแบบ Proximity ระยะเดินทางปกติ 25 มิล (635 µm) pp
- ความเร็วของตัวเรือนตลับลูกปืน: 0.5-0.6 นิ้ว/วินาที (12-15 มม./วินาที) ทริปทั่วไป
- ความเร่ง: เพื่อการปกป้องความถี่สูง
ตำแหน่ง
- ตำแหน่งแกน: ทริปที่มีการเคลื่อนที่ของเพลามากเกินไป (ความล้มเหลวของตลับลูกปืนกันรุน)
- การขยายตัวเชิงอนุพันธ์: การเติบโตของโรเตอร์เทียบกับปลอกหุ้ม
- ความแปลกประหลาด: ตำแหน่งโรเตอร์ในระยะห่างของตลับลูกปืน
อุณหภูมิ
- อุณหภูมิของโลหะแบริ่ง (โดยทั่วไปอยู่ที่ 110-120°C)
- อุณหภูมิน้ำมันถ่ายลูกปืน
- อุณหภูมิการม้วน
การลงคะแนนเสียงและความซ้ำซ้อน
2 ใน 2 (และตรรกะ)
- เซ็นเซอร์ทั้งสองต้องตกลงกันว่าจะเดินทาง
- ป้องกันการเดินทางที่ผิดพลาดจากความล้มเหลวของเซ็นเซอร์ตัวเดียว
- ความเสี่ยง: เซ็นเซอร์ทั้งสองจะต้องทำงาน (ไม่มีการป้องกันหากทั้งคู่ล้มเหลว)
2 ใน 3 (ส่วนใหญ่)
- เซ็นเซอร์สองตัวใดตัวหนึ่งจากสามตัวที่ตรงกันจะทำให้เกิดการสะดุด
- ความน่าเชื่อถือที่ดีที่สุด (ยอมรับเซ็นเซอร์ที่เสียหายหนึ่งตัว)
- ราคาแพงกว่า (สามเซ็นเซอร์)
- ต้องการสำหรับการใช้งานที่สำคัญ
การบายพาสและการทดสอบ
- ความสามารถในการข้ามช่องทางแต่ละช่องทางเพื่อการทดสอบ/การบำรุงรักษา
- ไม่สามารถข้ามช่องทางการป้องกันทั้งหมดพร้อมกันได้
- ระบบควบคุมบายพาสแบบล็อคด้วยกุญแจ
- รีเซ็ตบายพาสอัตโนมัติหลังจากเวลาผ่านไป
การทดสอบและการบำรุงรักษา
การทดสอบฟังก์ชัน
- การทดสอบระบบเต็มตามระยะ (รายไตรมาสถึงรายปี)
- จำลองสภาพการเดินทาง
- ตรวจสอบการปิดระบบดำเนินการ
- ทดสอบช่องซ้ำซ้อนทั้งหมด
- ผลลัพธ์เอกสาร
การสอบเทียบเซ็นเซอร์
- รายปีหรือตามข้อกำหนด
- การตรวจสอบจุดตั้งค่าการเดินทาง
- การทดสอบเวลาตอบสนองของระบบ
- การบำรุงรักษาบันทึกการสอบเทียบ
การบำรุงรักษาระบบ
- รักษาเซ็นเซอร์ให้สะอาดและใช้งานได้
- ตรวจสอบแหล่งจ่ายไฟ
- ตรวจสอบการทำงานของรีเลย์และแอคชูเอเตอร์
- อัปเดตซอฟต์แวร์/เฟิร์มแวร์ตามความจำเป็น
ระบบป้องกันเครื่องจักรคือระบบป้องกันความปลอดภัยที่ช่วยป้องกันความเสียหายร้ายแรงของอุปกรณ์ด้วยระบบปิดเครื่องอัตโนมัติเมื่อตรวจพบสภาวะอันตราย แม้ว่าการตรวจสอบสภาพจะแจ้งเตือนล่วงหน้าสำหรับการบำรุงรักษาตามแผน แต่ระบบป้องกันจะตอบสนองฉุกเฉินได้ทันที ทำให้ระบบเหล่านี้เป็นอุปกรณ์ความปลอดภัยที่จำเป็นในเครื่องจักรเทอร์โบแมชชีนที่สำคัญและอุปกรณ์หมุนที่มีมูลค่าสูง ซึ่งความเสียหายอาจส่งผลกระทบร้ายแรงต่อการปฏิบัติงาน ความปลอดภัย หรือสิ่งแวดล้อม.