과속

Overspeed
항공기 비행 조건에 대해서는 과속(에로노틱스)을 참조한다.

과속은 엔진이 설계 한계를 벗어나도록 허용되거나 강제로 회전하는 조건이다.엔진을 너무 빨리 작동시키는 결과는 엔진 유형과 모델에 따라 다르며, 그 중 가장 중요한 것은 과속 지속시간과 도달 속도다.일부 엔진의 경우 순간적인 과속은 엔진 수명을 크게 줄이거나 치명적인 고장을 초래할 수 있다.[1]엔진 속도는 일반적으로 분당 회전수(rpm)로 측정된다.[2][citation needed]

과속 예

  • 프로펠러 항공기의 경우, 일반적으로 엔진에 직접 연결된 프로펠러가 급강하 중에 고속 기류에 의해 너무 빨리 회전할 수밖에 없거나, 주지사 고장이나 깃털 고장으로 인해 순항 비행 중 평탄한 블레이드 피치로 이동하거나, 엔진에서 분리될 경우 과속 현상이 발생한다.[citation needed]
  • 제트 항공기에서는 축압축기가 최대 작동 회전 속도를 초과할 때 과속이 발생한다.이는 종종 터빈 날개의 기계적 고장, 화염방출 및 엔진의 완전한 파괴로 이어진다.[citation needed]
  • 지상 차량에서 엔진은 부적절하게 낮은 기어로 변경함으로써 너무 빨리 회전하도록 강요될 수 있다.[citation needed]
  • 대부분의 비규제 엔진은 부하가 없거나 적은 상태에서 전원이 공급되면 과속할 것이다.[citation needed]
  • 디젤 엔진이 폭주하는 경우(가연성 물질의 과다섭취로 인해 발생함) 상태를 신속하게 시정하지 않으면 디젤 엔진이 과속하게 된다.[citation needed]오일 웰 헤드의 디젤 엔진 동력 장비가 그 예다.운전자들이 천연가스 주머니를 들이받으면, 연료와 산소의 엔진을 굶기면서 공기 흡입구가 차단되지 않는 한, 가연성 가스를 수면으로 들여와 엔진이 파괴될 때까지 속도를 빠르게 높일 것이다.

과속보호

때때로 엔진 과속을 불가능하거나 덜 가능성이 있도록 조절기나 주지사가 장착된다.예:

  • 많은 증기기관들은 엔진 속도가 증가함에 따라 증기 유량을 제한하기 위해 높은 rpm에서 스로틀을 닫는 원심성 거버너를 사용한다.[citation needed]
  • 자동차에서는 엔진이 너무 빨리 회전하지 않도록 자동 변속기가 기어를 바꾼다.또한 거의 모든 최신 차량에는 과속을 방지하기 위해 엔진에 연료 공급이나 스파크를 차단하는 전자 리미터 장치가 장착된다.[citation needed]
  • 일부 항공기에는 엔진이 최적의 속도로 작동하도록 프로펠러 피치를 자동으로 변경하는 정속 장치가 있다.[citation needed]

대형 디젤 엔진에는 주지사가 고장나면 작동하는 2차 보호 장치가 장착되기도 한다.[3]이 밸브는 흡기구의 플랩 밸브로 구성된다.엔진이 과속하면 흡입구를 통과하는 기류가 비정상적인 수준으로 상승한다.이로 인해 플랩 밸브가 갑자기 닫히면서 공기의 엔진이 굶주리고 정지한다.[citation needed]

다양한 과속 발생 및 방지

내연기관

샌프란시스코 해양 국립공원 협회가 제시한 발췌문은 주지사와 엔진 제어 기능이 있는 과속 시스템의 종류를 보여준다.[4]과속 주지사는 원심적이거나 유압적이다.[4]원심 주지사는 자신의 무게에 의해 만들어진 회전력에 의존한다.[4]유압 주지사들은 원심력을 사용하지만 같은 임무를 수행하기 위해 매개체를 운전한다.[4]과속 주지사는 대부분의 해양 디젤 엔진에 구현된다.[4]주지사는 엔진이 과속으로 접근하고 있을 때 작용하는 안전조치로, 레귤레이터가 고장 나면 엔진을 끄게 된다.[4]주지 칼라와 연결된 레버에 원심력이 작용해 연료 주입을 차단해 엔진에서 이탈한다.[4]

터빈

발전소 터빈에 대한 과속은 치명적일 수 있으며, 터빈 샤프트와 블레이드의 균형이 맞지 않고 날개와 기타 금속 부품을 매우 빠른 속도로 던질 가능성이 있기 때문에 고장을 일으킬 수 있다.[5]기계적 및 전기적 보호 시스템을 포함하는 서로 다른 안전장치가 존재한다.[6]

기계적 과속 보호는 센서의 형태다.[6]이 시스템은 축, 스프링 및 중량의 구심력에 의존한다.[6]과속 설계 지점에서 중량의 밸런스 지점이 이동하여 레버가 트립 오일 헤더를 배출하여 압력을 감소시키는 밸브를 해제한다.[6]이러한 오일 손실은 압력에 영향을 주고 트립 메커니즘을 움직여 시스템을 트립 오프시킨다.[6]

전기 과속 감지 시스템은 톱니와 프로브가 있는 기어를 포함한다.[6]이 프로브는 톱니가 얼마나 빨리 움직이는지 감지하고, 톱니가 지정된 rpm 이상으로 움직이면 이를 로직 해결사(과속 감지)로 중계한다.논리 해결기는 솔레노이드 작동식 밸브에 연결된 트립 릴레이로 과속을 전송하여 시스템을 트립한다.[6]

터빈에 대한 기계식 관리자 대 전기식 관리자

발전용 터빈과 기타 많은 기계 장치에서는 과속 방지 시스템의 응답 시간을 가능한 한 정밀하게 하는 것이 중요하다.[7]반응이 단 1초라도 꺼지면 터빈으로 이어질 수 있고 터빈 구동 부하(즉, 압축기, 발전기, 펌프 등)가 치명적인 피해를 입어 사람을 위험에 빠뜨릴 수 있다.[7]

기계적인

터빈에 대한 기계적 과속 시스템은 터빈 블레이드 끝에 부착된 중량에 전달되는 회전축의 구심력 사이의 평형에 의존한다.[7]지정된 트립 지점에서 이 중량은 트립 오일 헤더를 해제하는 레버와 물리적으로 접촉하며, 트립 볼트 및/또는 정지 밸브를 닫을 수 있도록 유압 회로를 직접 이동시킨다.[7]레버와의 접촉은 상대적으로 제한된 각도에서 발생하기 때문에 최대 트립 응답 시간은 15ms(즉 0.015초)이다.[7]이러한 장치의 문제는 응답 지연 시간 및 시스템 고착으로 인한 트립 지점의 변동성과 관련이 적다.[7]일부 시스템은 이중화를 위해 트립 볼트 2개를 추가하여 응답 지연 시간을 절반으로 단축할 수 있다.[7]

전기적

터빈의 전기 과속 시스템은 스퍼 기어의 톱니 통로를 측정하여 속도를 감지하는 다수의 프로브에 의존한다.[7]디지털 로직 해결기를 사용하여 과속 시스템은 기어 대 축의 비율을 고려하여 프로펠러 축 rpm을 결정한다.[7]샤프트 rpm이 너무 높으면 트립 명령을 출력하여 트립 릴레이의 전원을 차단한다.[7]과속 응답은 시스템마다 다르므로, 이에 따라 과속 트립 시간을 설정하기 위해서는 원장비 제조업체의 사양을 확인하는 것이 관건이다.[7]일반적으로 달리 명시되지 않는 한 출력 릴레이를 변경하기 위한 응답 시간은 40ms가 된다.[7]이 시간에는 프로브가 속도를 감지하여 과속 설정점과 비교하고 결과를 계산한 후 트립 명령을 출력하는 데 필요한 시간이 포함된다.[7]

과속 감지 시스템 개요

터빈 또는 디젤 엔진의 과속 시스템을 구성, 테스트 및 실행할 때 고려되는 한 가지 요소는 타이밍이다.[4]과속에 대한 대응은 보통 사람들이 알아차리기에는 너무 빠르기 때문이다.

전체 시스템 응답을 측정할 수 있는 방법으로 트립 시스템을 계측해야 한다는 주장이 강하다.이러한 방법으로 시험 중 응답의 변화는 시스템 보호를 손상시키거나 고장 난 구성 요소를 지적할 수 있는 성능 저하를 나타낼 수 있다.

— Scott, 2009, p.161[6]

특정 시스템에 대한 정확한 과속 응답을 교정하는 책임은 제조자에게 있다.그러나 항상 변동성이 존재하며, 오래되거나 마모된 부품의 유지보수, 교체 또는 개보수가 발생할 경우 소유자/운영자가 시스템을 이해하는 것이 중요하다.[6]과속이 발생한 후에는 모든 기계 부품에 응력이 가해지는지 점검하는 것이 필수적이다.[8]임펄스 터빈의 첫 출발지는 로터다.[8]로터에는 터빈 사이의 압력 차이를 균등하게 하는 밸런스 홀이[9] 있으며, 휘어질 경우 전체 로터를 교체해야 한다.[8]

참고 항목

참조

  1. ^ Google 특허:엔진 과속 셧다운 시스템 및 방법
  2. ^ [https://www.iso.org/obp/ui#iso:grs:7000:1389 OBP: ISO 7000 — 장비에 사용하기 위한 그래픽 기호]
  3. ^ AMOT 제품.
  4. ^ a b c d e f g h "Submarine Main Propulsion Diesels - Chapter 10". maritime.org. Retrieved 2019-04-02.
  5. ^ Perez, R. X. (2016). Operators guide to general purpose steam turbines: An overview of operating principles, construction, best practices, and troubleshooting. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons.
  6. ^ a b c d e f g h i Taylor, Scott (June 2009). "Turbine Overspeed Systems and Required Response" (PDF). Semantic scholat. Archived from the original (PDF) on 2019-03-04. Retrieved March 14, 2019.
  7. ^ a b c d e f g h i j k l m Smith, Sheldon S.; Taylor, Scott L. (2009). "Turbine Overspeed Systems And Required Response Times". Turbomachinery and Pump Symposia. doi:10.21423/R19W7P.
  8. ^ a b c National Marine Engineers' Beneficial Association (U.S.). District 1. Modern marine engineering. MEBA. OCLC 28049257.
  9. ^ Mrózek, Lukáš; Tajč, Ladislav; Hoznedl, Michal; Miczán, Martin (28 March 2016). Application of the balancing holes on the turbine stage discs with higher root reaction (PDF). EFM15 – Experimental Fluid Mechanics 2015. EPJ Web of Conferences. Vol. 114. doi:10.1051/epjconf/201611402080.