4.4.5. Автомат безопасности должен срабатывать при повышении частоты вращения ротора турбины на 10-12% сверх номинальной
или до значения, указанного заводом-изготовителем.
Настройку автомата безопасности рекомендуется производить на специальном разгонном стенде.
При срабатывании автомата безопасности должны закрываться:
стопорные, регулирующие (стопорно-регулирующие) клапаны свежего пара и пара промперегрева;
стопорные (отсечные), регулирующие и обратные клапаны, а также регулирующие диафрагмы и заслонки отборов пара;
отсечные клапаны на паропроводах связи со сторонними источниками пара.
При повышении частоты вращения роторов турбоагрегата сверх номинального значения, например при сбросе нагрузки, детали ротора, в особенности диски и рабочие лопатки последних ступеней турбин большой мощности, подвергаются значительным механическим напряжениям под влиянием центробежных сил, увеличивающихся пропорционально квадрату частоты вращения. Чтобы сохранить надежность работы ротора в таких условиях, необходимо либо закладывать в конструкцию турбины большие запасы прочности, что обходится весьма дорого, либо ограничивать возможное повышение частоты вращения специальной защитной системой. Обычно запас прочности на повышение частоты вращения не превышает 20%, а для некоторых деталей, например лопаток последних ступеней, он еще меньше. Исчерпание запаса прочности может привести к разрушениям дисков, роторов, подшипников и всего турбоагрегата. Подобные аварии считаются одними из наиболее тяжелых на ТЭС, так как часто сопровождаются возгоранием масла, водорода, обрушением кровли главного здания ТЭС. Поэтому каждая турбина имеет защиту от недопустимого повышения частоты вращения, которая (защита) состоит из автомата безопасности, исполнительных органов {стопорных и регулирующих клапанов, поворотных диафрагм, обратных клапанов отборов) и передаточного механизма.
Заводы — изготовители паровых турбин длительное время ведут работы по усовершенствованию защиты от разгона и методики ее испытаний в целях уменьшения числа разгонов турбины до частоты вращения, превышающей номинальную.
Вновь изготавливаемые турбины в последнее время оснащены электрическими защитами от повышения частоты вращения.
Оптимальным вариантом в методике настройки автоматов безопасности является их настройка на специальном разгонном стенде. Многолетний опыт энергоремонтных предприятий подтверждает правильность этой методики и экономическую выгоду, так как существенно сокращается количество пусков и остановов турбоагрегатов.
Автомат безопасности является датчиком, подающим сигнал в систему защиты при недопустимом повышении частоты вращения ротора. По этому сигналу происходит закрытие всех парозапорных органов, прекращающих доступ пара в турбину, предотвращая ее разгон. Автомат безопасности должен быть отрегулирован на срабатывание при повышении частоты вращения ротора турбины на 10-12% сверх номинальной, до которой завод гарантирует надежность работы деталей ротора. В отдельных случаях заводы — изготовители турбин ограничивают повышение частоты вращения из-за ограниченного запаса прочности деталей ротора и автомат безопасности настраивается на срабатывание при более низкой частоте вращения.
В последующих пунктах (4.4.6-4.4.10) содержатся требования к обеспечению нормального состояния отдельных элементов системы защиты от недопустимого повышения частоты вращения ротора.