Het belang van machinebewaking

Het belang van machinebewaking bij industriële machines.

Het is erg belangrijk dat machines/installaties in een fabriek operationeel zijn. Zeker in het geval dat een fabriek dag en nacht in bedrijf dient te zijn. Een ongeplande stilstand is zeer onwenselijk, want dit levert hoge en onnodige kosten op. Het is daarom van belang om elke machine, met name de meest kritische, continu te bewaken. Hiermee wordt machineschade, met (langdurige) ongeplande stilstand als gevolg, voorkomen. 

Wanneer er sprake is van leveringsplicht zal dit het bedrijf tevens additionele kosten opleveren. Wanneer een fabriek voor langere duur niet operationeel kan zijn vanwege een storing of schade aan een machine, kan het bedrijf de leveringsplicht niet nakomen. Hoewel er een flinke investering voor een bewakingssysteem nodig is, kan dit het verschil maken tussen de preventie van een storing of het plaatsvinden van een storing. Daarbij draagt het voor een groot deel bij aan de veiligheid van de werknemers, de fabriek en het milieu. Een machinebewakingssysteem werkt autonoom; wanneer het systeem eenmaal geïnstalleerd is, komt er niemand meer bij. Hierdoor is het systeem niet onderhevig aan mogelijke menselijke fouten, wat de grootste oorzaak is van bedrijfsongevallen.

Een voorbeeld

Wanneer een turbine in overspeed treedt als gevolg van een storing zijn de gevolgen hiervan desastreus wanneer er geen bewakingssysteem is. Wanneer een turbine het maximaal haalbare toerental overschrijdt, dient een bewakingssysteem in te grijpen door de turbine af te schakelen. Dit gebeurt wanneer een alarmwaarde wordt getriggerd waardoor het bewakingssysteem de turbine afschakelt. Het afschakelen van een machine is de laatste barrière voordat het daadwerkelijk fout gaat. Vaak gaan er andere fouten aan vooraf die ervoor zorgen dat de turbine in overspeed treedt. Voorbeelden van deze fouten zijn onder andere problemen met de as, generator of koppeling.

Isolated layer of protection

De isolated layer of protection is de laatste barrière voordat het fout gaat; het bewakingssysteem schakelt de machine uit. Om bij het voorgaande voorbeeld te blijven; de gasturbine gaat in overspeed en overschrijdt vooraf ingestelde alarmwaarden. Het maximale aantal omwentelingen per minuut wordt overschreden en de machine wordt per direct uitgeschakeld. Voordat een isolated layer of protection ingrijpt, gaan er meestal een aantal stappen aan vooraf. De ene fout leidt tot een andere fout, totdat de alarmwaarden wordt bereikt en de machine uitgeschakeld wordt. Bij overspeed kunnen fouten zich zo snel voordoen dat het voor werknemers onmogelijk is om op tijd in te kunnen grijpen. De aanwezigheid van een bewakingssysteem die binnen 40 milliseconden (API 670 richtlijn) reageert is dus van groot belang. De isolated layer of protection is nooit aangesloten op een netwerk (extern) waardoor het niet vatbaar is voor cyberaanvallen.

Machinebewaking en condition monitoring

Machinebewakingssystemen zijn bedoeld om te zorgen dat de machine uit wordt geschakeld wanneer dit nodig is als er een gevaarlijke situatie ontstaat. Dit is vaak het gevolg van een opeenstapeling aan fouten. Er zijn opties om door middel van vibratiemetingen een duidelijk beeld te krijgen van de conditie van een machine. Hierdoor kan vaak in worden gegrepen voordat de alarmwaarden worden bereikt en het machinebewakingsysteem tript.

Een voorbeeld

Afbeelding 1. Gevolg van trillingen op een turbine in een waterkrachtcentrale

In 2009 is er een groot ongeval gebeurd in een waterkracht- centrale in Rusland (Sayano-Shushenskaja). Door trillingen is metaalmoeheid ontstaan in de bouten die de afsluiter van één van de turbines vasthielden. De bouten zijn afgebroken waardoor de afsluiter los kwam en een grote hoeveelheid water met hoge druk de generatorkamer in spoot en veel schade veroorzaakte. 76 mensen zijn omgekomen toen de turbine in de waterkrachtcentrale als gevolg van vibratie uit elkaar klapte. Naast de slachtoffers was de waterkrachtcentrale verantwoordelijk voor een output van 6400 MW. Ter vergelijking; de grootste energiecentrale (kolenverbranding) in Nederland heeft een output van 1560 MW. De plotselinge stilstand van de gehele waterkrachtcentrale zorgde ervoor dat de omgeving zonder stroom zat. De herstellingskosten kwamen neer op ruim 1,5 miljard en duurde langer dan 5 jaar.

De metaalmoeheid als gevolg van de trillingen had opgemerkt kunnen worden door middel van een machinebewakingssysteem (trillingsbewaking). Een machinebewakingssysteem (met condition monitoring) is dus van groot belang. Ook al is de kans dat iets dergelijks gebeurt nog zo klein, de gevolgen zijn niet te overzien.

Machinebewaking voor veiligheid

Hoewel ongeplande stilstand altijd onwenselijk is, kan een machinebewakingssysteem ernstige gevolgen voorkomen zoals (dodelijke) slachtoffers, aantasting van het milieu en schade aan de fabriek (en machines). De gevolgen van een turbine die te sterk onderhevig is aan trillingen zijn niet te overzien (zoals te zien op figuur 1). Naast de mogelijkheid dat er (dodelijke) slachtoffers zijn, is de fabriek in dergelijke mate beschadigd dat het maanden (zo niet jaren) zal duren voordat deze weer operationeel kan zijn. Dit zal ernstige financiële problemen opleveren en mogelijke leveringsproblemen. Het gaat hier immers om een waterkrachtcentrale waarbij leveringsplicht geldt.

 


Kennis & cases

Op ons kennisblog plaatsen we informatieve artikelen en leerzame case-studies met betrekking tot procesinstrumentatie, condition monitoring, trillingsmetingen en machinebewaking.