透平膨胀机的保护控制系统主要是防止发生“飞车”事故和轴承烧坏。具体措施是先切断膨胀机进气，后卸负荷。
1)对于电机制动的膨胀机，飞车事故大都是由于电机故障引起的。在运转过程中，电机处于发电机制动状态，一旦电机线路或电机本身发生故障，制动力矩消失，电机失去了制动作用，就会造成膨胀机超速。它的保护系统如图131所示。它用一测速发电机来测量转速。在启动时，膨胀机转速逐渐升高，到一定转速时，测速发电机发出信号，使制动电机合闸，膨胀机在制动状态下工作。一旦超速，测速发电机的信号使三通电磁阀断电，同时报警。三通电磁阀控制的活塞式蝶阀气缸内的空气迅速排空，切断膨胀机进气。同时阀杆转动，碰上挡板和限位开关，将电机电源切断，紧急停车。限位开关的作用是使电机必须在确实切断进气后再停电，以确保先断气，后卸负荷。
此外，当油压过低或轴承温度升高时，都能通过继电线路切断三通电磁阀电源，使膨胀机紧急停车。
2)风机制动的膨胀机的保护系统由气动薄膜调节阀、三通电磁阀、气动遥控板等组成。如图132所示。薄膜调节阀平时作调节流量用，发生事故时作紧急切断用。当膨胀机超速时，安装在转速计上的超速继电器使负荷风机上的三通电磁阀断电，切断到调节阀膜头的信号压力，将阀迅速打开，使膨胀机在最大负荷下运转，转速下降。如果转速仍然升高，则转速计上另一继电器切断膨胀机进口三通电磁阀，使低温薄膜调节阀膜头内的空气迅速放空，阀门关闭，切断膨胀机进气，并发出声光报警信号。
气动遥控板用在正常操作时调节膨胀机进气和转速。进气薄膜阀选用气开式。断气时，阀门关闭，切断进气。而风机出口调节阀选用气闭式，当气源失压时，阀门开大，加以最大负荷。
膨胀机进口快速切断阀常发生阀门动作不迅速、关闭不严或不动作等故障。平时要注意维护，防止因生锈、冻结引起的卡死。而且，管道阻力太大也会引起控制失灵，要勤检查入口管道是否畅诵。
