Превышение скорости — это состояние, при котором двигатель может или вынужден вращаться за пределами своего расчетного предела. Последствия работы двигателя на слишком высокой скорости различаются в зависимости от типа и модели двигателя и зависят от нескольких факторов, наиболее важными из которых являются продолжительность превышения скорости и достигнутая скорость. В некоторых двигателях кратковременное превышение скорости может привести к значительному сокращению срока службы двигателя или катастрофическому отказу. [1] Скорость двигателя обычно измеряется в оборотах в минуту (об/мин). [2] [ необходима цитата ]
Иногда регулятор или регулировщик устанавливается, чтобы сделать превышение скорости двигателя невозможным или менее вероятным. Например:
Отрывок, представленный Ассоциацией морских национальных парков Сан-Франциско, иллюстрирует типы систем превышения скорости с регулятором и управлением двигателем. [4] Регуляторы превышения скорости бывают центробежными или гидравлическими. [4] Центробежные регуляторы зависят от вращающей силы, создаваемой их собственным весом. [4] Гидравлические регуляторы используют центробежную силу , но приводят в движение среду для выполнения той же задачи. [4] Регулятор превышения скорости реализован на большинстве морских дизельных двигателей. [4] Регулятор представляет собой меру безопасности, которая срабатывает, когда двигатель приближается к превышению скорости, и отключает двигатель, если регулятор регулятора выходит из строя. [4] Он отключает двигатель, прекращая впрыск топлива, заставляя центробежную силу действовать на рычаги, соединенные с кольцом регулятора. [4]
Превышение скорости для турбин электростанций может быть катастрофическим и привести к выходу из строя из-за разбалансировки валов и лопастей турбин , что может привести к выбросу лопастей и других металлических деталей на очень высоких скоростях. [5] Существуют различные меры безопасности, включающие механическую и электрическую систему защиты. [6]
Механическая защита от превышения скорости реализована в виде датчиков. [6] Система основана на центростремительной силе вала, пружины и груза. [6] В расчетной точке превышения скорости точка равновесия груза смещается, заставляя рычаг отпустить клапан, который заставляет коллектор масла отключения терять давление из-за слива. [6] Эта потеря масла влияет на давление и перемещает механизм отключения, чтобы затем отключить систему. [6]
Электрическая система обнаружения превышения скорости включает в себя шестерню с зубьями и зондами. [6] Эти зонды определяют, насколько быстро движутся зубья, и если они движутся за пределами назначенного числа оборотов в минуту , он передает это на логическое решающее устройство (обнаружение превышения скорости). Логическое решающее устройство отключает систему, отправляя превышение скорости на реле отключения, которое подключено к электромагнитному клапану. [6]
В турбинах и многих других механических устройствах, используемых для выработки электроэнергии, крайне важно, чтобы время реагирования систем предотвращения превышения скорости было максимально точным. [7] Если реакция отстает даже на долю секунды, это может привести к катастрофическому повреждению турбин и ее приводимой нагрузки (т. е. компрессора, генератора, насоса и т. д.), а также подвергнуть риску людей. [7]
Механические системы превышения скорости на турбинах основаны на равновесии между центростремительной силой вращающегося вала, передаваемой на груз, прикрепленный к концу лопатки турбины. [7] В указанной точке срабатывания этот груз физически контактирует с рычагом, который освобождает коллектор масла срабатывания, который напрямую перемещает болт срабатывания и/или гидравлический контур для активации запорных клапанов для закрытия. [7] Поскольку контакт с рычагом происходит по относительно ограниченному углу, максимальное время отклика срабатывания составляет 15 мс (т. е. 0,015 с). [7] Проблема с этими устройствами связана не столько со временем срабатывания, сколько с задержкой срабатывания и изменчивостью точки срабатывания из-за застревания систем. [7] Некоторые системы добавляют два болта срабатывания для избыточности, что позволяет сократить задержку срабатывания вдвое. [7]
Электрические системы превышения скорости на турбинах полагаются на множество датчиков, которые определяют скорость посредством измерения проходов зубьев прямозубой шестерни. [7] Используя цифровой логический решатель, система превышения скорости определяет обороты вала винта с учетом передаточного отношения шестерни к валу. [7] Если обороты вала слишком высокие, она выдает команду на отключение, которая обесточивает реле отключения. [7] Реакция на превышение скорости различается от системы к системе, поэтому важно проверить спецификацию производителя оригинального оборудования, чтобы соответствующим образом установить время отключения при превышении скорости. [7] Обычно, если не указано иное, время отклика для изменения выходного реле составляет 40 мс. [7] Это время включает время, необходимое датчикам для определения скорости, сравнения ее с заданным значением превышения скорости, расчета результатов и, наконец, выдачи команды на отключение. [7]
При настройке, тестировании и эксплуатации любых систем контроля превышения скорости на турбинах или дизельных двигателях одним из факторов, которые следует учитывать, является время. [4] Это связано с тем, что реакция на превышение скорости обычно происходит слишком быстро, чтобы люди могли ее заметить.
Существует весомый аргумент в пользу оснащения систем отключения таким образом, чтобы можно было измерить общую реакцию системы. Таким образом, во время теста изменение в реакции может указывать на деградацию, которая может поставить под угрозу защиту системы или указать на неисправный компонент.
— Скотт, 2009, стр.161 [6]
Ответственность за калибровку правильного отклика на превышение скорости для конкретной системы лежит на производителе. Однако изменчивость всегда присутствует, и владельцу/оператору важно понимать систему в случае обслуживания, замены или модернизации устаревших или изношенных деталей. [6] После возникновения превышения скорости необходимо проверить все детали машины на предмет напряжения. [8] Первое место, с которого следует начать для импульсных турбин, — это ротор. [8] На роторе имеются балансировочные отверстия [9], которые выравнивают разницу давления между турбинами, и в случае деформации потребуется замена всего ротора. [8]
{{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)