Překročená rychlost - Overspeed

Podmínky letu letadla viz Překročení rychlosti (letectví).

Překročená rychlost je stav, při kterém je motor povolen nebo nucen otáčet se nad svůj konstrukční limit. Důsledky příliš rychlého chodu motoru se liší podle typu a modelu motoru a závisí na několika faktorech, z nichž nejdůležitější jsou doba trvání překročení rychlosti a dosažená rychlost. U některých motorů může krátkodobý překročení rychlosti vést k výraznému snížení životnosti motoru nebo katastrofické poruše.[1] Rychlost motoru je obvykle měřeno v otáčky za minutu (ot / min).[2][Citace je zapotřebí ]

Příklady překročení rychlosti

Ochrana proti nadměrné rychlosti

Někdy regulátor nebo guvernér je vybaven tak, aby bylo překročení otáček motoru nemožné nebo méně pravděpodobné. Například:

Velký dieselové motory jsou někdy vybaveny sekundárním ochranným zařízením, které se aktivuje, pokud selže regulátor.[3] Skládá se z klapky v přívodu vzduchu. Pokud dojde k překročení rychlosti motoru, stoupne průtok vzduchu nasáváním na abnormální úroveň. To způsobí, že klapka se uzavře, vyhladí motor vzduchu a vypne jej.[Citace je zapotřebí ]

Různé případy překročení rychlosti a prevence

Letectví

V letectví vzniká nadměrná rychlost tryskový motor design. Jednoduše řečeno, provoz proudového motoru lze rozdělit do čtyř stupňů: 1. vzduch je nasáván vstupem, 2. vzduch je stlačen, 3. stlačený vzduch je smíchán s palivem a spalován, 4. konečně výsledek je vyfukován jako výfuk ze zadní části motoru. Tyto čtyři kroky obsahují turbíny, které jsou jemně vyladěny k provádění každého konkrétního úkolu. Abychom se ujistili, že každý odpovídá předpisům pro bezpečnost, emise a další důležité body, USA Federální letecká správa (FAA)[4] zavedla pravidla 18. července 2011[5]. Pravidla stanoví, že překročení rychlosti se zvýšilo na 120 procent u jednoho motoru bez zátěže, zatímco za provozních podmínek je rezerva 105 procent.[5] Kromě požadavků na překročení rychlosti stanovených FAA uvedly také nové rotor návrhová kritéria.[5]

Spolu s ochranou proti nadměrné rychlosti automatizace ovládacích prvků existují způsoby, jak zabránit překročení rychlosti ovládáním ovládacích prvků. Milton D. McLaughlin jde do detailů na hřištích, zatáčení, stoupání a dalších manévrovacích technikách.[6] Podrobnosti určují zatáčku a úhel použitý při rychlosti, kterou pilot letí, aby se zabránilo nadměrné rychlosti.[6]  

Vnitřní spalovací motory

Výňatek předložený Sdružení pro námořní národní park v San Francisku ilustruje typy systémů s vysokou rychlostí s guvernér a ovládání motoru.[7] Regulátory nadměrné rychlosti jsou buď odstředivé nebo hydraulické.[7] Odstředivé regulátory závisí na točivé síle vytvořené jeho vlastní hmotností.[7] Hydraulické guvernéři používají odstředivá síla ale řídit médium, aby splnilo stejný úkol.[7] Regulátor nadměrné rychlosti je implementován na většině námořních vznětové motory.[7] Regulátor je bezpečnostní opatření, které působí, když se motor blíží příliš vysoké rychlosti, a vypne jej, pokud selže regulátor.[7] Vypíná motor vypnutím vstřikování paliva působením odstředivé síly na páky spojené s límcem regulátoru.[7]

Turbíny

Překročení rychlosti pro elektrárnu turbíny může být katastrofická, což může vést k poruše v důsledku hřídelí turbín a čepele nevyvážený a potenciálně házet čepelemi a jinými kovovými částmi velmi vysokou rychlostí.[8] Existují různá ochranná opatření, mezi něž patří systém mechanické a elektrické ochrany.[9]

Mechanická ochrana proti překročení rychlosti je ve formě senzorů.[9] Systém spoléhá na dostředivá síla hřídele, pružiny a závaží.[9] V navrženém bodě překročení rychlosti se posune rovnovážný bod závaží, což způsobí, že páka uvolní ventil, který způsobí ztrátu tlaku vypouštěcího oleje v důsledku vypouštění.[9] Tato ztráta oleje ovlivňuje tlak a pohybuje vypínacím mechanismem, aby se systém vypnul.[9]

Systém detekce elektrického překročení rychlosti zahrnuje a Ozubené kolo se zuby a sondami.[9] Tyto sondy detekují, jak rychle se zuby pohybují a zda se pohybují za určeným místem ot / min, předá to logickému řešiči (detekce překročení rychlosti). Logický řešič vypne systém odesláním překročení rychlosti na vypínací relé, které je připojeno k a solenoid - ovládaný ventil.[9]

Mechanické vs. elektrické regulátory na turbínách

U turbín a mnoha dalších mechanických zařízení používaných k výrobě energie je zásadní, aby doby odezvy systémů prevence překročení rychlosti byly co nejpřesnější.[10] Pokud je odezva vypnuta co i jen zlomek sekundy, může to vést k tomu, že turbíny a jejich poháněné zatížení (tj. Kompresor, generátor, čerpadlo atd.) Utrpí katastrofické poškození a ohrozí lidi.[10]

Mechanické

Mechanické systémy překročení rychlosti na turbínách se spoléhají na rovnováhu mezi dostředivou silou rotujícího hřídele působícího na závaží připojené ke konci lopatky turbíny.[10] Ve specifikovaném vypínacím bodě se toto závaží fyzicky dotýká páky, která uvolňuje rozdělovač vypínacího oleje, který přímo pohybuje vypínacím šroubem a / nebo hydraulickým okruhem k aktivaci uzavíracích ventilů k uzavření.[10] Protože ke kontaktu s pákou dochází v relativně omezeném úhlu, je maximální doba odezvy vypnutí 15 slečna (tj. 0,015 s).[10] Problém s těmito zařízeními má méně společného s dobou odezvy, stejně jako s latencí odezvy a variabilitou v bodě vypnutí v důsledku přilepení systémů.[10] Některé systémy přidávají dva vypínací šrouby pro redundanci, což umožňuje snížit latenci odezvy o polovinu.[10]

Elektrický

Elektrické systémy překročení rychlosti na turbínách spoléhají na velké množství sond, které snímají rychlost měřením průchodů zubů čelního kola.[10] Pomocí digitálního logického řešiče systém překročení rychlosti určuje otáčky hřídele vrtule vzhledem k poměru převodu k hřídeli.[10] Pokud jsou otáčky hřídele příliš vysoké, vyšle vypínací povel, který vypne vypínací relé.[10] Odezva na překročení rychlosti se liší od systému k systému, takže je klíčové zkontrolovat specifikaci výrobce původního zařízení a odpovídajícím způsobem nastavit dobu překročení rychlosti.[10] Obvykle, pokud není uvedeno jinak, bude doba odezvy na změnu výstupního relé 40 ms.[10] Tato doba zahrnuje čas potřebný k tomu, aby sondy detekovaly rychlost, porovnaly ji s nastavenou hodnotou překročení rychlosti, vypočítaly výsledky a nakonec vydaly příkaz vypnutí.[10]

Přehled systému detekce překročení rychlosti

Při konfiguraci, testování a provozu jakýchkoli systémů s vyšší rychlostí na turbínách nebo naftových motorech je jedním z uvažovaných faktorů časování.[7] Je to proto, že reakce na překročení rychlosti je obvykle příliš rychlá, než aby si ji lidé všimli.

Existuje silný argument pro vybavení vypínacích systémů takovým způsobem, že lze měřit celkovou odezvu systému. Tímto způsobem během testu může změna v odezvě indikovat degradaci, která by mohla ohrozit ochranu systému nebo poukázat na selhávající komponentu.

— Scott, 2009, s. 161[9]

Odpovědnost za kalibraci správné odezvy na vyšší rychlost pro konkrétní systém nese výrobce. Variabilita však vždy existuje a je důležité, aby vlastník / provozovatel porozuměl systému v případě údržby, výměny nebo dovybavení zastaralých nebo opotřebovaných dílů.[9] Jakmile dojde k překročení rychlosti, je bezpodmínečně nutné zkontrolovat, zda nejsou namáhány všechny části stroje.[11] První místo, kde začít impulzní turbíny je rotor.[11] U rotoru jsou vyvažovací otvory[12] které vyrovnávají tlakový rozdíl mezi turbínami a pokud by byly pokřivené, vyžadovaly by výměnu celého rotoru.[11]

Viz také

Reference

  1. ^ || Patenty Google: Systémy a metody vypínání překročení rychlosti motoru
  2. ^ [https://www.iso.org/obp/ui#iso:grs:7000:1389 || OBP: ISO 7000 - Grafické symboly pro použití na zařízení]
  3. ^ Produkty AMOT.
  4. ^ [1]
  5. ^ A b C „Standardy letové způsobilosti; požadavky na překročení rychlosti rotoru“. Federální registr. 2011-07-18. Citováno 2019-04-02.
  6. ^ A b McLaughlin, Milton D. (1967). Vyšetřování simulátoru zvýšení rychlosti manévru konfigurace SST ve vztahu k rychlostním limitům. Národní úřad pro letectví a vesmír. OCLC  762061730.
  7. ^ A b C d E F G h „Submarine Main Propulsion Diesels - Kapitola 10“. maritime.org. Citováno 2019-04-02.
  8. ^ Perez, R. X. (2016). Návod k obsluze parních turbín pro všeobecné použití: Přehled provozních zásad, konstrukce, osvědčených postupů a řešení problémů. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons.
  9. ^ A b C d E F G h i Taylor, Scott (červen 2009). „Systémy překročení rychlosti turbíny a požadovaná reakce“ (PDF). Sémantický uč. Citováno 14. března 2019.
  10. ^ A b C d E F G h i j k l m Smith, Sheldon S .; Taylor, Scott L. (2009). „Systémy překročení rychlosti turbíny a požadované doby odezvy“. Turbomachinery and Pump Symposia. doi:10.21423 / R19W7P.
  11. ^ A b C National Marine Engineers 'Beneficial Association (USA). Okres 1. Moderní lodní inženýrství. MEBA. OCLC  28049257.
  12. ^ Mrózek, Lukáš; Tajč, Ladislav; Hoznedl, Michal; Miczán, Martin (28. března 2016). Aplikace vyvažovacích otvorů na discích turbínového stupně s vyšší kořenovou reakcí (PDF). EFM15 - Experimental Fluid Mechanics 2015. EPJ Web of Conferences. 114. doi:10.1051 / epjconf / 201611402080.