本成果研发一种基于机械控制原理的汽轮机超速保护系统，该系统通过齿轮组识别和传递汽轮机超速信号，并触发停机保护，提升保护系统可靠性。我国电网频率为50Hz，对于单对磁极的汽轮发电机组额定运行转速为3000rpm，超速保护动作值设定在109-111%额定转速，即3270-3330rpm。常见的汽轮机超速保护系统基本分为两种，一种是基于电子信号的电子超速保护系统，另外一种是基于弹簧作用的机械超速保护。上述电子超速与传统机械超速保护在我国汽轮机上均有使用，目前应用情况总体良好，为避免发生超速事故发挥了很大作用。但是，由于各种原因，保护拒动和误动的案例仍时有发生，比如：某厂给水泵汽轮机未设置机械超速保护，转速电子测量环节出现问题，导致发生超速事故；某厂由于机械超速弹簧型号使用错误，导致机械超速保护拒动；某厂1000MW汽轮机仅设置电子超速系统，正常运行过程中由于转速测量装置自检报警，DEH系统自动停机，等等。针对汽轮机超速保护，《火力发电厂汽轮机电液控制系统技术条件》（DL/T 996-2006）在8.11.1条款要求“超速保护宜由两套不同物理原理构成，独立于汽轮机DEH的系统组成”。本着安全设计原则，建议重视机械超速保护系统配置，但是由于传统机械超速保护可靠性存在改进空间，所以有必要开发出依据其他原理能够可靠动作的机械超速保护，代替原有常规机械超速保护。本次申报成果在汽轮机端部转子上加工出驱动齿轮，与汽轮机轴平行独立布置与驱动齿轮相匹配的保护齿轮，保护齿轮通过电动机驱动，电动机启动后保护齿轮即维持3270rpm恒定转速运行。保护齿轮为类似棘轮型式设计，即只能承受单向扭矩传递。保护齿轮与其驱动轴之间通过螺纹配合，保护齿轮可以在外扭矩作用下沿着驱动轴做轴向位移运动。保护齿轮向左侧位移到一定程度后将向保护拉杆传递拉力，保护拉杆另一侧与汽轮机保护紧急遮断回路相互作用，完成停机功能。系统设计详见技术报告。汽轮机转速在3270rpm以下运行时，保护齿轮速度大于驱动齿轮，两组齿轮之间轻微触碰，传递扭矩极小；当转速达到3270rpm时，两组齿轮正常啮合；当转速超过3270rpm后，驱动齿轮带动保护齿轮做相对于驱动轴的旋转，并产生相对于驱动轴向左侧的轴线位移运动，驱动齿轮带动保护拉杆向左侧移动，当运动到特定位置后，撑钩脱扣，机械滑阀从关闭位置变为打开位置，控制油系统压力失去，汽轮机停运。

大型汽轮机、燃气轮机在高温高压环境下工作，同时各部件要承受各种巨大机械应力，为此必须使用特殊材质制造，为保证较高的运行效率，严格控制各部件间隙，加工工艺要求较高，因此汽轮机造价较高，一旦出现事故检修工作量大、经济损失大、社会影响大。超速是汽轮机典型重大事故之一，转速上升10%，转子离心应力上升21%，《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中对防止汽轮机超速事故提出了明确要求。由于汽轮机发生超速事故后危害大，所以引起了技术人员的高度重视，在设计、制造、安装、运行和检修过程中分别制定了相应的技术措施。最为核心的一项措施是配置汽轮机超速保护系统，当发生超速事故时，保护系统自动动作，使汽轮机自动停运。传统机械超速保护系统基于弹簧部件工作，可靠性很大程度上取决于弹簧的制造质量，加工精度、劲度系数和物理稳定性对于保护可靠性和安全性都有很大影响。为验证机械超速保护的可靠性，须定期进行试验，试验分为真实动作试验和在线模拟试验两种，在线试验过程中，如果操作不当可能会导致机组发生跳闸。本成果介绍了一种基于机械控制原理的汽轮机超速保护系统，该系统通过齿轮组识别和传递汽轮机超速信号，并触发停机保护，相比传统弹簧式机械超速保护，可以大幅提升保护系统可靠性。该系统能够彻底消除汽轮机类转动机械的超速风险，从本质上提高安全生产水平。具体特点如下：1.采用齿轮组作为信号识别和传递装置，能够可靠解决电力行业典型的汽轮机超速重大事故，避免发生轴系损坏事故，提升设备本质安全水平。2.系统不依靠弹簧形变原理，而是通过齿轮的圆周运动转化为轴向移动，将模拟量保护改进为开关量识别与信号传递，大幅改进机械装置可靠性。3.该方案系统较为简单，基本无维护量，运行方面只需监视位置开关和驱动马达信号即可，系统可以实现自动复位，设计简单，动作可靠。4.在汽轮机轴端设计齿轮不影响质量平衡，金属选材、机械加工等方面条件相对宽松，较传统机械超速保护装置易于加工和装配。5.无需定期试验，降低生产运行人员工作强度，避免导致定期试验过程中的误动事故。6.能够配合电子超速使用，符合“通过两种以上工作原理保护汽轮机不发生超速事故”的安全理念，提升汽轮机类转动机械本质安全水平。

本成果研制的一种基于机械控制原理的汽轮机超速保护系统，通过齿轮组识别和传递汽轮机超速信号，触发停机保护，将模拟量保护改进为开关量，提升保护系统可靠性。可应用于大型燃煤火力发电机组、核电机组，还可根据燃气机组实际情况适配应用于燃气机组，可以避免大型发电机组发生超速事故造成设备损坏和经济损失，提升电力生产和保障供应能力。

本成果为生产一线技术人员在火力发电工程设计中，根据汽轮机生产运行过程中潜在的超速这个难点、焦点问题，进行深入思考，结合棘轮和螺丝工作原理研发的一种新型机械超速保护系统。

该专利尚未转化，未产生效益。

可考虑通过技术转让、技术许可、技术入股、委托开发等方式完成成果转化，优先选择头部设备制造商、研发类科技企业等，首先进行仿真测试，然后研发样机，在实验台进行验证，实测达到100%可靠性指标后，形成商业化产品，配套主机进行销售，获取收益。