防止汽机超速是调节保安系统的一个重要功能，尤其是在发生甩负荷等恶劣工况时，要求调节汽门能尽快关闭，控制汽机转速以免机组跳闸，并将转速控制在同步转速，若是电网短时故障，可以迅速接带负荷。
　　
　　随着单机容量的不断增大，蒸汽作功能力和转子转动惯量的差距越来越大，实践表明，仅靠调节系统的转速反馈将汽门快速关闭,已难以满足使机组转子飞升而不跳闸的要求。于是，引入了超速限制控制装置（OPC）。在油开关跳闸瞬间，通过电超速立即将调节汽门短时关闭，经过一定的延时后，使调门恢复由调节系统控制。因而，机组甩负荷的特性实际上是调节系统和超速限制控制装置共同作用的结果，超速限制在大型机组超速保护中起到至关重要的作用。
　　
　　珠海电厂一期建有2台700MW机组，汽轮机为TC4F-40型中间再热、三缸四抽凝汽式，额定功率为700MW，zui大功率730MW，锅炉为辐射、再热强制循环炉，蒸汽流量（BMCR）为2290t/h，均由日本三菱（MITSUBISHl）重工业株式会社制造；发电机为美国西层（Westinghouse）公司产品，额定功率746MW，MVA容量828．889，功率因数0．9，终端电压22kV。经四级甩负荷试验表明，该机组甩负荷后的转速飞升特性良好，这与其OPC回路的设计密切相关。
　　
　　一、超速限制控制回路分析
　　
　　1．三菱公司OPC的设计
　　
　　三菱公司设计的OPC回路见图1。
　　
　　整个OPC回路采用了两套装置，其冗余设计*相同，通过与门至OPC电磁阀，以增强系统的可靠性。OPC的触发信号设计为两路信号的综合，一路为频差信号厶f，它表示汽机的实测转速n和标准同步转速3000r／min之间的差值△n，将其输入一个函数发生器，在0~7％即0—210r／min之间产生0—1之间的数NUml；另一路为机械和电气负荷的不平衡量信号△MW。具体是：将代表发电机功率的发电机电流信号I换算为电负荷MWl与额定负荷的百分比；将代表汽轮机机械功率的ICV阀出口蒸气压力信号Pl换算为机械负荷MW2与额定负荷的百分比；两者相减得△MW，将其输入一个函数发生器。当△MW<30％时，输出信号Num2＝0：当30％<△MW<60％时，输出信号Num2为0~1之间的数；当△MW>60％时，输出信号Num2＝1。设计功率不平衡量AMW为对转速信号的补偿，两路信号经过补偿器，得出Num＝Numl+Num2，当Num>1时，OPC动作，直至使OPC动作的信号消失后复位。

　　
　　2．对三菱公司OPC设计的分析
　　
　　由图1和以上分析可见，在不同的工况下，OPC功能对转速（功率）的抑制不同，具体
　　
　　（1）空负荷下超速汽机空负荷运行时，功率的补偿回路由于AMW始终小于30％，因此Num2输出为零。只有在机组转速超过107％额定转速时，OPC才动作。
　　
　　（2）25％负荷运行时甩负荷由于△MW仍小于30％，所以油开关跳闸后OPC电磁阀不动作，此时*依靠调节系统的转速负反馈通过PID调节关闭调节汽门。带25％负荷甩负荷时，由于蒸汽力矩对转子的加速并不太剧烈，调节系统有能力将转速抑制在107％额定转速以下，即使超过107％，OPC转速回路亦动作，将转速控制在危急遮断器动作转速之下。
　　
　　（3）50％负荷运行时甩负荷由于△MW在30％~60％之间，甩负荷时功率补偿Num2在0—1之间约0．66左右，所以在转速飞升至3063r／min时，OPC动作，迅速关闭调节汽门，抑制转速的飞升。
　　
　　（4）75％和100％负荷运行时甩负荷由于．AMW大于60％，甩负荷时功率补偿NUml立刻置1，OPC动作，迅速关闭调节汽门，抑制转速的飞升。
　　
　　（5）60％以上负荷运行时功率不平衡即使油开关没有跳闸（转速不飞升），发电机有功功率与汽轮机机械功率之间亦发生不平衡，功率补偿Num2置1，OPC电磁阀动作，调节汽门快关。
　　
　　二、甩负荷试验
　　
　　我国的甩负荷试验分50％和100％两级。按照惯例，三菱公司的甩负荷试验分四级进行，一方面为配合其它调试工作，作为带下一步更高负荷的必要条件：另一方面可以全面检查OPC功能在不同负荷下动作的可靠性。四级甩负荷试验的结果如表1。

　　
　　从表1可见，当甩负荷175．4MW时，功率平衡补偿回路不起作用，OPC回路的触发仅在转速超过107％时由频差信号产生。调节系统本身可以将转速飞升控制在107％以下（103．78％），调节系统的调节品质良好，1号高压调节阀延时0．198s后开始关闭，关闭时间1．122s。甩负荷350．3MW时，功率平衡补偿回路参与，OPC在转速飞升一定值后动作，1号高压调节阀延时0．180s后开始关闭，关闭时间仅0．280s。甩负荷532．0MW和702．8MW时，功率平衡补偿回路参与，在功率平衡补偿回路的作用下，OPC立即动作，1号高压调节阀延时0．1s左右开始关闭，关闭时间仅0．068s。虽然甩高负荷时，蒸汽力矩是低负荷时的几倍，转子的转动惯量不变，但在OPC回路的参与控制下，能将转速控制在理想的飞升值内。4次甩负荷转子飞升曲线均仅有一个zui高飞升转速，经25s左右zui终稳定在3000r／min同步转速附近，说明机组对防止甩负荷工况转速飞升和解列后维持空转的特性良好。
　　
　　三、超速限制控制回路的基本要求分析
　　
　　1．OPC动作的快速性
　　
　　实践证明，超速限制回路OPC对抑制甩负荷后转速的动态飞升具有明显效果。在设计上要求汽门具有快关功能的机组上，一般要求能在油开关跳闸后立即动作，暂时关闭调节汽门，古系统对防止甩负荷后*飞升转速的作用主要通过OPC实现。因而，从油开关跳闸瞬间至调节汽门关闭至空负荷位置的时间间隔决定了转子的*飞升值，要求越快越好。此段时间包括了两个部分，一是回路的延时时间T，即油开关跳闸至调节汽门开始关闭的时间间隔，另外就是调节汽门本身的关闭时间T：。汽门自身的关闭时间由本身的时间常数决定，现代化大型机组的关闭时间已达到一个比较理想的水平；延迟时间一般通过简单的中间继电器回路实现，不仅可靠也缩短了信号的传递时间。如某300MW纯电调机组采用美国Elsag—Bailey公司生产的INFI—90分散控制系统，原设计油开关跳闸信号经过DSI、MFP、DSO等过多的电子电路环节，导致延时延长，在几次甩负荷试验中，转速都超过了3300r／min（超10％）；后去掉了微处理器电路以硬接线电路代替，甩负荷试验得以成功完成。但是，仍然存在一些·问题，因而在做甩负荷试验前，应当测量油开关跳闸瞬间至调节汽门关闭以及至空负荷位置的时间，这是设计OPC回路的关键，这项试验应成为甩负荷试验进行前的必做试验之一，亦是机组每次大修后的推荐试验项目。
　　
　　在没有油开关跳闸回路信号动作的工况下，对于甩负荷后预防二次超调、机组维持空转时的意外超速，103％超速保护对控制转速的继续飞升作用显著。但在转子快速飞升的过程中，转速103％回路动作的快速性相当关键，它包括转速测量机构响应和中间回路的延迟。如某电厂300MW机组发电机灭磁开关MK跳闸，而发电机失磁保护和失步保护未动，转速飞升，致使103％转速回路OPC动作，调节汽门虽迅速关闭，但机组转速仍然飞升致危急遮断器撞击子动作而停机。因而，在检查油开关跳闸回路动作快速性的同时，对转速103％回路动作的快速性亦应相当重视。
　　
　　对于设计有汽门快关的机组，当需要快关时，通过OPC回路亦应快速将调节汽门关闭。
　　
　　2．OPC的复位时间
　　
　　OPC动作之后，强行抢占机组转速的控制权，但zui终转速的稳定控制仍然应由调节系统完成。对于甩负荷后自动给定维持3000r／min运行的纯电调机组，OPC动作后可以立即复位；但对于甩负荷后没有切除给定值的调节系统，存在一个恰当的复位时间，否则由于实际转速与给定转速之间的差有可能导致二次飞升。实践表明，二次飞升不可忽视，其危害甚至超过一次飞升。有文献称，通过仿真方法研究表明，-维持时间过长和过短都不合适，要求不小于油动机的关闭时间，如东方厂生产的机组一般要求复位时间在2±0．5s左右。二次飞升还与旁路、机组甩负荷后的运行方式等息息相关，实践表明，对于二次飞升严重的机组，转速103％回路对抑制二次飞升起着重要作用。
　　
　　四、结束语
　　
　　四级甩负荷试验结果表明，珠海电厂700MW机组的OPC回路设计和纯电调系统引入功率补偿回路，不仅具备快关功能，而且在不同负荷下对甩负荷工况的适应性良好。在OPC回路中虽设计有许多中间电子环节，但对转速的控制能力却达到了很理想的效果，这表明各元器件（包括转速、功率、压力测量、比较、函数发生、补偿等）的性能*。超速限制控制回路OPC的设计不通过一般简单中间继电器回路的形式，同样可以达到很好的效果。