Velocidad ocurre cuando la velocidad de rotación de una máquina giratoria, como una turbina de vapor o gas, excede sus límites de diseño. Las consecuencias de un evento de sobrevelocidad varían por tipo de máquina y por modelo. El tiempo que dura el evento de sobrevelocidad y el grado de sobrevelocidad en relación con el límite de diseño también es decisivo para las consecuencias.
Índice
Qué es la protección de sobrevelocidad?
Para evitar situaciones peligrosas y daños graves de la máquina durante una situación de sobrevelocidad, se instala un sistema de detección de sobrevelocidad (ODS: overspeed detection system). Sobre la base de las directrices de IEC, las directrices API y las especificaciones de la máquina proporcionadas por el OEM, la confiabilidad, el tiempo de reacción y los valores límite se definen en la lógica del sistema. Estas configuraciones aseguran que el sistema pueda disponer / apagar la máquina en el tiempo cuando se ejecuta más rápido de lo permitido por las especificaciones de diseño. Las ODS enviarán una alarma e iniciarán un viaje que hará que la máquina se apague por el sistema de apagado de emergencia (ESD).
Los efectos potenciales de una situación de sobrevelocidad pueden ser catastróficos; Las consecuencias financieras pueden sumar millones de dólares como resultado de daños, pérdidas de producción y parada no planificada. Además, las consecuencias potenciales para el medio ambiente y la seguridad operativa son enormes. Por lo tanto, tener una ODS instalada es obligatoria.
Aunque la seguridad tiene la máxima prioridad, el tiempo de actividad de la máquina también es de gran importancia. Por lo tanto, es crucial que los ODS solo intervienen cuando sea necesario, ya que un viaje a máquina conduce a un tiempo de inactividad costoso. Una configuración adecuada de hardware es esencial, pero solo el comienzo. Los sistemas de detección de sobrevelocidad requieren una ingeniería, puesta en marcha y mantenimiento adecuados durante toda su vida para garantizar la seguridad y la disponibilidad de la máquina.
Qué causa el sobrevelocidad?
Las situaciones de sobrevelocidad en la maquinaria giratoria deben prevenirse a toda costa. Incluso el menor de sobrevelocidad podría provocar una tensión mecánica que causa que las piezas de la máquina giratoria se deformen. Las situaciones más severas en sobrevelocidad pueden hacer que los extremos de la cuchilla se froten contra la carcasa. En la situación más severa en sobrevelocidad, las cuchillas se pueden perder, lo que resulta en piezas de máquinas que penetran en la carcasa.
Eje roto
Cuando se rompe un eje de transmisión, el motor experimentará repentinamente una resistencia mínima. Con la fuerza motriz (combustible o vapor) restante, el rotor podrá acelerarse rápidamente y exceder los límites mecánicos de la máquina. Un sistema de detección de sobrevelocidad avanzado detectará cuando una máquina giratoria exceda el umbral de aceleración tolerable máximo, desencadenar una alarma e iniciar una función de viaje incluso antes de que se produzca una situación de sobrevelocidad real. Sin embargo, tomará algún tiempo para que la fuerza impulsora desaparezca, durante la cual la máquina aún podría alcanzar un nivel de velocidad peligrosa. Por lo tanto, es esencial tener un conocimiento profundo de su máquina y saber qué aceleraciones son aceptables a cada velocidad.
Válvula mal funcionamiento
Las válvulas de control / las válvulas de seguridad son partes mecánicas de una máquina que son vulnerables a las mal funcionamiento. Las válvulas de control pegadas podrían conducir a situaciones inesperadas; Cuando una válvula de control de una turbina de vapor está atascada o cuando una de sus válvulas de presión permanece abierta, podría conducir a una fuerza de conducción excesiva en el eje. Al igual que con un eje roto, esto podría causar aceleración excesiva y sobrevelocidad.
Pruebas de dispositivos mecánicos de sobrevelocidad
La protección de sobrevelocidad mecánica / hidráulica puede fallar durante una prueba de sobrevelocidad. Estos sistemas tienen modos de falla que solo pueden probarse poniendo la máquina en una situación real de sobrevelocidad. Cuando el sistema está atascado debido al barniz o la suciedad, el sistema de detección de sobrevelocidad no apagará la maquinaria cuando sea necesario.
Error humano
A pesar de que la mayoría de los sistemas están automatizados, todavía hay espacio para las acciones e interferencias humanas. Por ejemplo: durante las actividades de mantenimiento, dejando una anulación en su lugar después de una parada de mantenimiento. Otro ejemplo es un error de operador. Esto se ha vuelto cada vez menos probable debido a los desarrollos tecnológicos que requieren una entrada humana mínima, pero sigue siendo una de las causas de sobrevelocidad para la maquinaria giratoria.
Entrada incorrecta del sensor
Un sensor que se monta o se ajusta incorrectamente, y los errores de configuración del sistema podrían dañar la señal de velocidad que causa una entrada incorrecta en la lógica del sistema. Esto deja la máquina giratoria vulnerable a situaciones de sobrevelocidad no detectadas.
Fallo del sistema de control
Una falla del sistema de control de velocidad puede llevar a una situación de sobrevelocidad. Se utiliza un sistema de control de velocidad para regular la velocidad de la máquina giratoria. Una señal de entrada no válida de error de programación podría establecer una falla del sistema de control de velocidad en movimiento, lo que posteriormente podría causar un sobrevelocidad.
4 razones por las cuales los sistemas de protección de sobrevelocidad no deben ser demasiado complejos
Los sistemas de protección de sobrevelocidad tienen una de las funciones más importantes con respecto a las medidas de seguridad para la maquinaria giratoria. Como tal, estos sistemas requieren funciones de seguridad avanzadas para detectar sobrevestimientos excesivos y situaciones de aceleración excesivas, y actuar en consecuencia para evitar daños y tiempo de inactividad. Sin embargo, avanzado no debe confundirse con el complejo, ya que la complejidad no significa necesariamente que el sistema sea «mejor». Cuantas más funciones sea un sistema de protección de sobrevelocidad, más complejo se vuelve, pero no necesariamente más avanzado.
Núcleo de la protección de sobrevelocidad
Los estándares líderes de máquinas, como la API 670 y el IEC 61508 tienen un requisito principal para la maquinaria de rotación: estar equipado con un sistema de protección de sobrevelocidad de última generación. El núcleo de la protección de sobrevelocidad es detectar situaciones de sobrevelocidad y aceleración excesivas e iniciar un relé de viaje cuando sea necesario. Cualquier otra función se clasifique como complementos y no son un requisito para adherirse a las pautas de seguridad de las máquinas.
Costos
Los sistemas complejos con más funciones son más caros. En primer lugar, debido a los costos de las funciones secundarias, como las funciones de monitoreo, que no contribuyen directamente a la función central: protección de sobrevelocidad. Más funciones requieren más hardware, lo que aumenta los costos del sistema en sí, así como los costos de instalación (es decir, cableado, gabinetes de instrumentación, etc.). El hardware requiere mantenimiento periódico; Cuanto más hardware se vuelva el sistema más intensivo de mantenimiento.
Estos sistemas a menudo están exagerados para equipos giratorios más pequeños y / o menos críticos que requieren una protección simple de sobrevelocidad. Esto deja a los operadores con la opción de implementar un sistema que apenas es financieramente justificable para su aplicación, o dejar la máquina desprotegida.
Complejidad y experiencia
Con la complejidad, es un requisito más exigente para un amplio conocimiento con respecto a la operación y el mantenimiento del sistema de protección de sobrevelocidad. Los sistemas generalmente se verifican solo durante los cambios, lo que hace su confiabilidad de suma importancia. Como los sistemas de protección de sobrevelocidad no requieren atención diaria, generalmente no es una experiencia dedicada, sino parte de una descripción de trabajo más grande. Como tal, es importante que estos sistemas sean lo más sencillos posible, y no dependientes de una experiencia decreciente. Cuanto más complejo sea el sistema, más grande la posibilidad de errores humanos. Este es especialmente el caso de los sistemas de protección de sobrevelocidad, ya que nadie realmente tiene la oportunidad de obtener experiencia debido a los largos intervalos de mantenimiento.
Verificación y Pruebas
Cuanto más complejo sea un sistema de seguridad, más exigentes sus requisitos de prueba y verificación son. Para probar y verificar un sistema de seguridad, se interrumpe el proceso; Un intervalo de prueba de prueba prolongada niega la necesidad de interrumpir el proceso regularmente. Un sistema que se centra únicamente en el núcleo de la protección de sobrevelocidad puede alcanzar los intervalos de prueba de más de 10 años, hasta un punto en el que no tiene que ser probado antes de alcanzar el final de la vida. Es importante tener en cuenta que cuantas más funciones tiene un sistema de protección de sobrevelocidad, más pequeño se convierte en el intervalo de prueba, y cuanto más se interrumpa el proceso. Por lo tanto, es importante tener un sistema adecuado para su aplicación específica, en lugar de implementar un sistema que sea exagerado para la aplicación.
