ความเร็วเกินกำหนด

การเร่งรอบเกิน ขีดจำกัด หรือ ที่เรียกว่าการเร่งรอบเกินขีดจำกัดคือสภาวะที่เครื่องยนต์ได้รับอนุญาตให้หมุนเกินขีดจำกัดที่ออกแบบไว้ ผลที่ตามมาจากการเร่งรอบเครื่องยนต์มากเกินไปนั้นแตกต่างกันไปตามประเภทและรุ่นของเครื่องยนต์ และขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ปัจจัยที่สำคัญที่สุดคือระยะเวลาของการเร่งรอบเกินขีดจำกัดและความเร็วที่ได้ ในบางเครื่องยนต์ การเร่งรอบเกินขีดจำกัดเพียงชั่วขณะอาจส่งผลให้อายุการใช้งานของเครื่องยนต์ลดลงอย่างมากหรือเกิดความเสียหายร้ายแรงได้^{[ 1 ]}โดยทั่วไปความเร็วของเครื่องยนต์จะวัดเป็นรอบต่อนาที (rpm) ^{[ 2 ]}

• ในเครื่องบินใบพัด การบินเร็วเกินกำหนดจะเกิดขึ้นหากใบพัดซึ่งโดยปกติจะเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องยนต์ ถูกบังคับให้หมุนเร็วเกินไปเนื่องจากกระแสลมความเร็วสูงในขณะที่เครื่องบินกำลังดิ่งลง หรือหากใบพัดเปลี่ยนเป็นมุมแบนในระหว่างการบินปกติเนื่องจากระบบควบคุมความเร็วรอบทำงานผิดพลาด หรือระบบปรับมุมใบพัดทำงานผิดพลาด หรือหากใบพัดหลุดออกจากเครื่องยนต์
• ในเครื่องบินไอพ่น การหมุนเร็วเกินกำหนดเกิดขึ้นเมื่อคอมเพรสเซอร์แบบแกนหมุนมีรอบการหมุนเกินความเร็วสูงสุดที่อนุญาต ซึ่งมักนำไปสู่ความเสียหายทางกลของใบพัดกังหัน เครื่องยนต์ดับและทำลายตัวเอง ในที่สุด
• ในยานพาหนะภาคพื้นดิน การเปลี่ยน เกียร์ต่ำเกินไปอาจทำให้เครื่องยนต์หมุนเร็วเกินไปได้
• เครื่องยนต์ ส่วนใหญ่ที่ไม่มีระบบควบคุมจะหมุนเร็วเกินกำหนดหากมีการจ่ายกำลังโดยไม่มีหรือมีภาระน้อย
• ในกรณีที่เครื่องยนต์ดีเซลทำงานผิดปกติ (เกิดจากการดูดเชื้อเพลิงมากเกินไป) เครื่องยนต์ดีเซลจะหมุนด้วยความเร็วสูงหากไม่แก้ไขสถานการณ์อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ดีเซลที่ใช้ขับเคลื่อนอุปกรณ์ที่ หัว บ่อน้ำมันสมมติว่าผู้ปฏิบัติงานไปเจอแหล่งก๊าซธรรมชาติ ก๊าซจะขึ้นมาที่ผิวดินและเครื่องยนต์จะดูดก๊าซไวไฟเข้าไป ทำให้ความเร็วรอบเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนเครื่องยนต์เสียหาย เว้นแต่จะปิดช่องรับอากาศ ซึ่งจะทำให้เครื่องยนต์ขาดเชื้อเพลิงและออกซิเจน

บางครั้งมีการติดตั้งตัวควบคุมหรือตัวจำกัดความเร็วเพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์หมุนเร็วเกินกำหนด หรือลดโอกาสที่เครื่องยนต์จะหมุนเร็วเกินกำหนด ตัวอย่างเช่น:

• เครื่องจักรไอน้ำหลายชนิดใช้ตัวควบคุมแรงเหวี่ยงซึ่งจะปิดวาล์วควบคุมที่รอบเครื่องยนต์สูง เพื่อจำกัดการไหลของไอน้ำเมื่อความเร็วของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น
• ในรถยนต์ระบบเกียร์อัตโนมัติจะเปลี่ยนเกียร์เพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์หมุนเร็วเกินไป นอกจากนี้ รถยนต์สมัยใหม่เกือบทุกคันติดตั้ง อุปกรณ์ จำกัดรอบเครื่องยนต์ แบบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งจะตัดการจ่ายเชื้อเพลิงหรือประกายไฟไปยังเครื่องยนต์เพื่อป้องกันการขับเร็วเกินกำหนด
• เครื่องบินบางลำมีระบบควบคุมความเร็วคงที่ซึ่งจะปรับมุมใบพัดโดยอัตโนมัติเพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานที่ความเร็วที่เหมาะสมที่สุด
• บางครั้ง เครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่จะติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันรองที่ทำงานหากตัวควบคุมล้มเหลว^{[ 3 ]}ซึ่งประกอบด้วยวาล์วปิดในช่องรับอากาศ หากเครื่องยนต์หมุนเร็วเกินไป การไหลของอากาศผ่านช่องรับอากาศจะเพิ่มขึ้นถึงระดับที่ผิดปกติ ซึ่งจะทำให้วาล์วปิดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้เครื่องยนต์ขาดอากาศและดับลง

ข้อความที่ตัดตอนมาจากสมาคมอุทยานแห่งชาติทางทะเลซานฟรานซิสโกแสดงให้เห็นถึงประเภทของระบบควบคุมความเร็วเกินที่มีตัวควบคุมและควบคุมเครื่องยนต์^{[ 4 ]}ตัวควบคุมความเร็วเกินมีทั้งแบบแรงเหวี่ยงและแบบไฮดรอลิก^{[ 4 ]}ตัวควบคุมแบบแรงเหวี่ยงอาศัยแรงหมุนที่เกิดจากน้ำหนักของตัวมันเอง^{[ 4 ]} ตัวควบคุม แบบไฮดรอลิกใช้แรงเหวี่ยงแต่ขับเคลื่อนตัวกลางเพื่อให้บรรลุเป้าหมายเดียวกัน^{[ 4 ]}ตัวควบคุมความเร็วเกินถูกนำไปใช้ในเครื่องยนต์ดีเซล ทางทะเลส่วนใหญ่ ^{[ 4 ]}ตัวควบคุมเป็นมาตรการความปลอดภัยที่จะทำงานเมื่อเครื่องยนต์เข้าใกล้ความเร็วเกินและจะตัดการทำงานของเครื่องยนต์หากตัวควบคุมทำงานล้มเหลว^{[ 4 ]}มันจะตัดการทำงานของเครื่องยนต์โดยการตัดการฉีดเชื้อเพลิงโดยให้แรงเหวี่ยงกระทำต่อคันโยกที่เชื่อมต่อกับปลอกตัวควบคุม^{[ 4 ]}

ความเร็วเกินกำหนดของ กังหันโรงไฟฟ้าอาจก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรง ส่งผลให้กังหันเสียหายเนื่องจากเพลาและใบพัด ของกังหัน ไม่สมดุล และอาจทำให้ใบพัดและชิ้นส่วนโลหะอื่นๆ กระเด็นออกมาด้วยความเร็วสูงมาก^{[ 5 ]}มีระบบป้องกันต่างๆ ซึ่งรวมถึงระบบป้องกันทางกลและทางไฟฟ้า^{[ 6 ]}

ระบบ ป้องกันความเร็วเกินแบบกลไกอยู่ในรูปของเซ็นเซอร์^{[ 6 ]}ระบบนี้อาศัยแรงสู่ศูนย์กลางของเพลา สปริง และตุ้มน้ำหนัก^{[ 6 ]}เมื่อถึงจุดที่ความเร็วเกินกำหนด จุดสมดุลของตุ้มน้ำหนักจะเปลี่ยนไป ทำให้คันโยกปล่อยวาล์วที่ทำให้ท่อส่งน้ำมันตัดการทำงานสูญเสียแรงดันเนื่องจากการระบาย^{[ 6 ]}การสูญเสียน้ำมันนี้ส่งผลต่อแรงดัน และทำให้กลไกตัดการทำงานเคลื่อนไปเพื่อตัดการทำงานของระบบ^{[ 6 ]}

ระบบตรวจจับความเร็วเกินทางไฟฟ้าประกอบด้วยเฟืองที่มีฟันและหัววัด^{[ 6 ]}หัววัดเหล่านี้จะตรวจจับความเร็วในการเคลื่อนที่ของฟัน และหากเคลื่อนที่เกินความเร็วรอบ ที่กำหนด ระบบจะส่งสัญญาณนั้นไปยังตัวแก้ตรรกะ (การตรวจจับความเร็วเกิน) ตัวแก้ตรรกะจะตัดการทำงานของระบบโดยส่งสัญญาณความเร็วเกินไปยังรีเลย์ตัดการทำงาน ซึ่งเชื่อมต่อกับวาล์วที่ทำงานด้วยโซลินอยด์^{[ 6 ]}

ในกังหันและอุปกรณ์เชิงกลอื่นๆ จำนวนมากที่ใช้ในการผลิตพลังงาน สิ่งสำคัญคือเวลาตอบสนองของระบบป้องกันความเร็วเกินต้องมีความแม่นยำมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้^{[ 7 ]}หากการตอบสนองคลาดเคลื่อนไปแม้เพียงเสี้ยววินาที ก็อาจทำให้กังหันและโหลดที่ขับเคลื่อน (เช่น คอมเพรสเซอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ปั๊ม ฯลฯ) ได้รับความเสียหายร้ายแรง และอาจทำให้ผู้คนตกอยู่ในความเสี่ยงได้^{[ 7 ]}

ระบบโอเวอร์สปีดเชิงกลบนกังหันอาศัยสมดุลระหว่างแรงสู่ศูนย์กลางของเพลาหมุนที่ส่งไปยังน้ำหนักที่ติดอยู่กับปลายใบพัดกังหัน^{[ 7 ]}ณ จุดตัดที่กำหนด น้ำหนักนี้จะสัมผัสกับคันโยกที่ปล่อยหัวจ่ายน้ำมันตัด ซึ่งจะเคลื่อนสลักตัดและ/หรือวงจรไฮดรอลิกเพื่อเปิดใช้งานวาล์วหยุดให้ปิด^{[ 7 ]}เนื่องจากการสัมผัสกับคันโยกเกิดขึ้นในมุมที่ค่อนข้างจำกัด จึงมีเวลาตอบสนองการตัดสูงสุด 15 มิลลิวินาที (เช่น 0.015 วินาที) ^{[ 7 ]}ปัญหาของอุปกรณ์เหล่านี้ไม่ได้เกี่ยวข้องกับเวลาตอบสนองมากนัก แต่เกี่ยวข้องกับความหน่วงในการตอบสนองและความแปรปรวนของจุดตัดเนื่องจากระบบติดขัด^{[ 7 ]}บางระบบเพิ่มสลักตัดสองตัวเพื่อความซ้ำซ้อน ซึ่งช่วยลดความหน่วงในการตอบสนองลงครึ่งหนึ่ง^{[ 7 ]}

ระบบตรวจจับความเร็วเกินทางไฟฟ้าบนกังหันอาศัยโพรบจำนวนมากที่ตรวจจับความเร็วโดยการวัดระยะห่างของฟันเฟืองเดือย^{[ 7 ]}ระบบตรวจจับความเร็วเกินจะใช้ตัวแก้ตรรกะดิจิทัลเพื่อกำหนดรอบต่อนาทีของเพลาใบพัดโดยพิจารณาจากอัตราส่วนของเฟืองต่อเพลา^{[ 7 ]}หากรอบต่อนาทีของเพลาสูงเกินไป ระบบจะส่งคำสั่งตัดวงจรซึ่งจะตัดกระแสไฟของรีเลย์ตัดวงจร^{[ 7 ]}การตอบสนองต่อความเร็วเกินจะแตกต่างกันไปในแต่ละระบบ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องตรวจสอบข้อกำหนดของผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิมเพื่อตั้งค่าเวลาตัดวงจรความเร็วเกินให้เหมาะสม^{[ 7 ]}โดยทั่วไป เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น เวลาตอบสนองในการเปลี่ยนรีเลย์เอาต์พุตจะเป็น 40 มิลลิวินาที^{[ 7 ]}เวลานี้รวมถึงเวลาที่โพรบใช้ในการตรวจจับความเร็ว เปรียบเทียบกับจุดตั้งค่าความเร็วเกิน คำนวณผลลัพธ์ และส่งคำสั่งตัดวงจรในที่สุด^{[ 7 ]}

เมื่อทำการกำหนดค่า ทดสอบ และใช้งานระบบโอเวอร์สปีดใดๆ บนกังหันหรือเครื่องยนต์ดีเซล ปัจจัยหนึ่งที่ต้องพิจารณาคือจังหวะเวลา^{[ 4 ]}ทั้งนี้เนื่องจากการตอบสนองต่อโอเวอร์สปีดมักจะเร็วเกินกว่าที่คนจะสังเกตเห็น

มีเหตุผลที่น่าเชื่อถือในการติดตั้งอุปกรณ์วัดในระบบตัดวงจรเพื่อให้สามารถวัดการตอบสนองโดยรวมของระบบได้ ด้วยวิธีนี้ ในระหว่างการทดสอบ การเปลี่ยนแปลงในการตอบสนองอาจบ่งชี้ถึงความเสื่อมโทรมที่อาจส่งผลกระทบต่อการป้องกันระบบ หรือชี้ให้เห็นถึงส่วนประกอบที่กำลังทำงานผิดปกติ

ความรับผิดชอบในการปรับเทียบการตอบสนองความเร็วเกินที่ถูกต้องสำหรับระบบเฉพาะนั้นตกอยู่กับผู้ผลิต อย่างไรก็ตาม ความแปรปรวนมีอยู่เสมอ และเป็นสิ่งสำคัญที่เจ้าของ/ผู้ปฏิบัติงานจะต้องเข้าใจระบบในกรณีที่ต้องบำรุงรักษา เปลี่ยน หรือปรับปรุงชิ้นส่วนที่ล้าสมัยหรือสึกหรอ^{[ 6 ]}หลังจากเกิดความเร็วเกินแล้ว จำเป็นต้องตรวจสอบชิ้นส่วนเครื่องจักรทั้งหมดเพื่อหาความเครียด^{[ 8 ]}จุดเริ่มต้นแรกสำหรับกังหันแบบอิมพัลส์คือโรเตอร์^{[ 8 ]}ที่โรเตอร์จะมีรูสมดุล^{[ 9 ]}ที่ปรับสมดุลความแตกต่างของความดันระหว่างกังหัน และหากบิดเบี้ยว จะต้องเปลี่ยนโรเตอร์ทั้งหมด^{[ 8 ]}

• สายการบิน PNG เที่ยวบิน 1600
• การโอเวอร์คล็อก