專利名稱：一種汽輪機儀控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽輪機制造領(lǐng)域，具體是一種汽輪機的儀控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，市面上大多數(shù)汽輪機儀控系統(tǒng)一般采用組合式的配置，即需要監(jiān)視功能、就配套安全監(jiān)視系統(tǒng)，需要機組保護功能、就配套危急遮斷系統(tǒng)。但是，這些不同的系統(tǒng)設(shè)備往往來自不同廠家，其電源類型、安全等級不同，現(xiàn)場安裝時需要提供多種電源，并且調(diào)試過程中需要調(diào)試人員相互配合，才能解決設(shè)備間的聯(lián)調(diào)工作。有些設(shè)備的選擇是多種多樣的，即使是專業(yè)的調(diào)試隊伍，也不可能了解所有類型的設(shè)備，可能會因溝通不到位導(dǎo)致某些設(shè)備相互不兼容，這一現(xiàn)象在進口產(chǎn)品上表現(xiàn)的特別明顯。比如集散控制系統(tǒng)本來應(yīng)該接 收監(jiān)視保護系統(tǒng)輸出的電流信號，但某些集散控制系統(tǒng)的輸入模塊可以選擇饋電輸出，如果雙方調(diào)試人員對對方的設(shè)備功能不清楚，又沒有進行溝通，那么將會出現(xiàn)損壞設(shè)備的情況。這種模式的汽輪機儀控系統(tǒng)，增加了設(shè)備的設(shè)計難度和調(diào)試難度，而且，在機組運行前期，電廠會投入所有設(shè)備的調(diào)試人員，使得協(xié)調(diào)工作復(fù)雜、實施困難。另外，有些場合需要在機組運行過程中，對儀控系統(tǒng)和整體機組進行定期巡檢，防止因線路老化或運行環(huán)境造成設(shè)備內(nèi)部回路接觸不良等故障造成的停機。但是，現(xiàn)在市面上很多儀控系統(tǒng)并不具備在線調(diào)試功能及雙機試驗互鎖功能，因此不能實現(xiàn)在機組運行狀態(tài)下檢查、排除故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有緊急遮斷、安全監(jiān)視、數(shù)字電液控制、伺服控制、集散控制和在線調(diào)試功能的汽輪機儀控系統(tǒng)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種汽輪機儀控系統(tǒng)，包括
安全監(jiān)視單元，監(jiān)控汽輪發(fā)電機組的運行，測得現(xiàn)場模擬量信號并將其轉(zhuǎn)換為電信
號;
數(shù)字電液控制單元，與操作員站實時通訊，同時接收現(xiàn)場信號、與內(nèi)部預(yù)設(shè)值進行比較，得出控制指令輸出至油動機控制器；
操作員站，操作員站監(jiān)控所有的現(xiàn)場實時信號，向油動機控制器發(fā)送控制指令；
油動機控制器，接收油動機的兩路行程信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號，同時接受操作員站發(fā)出的控制指令、向油動機發(fā)出控制信號；
集散控制單元，接收安全監(jiān)視單元和油動機控制器的電信號、并將其發(fā)送至操作員
站；
所述系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有危急遮斷單元，當(dāng)安全監(jiān)視單元、集散控制單元或數(shù)字電液控制單元監(jiān)測到停機信號時，向危急遮斷單元發(fā)出電信號，危急遮斷單元可以實現(xiàn)以下兩種功能向集散控制單元發(fā)出對現(xiàn)場故障線路進行回路檢查的控制信號，或向主汽門開關(guān)發(fā)出關(guān)閉信號和向數(shù)字電液控制單元發(fā)出油動機控制器的停機信號。所述危急遮斷單元包括試驗切投開關(guān)、控制器、繼電器，試驗切投開關(guān)控制實現(xiàn)危急遮斷單元的兩種功能，控制器接收到停機信號后、通過繼電器輸出控制信號。所述控制器是冗余配置的2個獨立的PLC。所述系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有光學(xué)報警系統(tǒng)，危急遮斷單元接收到停機信號的電信號時、光學(xué)報警系統(tǒng)工作。所述數(shù)字電液控制單元內(nèi)設(shè)置有PID運算單元，將采集到的現(xiàn)場信號與預(yù)先設(shè)定值進行比較計算。 本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是
本發(fā)明為了減少機組運行時的人員投入，避免因調(diào)試人員溝通不到位導(dǎo)致的設(shè)備損壞事故，我們開發(fā)了集成危急遮斷功能、安全監(jiān)視功能、數(shù)字電液控制功能、伺服控制功能、集散控制及操作員站的汽輪機儀控系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)即可完成汽輪機運行的所有控制、監(jiān)視、保護功能；為了解決在線調(diào)試問題，在危急遮斷單元中設(shè)計了特殊邏輯控制回路，配套冗余可編程控制器、試驗切投開關(guān)等元件，將運行過程中出現(xiàn)的故障信號屏蔽，防止故障信號引起機組停機，同時檢查信號故障原因，等故障排除后，重新投入該功能，實現(xiàn)在線調(diào)試功能。本發(fā)明具有如下優(yōu)點集成危急遮斷功能、安全監(jiān)視功能、數(shù)字電液控制功能、伺服控制功能、集散控制及操作員站，各設(shè)備之間配合完成數(shù)據(jù)交換，減少因各設(shè)備輸入、輸出信號類型不匹配造成的數(shù)據(jù)沖突，同時減少機組運行時的人員投入，避免因調(diào)試人員溝通不到位導(dǎo)致的設(shè)備損壞事故；解決調(diào)試過程中故障信號屏蔽問題，實現(xiàn)機組在線調(diào)試功能；同時具備雙機狀態(tài)跟蹤、互鎖功能，防止在線調(diào)試過程中真實的停機信號存在時，系統(tǒng)未進行有效的遮斷保護；配套冗余危急遮斷單元，有效規(guī)避因設(shè)備自身故障造成的機組安全事故。本發(fā)明可以承擔(dān)汽輪發(fā)電機組的主要控制與監(jiān)視保護功能，如啟動、轉(zhuǎn)速控制、電功率控制、運行狀態(tài)及參數(shù)監(jiān)視、超速保護、自動危急遮斷、手動打閘等。


圖I是本發(fā)明的機柜的四周面的展開結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)流程示意 圖3是本發(fā)明的在線調(diào)試及雙機試驗互鎖功能流程示意 圖中標(biāo)號表示1_柜體、2-風(fēng)扇、3-門碰開關(guān)、4-空氣開關(guān)、5-安全監(jiān)視單元、6-數(shù)字電液控制單元、7-功能切投指示部分、8-空氣開關(guān)、9- PLC/AUO- PLC/B、11_繼電器、12-油動機控制器、13-二極管、14-插座、15-停機電磁鐵控制器件、16-開關(guān)電源、17-線槽、18-卡條、D-柜門、F-柜體正面、L-柜體左側(cè)、B-柜體背面、R-柜體右側(cè)。
具體實施例方式如圖I 3所示，本發(fā)明的汽輪機儀控系統(tǒng)，包括
安全監(jiān)視單元5，監(jiān)控汽輪發(fā)電機組的運行，測得現(xiàn)場模擬量信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號，完成汽輪機組運行參數(shù)的采集、監(jiān)視、報警等工作。安全監(jiān)視單元5的參數(shù)采集部分用于接收現(xiàn)場傳感器信號，如汽輪機轉(zhuǎn)速信號、振動信號、軸向位移信號等。接收上述信號后，再由安全監(jiān)視單元5內(nèi)部的采樣回路對信號進行處理、分析、計算，通過安全監(jiān)視單元5顯示模塊實時顯示當(dāng)前測量值和報警、停機狀態(tài)。同時，安全監(jiān)視單元5輸出對應(yīng)模擬量信號輸出到集散控制單元。操作員站監(jiān)視當(dāng)前信號值和報警狀態(tài)當(dāng)信號值達到預(yù)設(shè)報警值時，安全監(jiān)視單元5輸出報警開關(guān)量信號至集散控制單元；當(dāng)信號值達到預(yù)設(shè)停機值時，安全監(jiān)視單元5輸出停機開關(guān)量信號至危急遮斷單元，由危急遮斷單元判斷機組是否停機。數(shù)字電液控制單元6，與操作員站實時通訊，同時接收現(xiàn)場信號、與內(nèi)部預(yù)設(shè)值進行比較，得出控制指令輸出至油動機控制器12。數(shù)字電液控制單元6內(nèi)設(shè)置有PID運算單元，將采集到的現(xiàn)場信號與預(yù)先設(shè)定值進行比較計算。數(shù)字電液控制單元6接收現(xiàn)場信號，如轉(zhuǎn)速、電功率、并網(wǎng)等，將采集到的實際轉(zhuǎn)速與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速做比較，經(jīng)過內(nèi)部PID運算后得出控制指令至油動機控制器12，當(dāng)接收到危急遮斷單元的停機信號或手動停機時，輸出停機信號至危急遮斷單元，用于告知危急遮斷單元目前數(shù)字電液控制單元6的運行狀態(tài)，同時配套通訊轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)與操作員站的數(shù)據(jù)通訊。 操作員站，操作員站監(jiān)控所有的現(xiàn)場實時信號，向油動機控制器12發(fā)送控制指令。油動機控制器12，接收油動機的兩路行程信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號，同時接受操作員站發(fā)出的控制指令、向油動機發(fā)出控制信號。油動機控制器12接收來自數(shù)字電液控制單元6的控制指令，同時采集現(xiàn)場兩路油動機行程信號，判斷當(dāng)前行程是否與控制指令一致，比較兩者的偏差進行PID運算后，輸出油動機控制信號調(diào)節(jié)油動機開度，使兩者一致，同時輸出模擬量信號至集散控制單元，監(jiān)視當(dāng)前行程值。集散控制單元，接收安全監(jiān)視單元5和油動機控制器12的電信號、并將其發(fā)送至操作員站。集散控制單元接收來自安全監(jiān)視單元5的模擬量信號、報警信號、危急遮斷單元的停機信號及來自油動機控制器12的模擬量信號，實現(xiàn)當(dāng)前運行參數(shù)(如油動機開度)的監(jiān) 測，同時將所有數(shù)據(jù)上傳到操作員站，通過操作員站可啟、?，F(xiàn)場閥門和油泵，實現(xiàn)所有信號的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制。系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有危急遮斷單元，危急遮斷單元包括試驗切投開關(guān)、控制器、繼電器11，試驗切投開關(guān)控制實現(xiàn)危急遮斷單元的兩種功能，控制器接收到停機信號后、通過繼電器11輸出控制信號。并且，該控制器是冗余配置的2個獨立的PLC。當(dāng)安全監(jiān)視單元5、集散控制單元或數(shù)字電液控制單元6監(jiān)測到停機信號時，向危急遮斷單元發(fā)出電信號，危急遮斷單元可以實現(xiàn)以下兩種功能向集散控制單元發(fā)出對現(xiàn)場故障線路進行回路檢查的控制信號，或向主汽門開關(guān)發(fā)出關(guān)閉信號和向數(shù)字電液控制單元6發(fā)出油動機控制器12的停機信號。危急遮斷單元用于接收來自現(xiàn)場、安全監(jiān)視單元5、集散控制單元及數(shù)字電液控制單元6輸出的停機信號，通過功能切頭指示部分的試驗切投開關(guān)選擇PLC的工作狀態(tài)。當(dāng)選擇試驗投入狀態(tài)，則不停機組，只開出停機信號至光字報警系統(tǒng)和集散控制單元，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測停機信號，此時可進行在線檢查故障回路；當(dāng)選擇試驗切除狀態(tài)，即進入停機保護狀態(tài)，則輸出停機信號使停機電磁鐵控制器件15動作，使現(xiàn)場停機電磁鐵動作，關(guān)閉現(xiàn)場主汽門，并且開出I個停機信號至數(shù)字電液控制單元6，該停機信號需要維持5秒后恢復(fù)，使數(shù)字電液控制單元6能輸出控制指令關(guān)閉油動機，同時能復(fù)位數(shù)字電液控制單元6，避免與危急遮斷單元出現(xiàn)停機死循環(huán)。系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有光字報警系統(tǒng)，危急遮斷單元接收到停機信號的電信號時、光字報警系統(tǒng)工作。本具體實施方式
中，本發(fā)明的汽輪機儀控系統(tǒng)包括監(jiān)視保護控制裝置、集散控制裝置、操作員站。監(jiān)視保護控制裝置包括機柜、冗余危急遮斷單元、安全監(jiān)視單元5、數(shù)字電液控制單元6、油動機控制器12。其中機柜包括柜體I、風(fēng)扇2、門碰開關(guān)3、日光燈4、空氣開關(guān)8、二極管13、插座14、開關(guān)電源16、。危急遮斷單元包括功能切投指示部分7、PLC/A 9、PLC/B 10、繼電器11、停機電磁鐵控制器件15。其中，風(fēng)扇2安裝在柜體I的門上，門碰開關(guān)3、日光燈4安裝在柜體I上，空氣開關(guān)8、PLC/A 9、PLC/B 10、繼電器11、插座14、開關(guān)電源16、停機電磁鐵控制器件15、插座14、開關(guān)電源16通過螺釘及卡條18安裝在柜體I上，安全監(jiān)視單元5、數(shù)字電液控制單元
6、油動機控制器12通過螺釘安裝在柜體I上。本發(fā)明危急遮斷單元的所有部分均為冗余配置，即獨立的2臺PLC邏輯控制器(SP PLC/A 9和PLC/B 10)、獨立的停機動作指示、試驗指示、正常指示及功能停機指示,獨立的 繼電器11控制輸出，所有停機功能信號同時被PLC/A 9和PLC/B 10采集，同時輸出停機信號，雙機狀態(tài)跟蹤，互為備用，任意一臺機出現(xiàn)故障，立即切換到備用機，保證及時遮斷機組停機信號，確保機組安全。本發(fā)明具有獨特的在線調(diào)試功能，滿足機組運行過程中，對儀控系統(tǒng)和整體機組進行定期巡檢。冗余的PLC邏輯控制器同時接收來自現(xiàn)場的停機信號，如手動停機、控制油壓力低停機、潤滑油壓低停機、發(fā)電機故障停機等，接收來自安全監(jiān)視單元5輸出的停機信號，如電超速停機、軸向位移大停機、瓦振動大停機等，接收來自集散控制單元的停機信號，如軸承溫度高停機、排氣壓力高停機、冷凝器熱井液位高停機等，接收來自數(shù)字電液控制單元6停機信號，通過試驗切投開關(guān)SA1、SA2可選擇PLC/A 9和PLC/B 10的工作狀態(tài)，當(dāng)切投開關(guān)SAl選擇試驗投入，SA2選擇試驗切除，SAl-I和SA1-2同時閉合，SA2-1和SA2-2同時斷開，表示A機的工作狀態(tài)為試驗狀態(tài)，B機的工作狀態(tài)為停機保護狀態(tài)，反之，則表示A機的工作狀態(tài)為停機保護狀態(tài)，B機的工作狀態(tài)為試驗狀態(tài)，PLC通電后，如果兩臺機都正常，則兩臺機的正常指示燈亮，A機試驗指示燈亮，B機試驗指示燈滅，當(dāng)按下SBl按鈕模擬現(xiàn)場停機信號時，A機對應(yīng)的功能停機指示燈亮，PLC/A 9開出開關(guān)量信號使對應(yīng)功能停機繼電器11動作，從而開出停機信號至光字報警系統(tǒng)和集散控制單元，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測停機信號，但停機電磁鐵控制器件15不動作，維持機組運轉(zhuǎn)，此時如果A機未能正常開出信號至光字報警系統(tǒng)和集散控制單元，則說明通道存在異常，需要對當(dāng)前停機通道進行檢查，實現(xiàn)在線調(diào)試功能，用該方法測試所有通道，防止因線路老化或運行環(huán)境造成設(shè)備內(nèi)部回路接觸不良等故障造成的停機。測試完后需要將兩臺機的狀態(tài)切為停機保護狀態(tài)，當(dāng)檢測到現(xiàn)場真實停機信號時，兩臺機的對應(yīng)功能停機指示燈和停機信號指示燈亮，且PLC不僅開出停機信號到光字報警系統(tǒng)和集散控制單元，同時停機電磁鐵控制器件15動作，使現(xiàn)場停機電磁鐵動作，關(guān)閉現(xiàn)場主汽門，對機組進行遮斷保護。本發(fā)明在在線調(diào)試功能基礎(chǔ)上增加了試驗互鎖功能，通電后，當(dāng)兩臺機都正常，則輸出本機正常信號到對方機，同時將本機的運行狀態(tài)輸出到對方機，本機要投入試驗不僅要滿足切投開關(guān)選擇試驗投入，還要滿足對方機正常且未投入試驗，如當(dāng)兩臺機均不為試驗狀態(tài)時，可任意選擇一臺機位試驗狀態(tài)，假如選擇A機當(dāng)前狀態(tài)為試驗狀態(tài)，則B機不能再選擇為試驗狀態(tài)，即使B機切投開關(guān)選擇試驗狀態(tài)，由于A機處于試驗狀態(tài)，B機PLC仍視B機投入試驗不成功，防止 在線調(diào)試過程中真實的停機信號存在時，系統(tǒng)未進行有效的遮斷保護。
權(quán)利要求
1.一種汽輪機儀控系統(tǒng)，包括 安全監(jiān)視單元，監(jiān)控汽輪發(fā)電機組的運行，測得現(xiàn)場模擬量信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號; 數(shù)字電液控制單元，與操作員站實時通訊，同時接收現(xiàn)場信號、與內(nèi)部預(yù)設(shè)值進行比較，得出控制指令輸出至油動機控制器； 操作員站，操作員站監(jiān)控所有的現(xiàn)場實時信號，向油動機控制器發(fā)送控制指令； 油動機控制器，接收油動機的兩路行程信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號，同時接受操作員站發(fā)出的控制指令、向油動機發(fā)出控制信號； 集散控制單元，接收安全監(jiān)視單元和油動機控制器的電信號、并將其發(fā)送至操作員站； 其特征在于所述系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有危急遮斷單元，當(dāng)安全監(jiān)視單元、集散控制單元或數(shù)字電液控制單元監(jiān)測到停機信號時，向危急遮斷單元發(fā)出電信號，危急遮斷單元可以實現(xiàn)以下兩種功能向集散控制單元發(fā)出對現(xiàn)場故障線路進行回路檢查的控制信號，或向主汽門開關(guān)發(fā)出關(guān)閉信號和向數(shù)字電液控制單元發(fā)出油動機控制器的停機信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽輪機儀控系統(tǒng)，其特征在于所述危急遮斷單元包括試驗切投開關(guān)、控制器、繼電器，試驗切投開關(guān)控制實現(xiàn)危急遮斷單元的兩種功能，控制器接收到停機信號后、通過繼電器輸出控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽輪機儀控系統(tǒng)，其特征在于所述控制器是冗余配置的2個獨立的PLC。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽輪機儀控系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有光學(xué)報警系統(tǒng)，危急遮斷單元接收到停機信號的電信號時、光學(xué)報警系統(tǒng)工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽輪機儀控系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字電液控制單元內(nèi)設(shè)置有PID運算單元，將采集到的現(xiàn)場信號與預(yù)先設(shè)定值進行比較計算。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種汽輪機儀控系統(tǒng)，包括安全監(jiān)視單元、數(shù)字電液控制單元、操作員站、油動機控制器和集散控制單元；所述系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有危急遮斷單元，當(dāng)安全監(jiān)視單元、集散控制單元或數(shù)字電液控制單元監(jiān)測到停機信號時，向危急遮斷單元發(fā)出電信號，危急遮斷單元可以實現(xiàn)以下兩種功能向集散控制單元發(fā)出對現(xiàn)場故障線路進行回路檢查的控制信號，或向主汽門開關(guān)發(fā)出關(guān)閉信號和向數(shù)字電液控制單元發(fā)出油動機控制器的停機信號。本發(fā)明集成危急遮斷功能、安全監(jiān)視功能、數(shù)字電液控制功能、伺服控制功能、集散控制，能減少數(shù)據(jù)沖突和人員投入，實現(xiàn)機組在線調(diào)試功能，具備雙機狀態(tài)跟蹤、互鎖功能，可以承擔(dān)汽輪發(fā)電機組的主要控制與監(jiān)視保護功能。
文檔編號F01D21/00GK102828787SQ20121029243
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者李 杰, 陸曉陽 申請人:德陽瑞能電力科技有限公司