かつて、タービンの過速度保護システムは、機械システムの一部としてタービンOEMメーカー自身によって設計されることが多かった。これらの機械式保護システムは、特に中型の機械において、現在もなお使用されている。しかし、電子式システムには大きな利点があり、経済的および技術的な影響の両面において、ますます普及が進んでいる。本記事では、機械式保護に比べて電子式保護が持つ利点について解説する。
機械的過速度保護の原理
これら2種類の保護機能の違いを理解するには、機械式過速度保護の仕組みを理解することが重要です。機械式過速度保護システムは、ばね力（スプリングフォース）が既知のばねに重りを取り付けた構造を採用しています。シャフトの回転速度による遠心力により、ばねは次第に伸び、重りが外側へ移動します。 回転速度が設計仕様の範囲内にある限り、ばねは過度に伸びず、おもりは外にはみ出さない。しかし、設計仕様を超えると、おもりは外へ飛び出し、トリップボルトに衝突する。これによりピンが解放され、トリップが作動する。
機械式過速度監視システムの動作。
電子式過速度保護の原理
電子式過速度保護装置は、歯車またはその他の測定面、速度センサー、およびトリップロジックとリレー出力を備えた測定システムで構成されています。速度センサーは測定面を検知し、正弦波または方形波の信号を出力します。測定システムはこの信号をパルスとして認識し、パルス間の時間を計測することで回転速度を算出します。リレー出力はトリップロジックによって制御されます。安全性と可用性を高めるため、これらの保護システムには冗長な投票構造が採用されることがよくあります。
なぜ電子式過速度保護に切り替えるべきなのでしょうか？
機械式過速度保護から電子式過速度保護への切り替えには、大きな利点があります。検証可能な安全性が主な根拠です。例えば、機械式過速度保護システムでは（それに伴うあらゆるリスクを冒して！）実際に機械を過速度運転させて試験を行わなければならないのに対し、電子式過速度保護システムでは過速度をシミュレートすることで試験を行うことができます。さらに、シミュレーションによる試験は、より迅速かつ容易に実施できます。
この概要では、機械の過速度保護の2つの形式を比較します：
| 機械的過速度トリップ | 電子式過速度トリップ |
|---|---|
| ばね力の不正確さによるトリップ値の不正確な決定（+ / a-50 rpm） | 極めて正確なトリップ値の算出 |
| ばねの材料疲労により、ストローク値は徐々に変化する | 訪問価値に変化はありません |
| ユーザーインターフェースの採用は想定されていない | DCSインターフェースの可能性を提供します |
| シャフトまたは機械式レバーに取り付ける必要があります | シャフトや機械式レバーとの物理的な接触は不要です |
| 潤滑剤の堆積により、機械的トリップの作動が阻害される可能性がある | 潤滑剤の堆積はトリップ機能に影響を与えません |
| 駆動機器から切り離し、シャットダウンを行う場合を除き、テストは実施できません。 | 周波数発生器を用いた過速度シミュレーションにより、トリップ機能を安全にテストする可能性 |
| トリップ作動に必要な超過速度 | あらゆる速度でテストが可能であり、稼働中（オンライン）でもあらゆるチャネルをテストできます。 |
| トリップ値を可能な限り正確に設定するには、タービンの起動を複数回行う必要があります | 追加のタービン起動は不要です |
電子式過速度保護装置への切り替えは複雑ではありません。まず、機械式トリップレバーおよび関連するすべてのシステム構成部品を取り外します。次に、測定面（歯車）がまだ設置されていない場合は、シャフトにこれを取り付け、その後、この測定面の周囲に1つまたは複数のセンサーを配置します。その後、監視システムを機械の近くまたはキャビネット内に設置することができます。
オーバースピードについて詳しくはこちら：
API規格670は、過速度検出システムについてどのように規定していますか？ »
SpeedSys 300 – 過速度保護システム
SpeedSys 300は、回転機械向けのSIL 3認定電子式過速度保護システムです。コンパクトなアーキテクチャにより、保護の中核となる機能を提供します。技術的な 設置面積 が小さいため、影響の少ない後付け設置が可能であり、保護対象となる機械の範囲を拡大します。
この速度製品パンフレットでは、当社のタコメーター（ tachometers）、過速度検知システム、および速度センサーについて包括的な概要を掲載しています。
