用于燃?xì)鉁u輪設(shè)備的安全的運(yùn)行的方法和裝置制造方法
【專利摘要】說明了用于燃?xì)鉁u輪設(shè)備(1)的安全的運(yùn)行的方法以及裝置，燃?xì)鉁u輪設(shè)備的運(yùn)行不僅通過至少觸發(fā)和/或影響燃?xì)鉁u輪設(shè)備(1)的與運(yùn)行相關(guān)的過程的至少一個(gè)過程調(diào)節(jié)部(2)來調(diào)節(jié)，而且通過單獨(dú)的且不取決于過程調(diào)節(jié)部(2)運(yùn)行的保護(hù)單元(6)在基于用于與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)的至少一個(gè)第一極限值的情況下來監(jiān)測(cè)，其中，一旦超過至少一個(gè)第一極限值，就緊急切斷燃?xì)鉁u輪設(shè)備(1)。本公開的特征在于，在燃?xì)鉁u輪設(shè)備(1)的可通過保護(hù)單元(6)探測(cè)的受限定的瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)的情況下，將與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)的至少一個(gè)第一極限值提高到第二極限值上，其中，一旦超過第二極限值，燃?xì)鉁u輪設(shè)備(1)就通過緊急切斷燃?xì)鉁u輪設(shè)備(1)來進(jìn)行保護(hù)。此外，可在過程調(diào)節(jié)部(2)中執(zhí)行次級(jí)保護(hù)功能。
【專利說明】用于燃?xì)鉁u輪設(shè)備的安全的運(yùn)行的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于燃?xì)鉁u輪設(shè)備的安全的運(yùn)行的方法以及裝置，燃?xì)鉁u輪設(shè)備的運(yùn)行不僅通過觸發(fā)和/或影響燃?xì)鉁u輪設(shè)備的與運(yùn)行相關(guān)的過程的至少一個(gè)過程調(diào)節(jié)部(Prozessregelung)來調(diào)節(jié),而且通過單獨(dú)的且不取決于過程調(diào)節(jié)部運(yùn)行的保護(hù)單元在基于用于與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)的至少一個(gè)第一極限值的情況下來監(jiān)測(cè)，其中，一旦超過該至少一個(gè)第一極限值，保護(hù)單元就緊急切斷燃?xì)鉁u輪設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪設(shè)備的運(yùn)行經(jīng)受在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中確定的很高的安全性要求，例如標(biāo)準(zhǔn)IEC61508，在其中詳細(xì)說明了與安全相關(guān)的電子系統(tǒng)的功能安全性以及詳細(xì)闡述了用于避免系統(tǒng)的故障以及用于安全地控制系統(tǒng)失靈或系統(tǒng)干擾的在功能方面的安全方法的應(yīng)用。建立在上述標(biāo)準(zhǔn)上的附加標(biāo)準(zhǔn)IEC 61511是關(guān)于用于過程工業(yè)的安全技術(shù)的系統(tǒng)的功能上的安全性，其還包括燃?xì)鉁u輪設(shè)備的運(yùn)行。
[0003]其次，在運(yùn)行與安全相關(guān)的過程工業(yè)設(shè)備時(shí)的功能安全性的一重要方面首先關(guān)于燃?xì)鉁u輪設(shè)備的運(yùn)行、涉及在過程調(diào)節(jié)技術(shù)方面(其針對(duì)燃?xì)鉁u輪設(shè)備的所有構(gòu)件的順利的運(yùn)行)和防護(hù)監(jiān)測(cè)任務(wù)(其在在燃?xì)鉁u輪設(shè)備中出現(xiàn)技術(shù)上的干擾時(shí)負(fù)責(zé)在超過對(duì)于燃?xì)鉁u輪設(shè)備以及尤其對(duì)于其環(huán)境占支配地位的重要的潛在危險(xiǎn)時(shí)緊急切斷燃?xì)鉁u輪設(shè)備)之間的嚴(yán)格的分開。用于過程技術(shù)的設(shè)備的安全的運(yùn)行的與此有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)系列需要在燃?xì)鉁u輪設(shè)備承擔(dān)保護(hù)功能的保護(hù)單元與承擔(dān)過程調(diào)節(jié)技術(shù)上的任務(wù)的過程調(diào)節(jié)部之間的完全的在功能上的獨(dú)立性。因此，燃?xì)鉁u輪設(shè)備的過程調(diào)節(jié)部應(yīng)絕不妨礙保護(hù)單元履行其保護(hù)功能。這尤其適用于人員對(duì)過程控制的干預(yù)，其在燃?xì)鉁u輪的商業(yè)運(yùn)行中不應(yīng)影響保護(hù)單元的功能性。
[0004]如果例如針對(duì)保護(hù)燃?xì)鉁u輪設(shè)備不受過高的軸轉(zhuǎn)速影響，因此僅需要監(jiān)測(cè)軸轉(zhuǎn)速和預(yù)定用于軸轉(zhuǎn)速的最大允許的極限值，其在超過時(shí)導(dǎo)致燃?xì)鉁u輪設(shè)備的環(huán)境的潛在危險(xiǎn)。保護(hù)單元在此類情況下在沒有內(nèi)連和查詢其他的系統(tǒng)構(gòu)件的情況下負(fù)責(zé)緊急切斷燃?xì)鉁u輪設(shè)備，以便保護(hù)燃?xì)鉁u輪設(shè)備和環(huán)境不受損害。
[0005]然而，標(biāo)準(zhǔn)的獨(dú)立性要求尤其在燃?xì)鉁u輪設(shè)備運(yùn)行時(shí)與對(duì)于燃?xì)鉁u輪設(shè)備結(jié)構(gòu)典型的情況相沖突。一方面，可在保護(hù)單元中預(yù)定的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)并非對(duì)于任何保護(hù)功能普遍有效，而是可單獨(dú)地取決于每個(gè)個(gè)體的燃?xì)鉁u輪設(shè)備。然而，這意味著，至少在燃?xì)鉁u輪設(shè)備的啟動(dòng)期間必須存在對(duì)計(jì)算機(jī)輔助的保護(hù)單元的訪問，以便以這種方式例如由相應(yīng)的專業(yè)人員分別地設(shè)定或協(xié)調(diào)保護(hù)單元的功能性。
[0006]此外，在燃?xì)鉁u輪設(shè)備的運(yùn)行期間出現(xiàn)特別的運(yùn)行狀態(tài)，在其中例如調(diào)節(jié)閥位置可完全評(píng)判為合適，然而其在其他的運(yùn)行情況下立即導(dǎo)致提高的潛在危險(xiǎn)。此類運(yùn)行狀態(tài)首先涉及所謂的瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)，在其中燃?xì)鉁u輪設(shè)備從第一運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二運(yùn)行狀態(tài)中。瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)例如在開動(dòng)時(shí)或在燃?xì)鉁u輪設(shè)備的負(fù)載變化時(shí)出現(xiàn)，在其中例如在燃料輸送中進(jìn)行改變。為了還借助保護(hù)單元正確地描繪此類運(yùn)行狀態(tài)或運(yùn)行狀態(tài)改變且明確確定潛在危險(xiǎn)，需要燃?xì)鉁u輪設(shè)備的可由傳感器探測(cè)的多個(gè)狀態(tài)信息，燃?xì)鉁u輪設(shè)備此外可需要復(fù)雜的評(píng)定邏輯系統(tǒng)。然而，此類方式與根據(jù)盡可能簡(jiǎn)單的評(píng)定邏輯系統(tǒng)的期望和通過保護(hù)單元的可檢查性相矛盾。此外，已經(jīng)出于競(jìng)爭(zhēng)的原因，應(yīng)將用于實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能任務(wù)所需要的成本保持得盡可能低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開的目的在于如此改進(jìn)用于燃?xì)鉁u輪設(shè)備(其運(yùn)行不僅通過至少觸發(fā)和/或影響燃?xì)鉁u輪設(shè)備的與運(yùn)行相關(guān)的過程的至少一個(gè)過程調(diào)節(jié)部來調(diào)節(jié)，而且通過單獨(dú)的且不取決于過程調(diào)節(jié)部運(yùn)行的保護(hù)單元在基于用于與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)(還被稱為與保護(hù)相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)或與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù))的至少一個(gè)第一極限值的情況下來監(jiān)測(cè)，其中，一旦超過該至少一個(gè)第一極限值，就緊急切斷燃?xì)鉁u輪設(shè)備)的安全的運(yùn)行的方法以及裝置，即，可在燃?xì)鉁u輪設(shè)備運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)需要的保護(hù)功能，且這利用盡可能技術(shù)上簡(jiǎn)單的且成本有利的器件來實(shí)現(xiàn)。尤其適用的是，滿足在保護(hù)單元與過程調(diào)節(jié)部之間的完全獨(dú)立的要求，從而始終保證保護(hù)單元的功能性不可由于過程調(diào)節(jié)部失效。
[0008]過程調(diào)節(jié)部可例如通過至少一個(gè)閉合的調(diào)節(jié)回路實(shí)現(xiàn)。利用閉合的調(diào)節(jié)回路將燃?xì)鉁u輪過程的至少一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)(例如功率、壓力或溫度)調(diào)節(jié)到目標(biāo)值上。在此，過程調(diào)節(jié)部獲得傳感器的信號(hào)(其直接或間接確定系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù))且計(jì)算用于執(zhí)行器的控制信號(hào)(其直接或間接影響調(diào)節(jié)參數(shù))。這可例如為用于燃料調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行器的控制信號(hào)，以便影響熱氣溫度或排氣溫度，或例如為用于可調(diào)整的壓縮機(jī)導(dǎo)葉的執(zhí)行器的控制信號(hào)，以便調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的吸入質(zhì)量流且由此影響壓力或溫度。目標(biāo)值可取決于燃?xì)鉁u輪的運(yùn)行條件。保護(hù)單元(還被稱為保護(hù)計(jì)算機(jī))獲得傳感器的信號(hào)(其直接(例如排氣溫度)或間接(例如熱氣溫度，其作為關(guān)于渦輪的排氣溫度和壓力情況的函數(shù)來近似)測(cè)量或確定與保護(hù)相關(guān)的參數(shù)，且在超過與保護(hù)相關(guān)的參數(shù)的極限值時(shí)觸發(fā)保護(hù)功能，典型地緊急切斷燃?xì)鉁u輪或?qū)θ細(xì)鉁u輪快速卸載。緊急切斷例如可通過閉合快速閉合閥(還被稱成速閉閥(Tripventil))來實(shí)現(xiàn),利用其阻止至燃?xì)鉂?rùn)輪的燃料輸送。
[0009]在權(quán)利要求1中說明了基于本公開的目的的解決方案。權(quán)利要求8的對(duì)象為用于燃?xì)鉁u輪設(shè)備的安全的運(yùn)行的根據(jù)該解決方案的裝置。改進(jìn)根據(jù)解決方案的思想的特征在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行了說明以及可從尤其參考實(shí)施例的進(jìn)一步的說明中得悉。
[0010]根據(jù)解決方案，用于根據(jù)權(quán)利要求1的前續(xù)部分的特征的燃?xì)鉁u輪設(shè)備的安全的運(yùn)行的方法的特征在于，在燃?xì)鉁u輪設(shè)備的瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)的情況下，在其中使燃?xì)鉁u輪設(shè)備從第一運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二運(yùn)行狀態(tài)中，該瞬態(tài)的狀態(tài)可借助于合適選擇的過程信號(hào)通過保護(hù)單元識(shí)別出，且由此通過其將與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)的至少一個(gè)第一極限值提高到第二極限值上，其中，一旦超過該第二極限值，就通過緊急切斷燃?xì)鉁u輪設(shè)備來保護(hù)燃?xì)鉁u輪設(shè)備，而不可通過過程調(diào)節(jié)部的輸出信號(hào)影響保護(hù)或使保護(hù)失效。
[0011]例如，針對(duì)這樣的時(shí)間段應(yīng)用相應(yīng)與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)的第二極限值，在其中進(jìn)行由燃?xì)鉁u輪設(shè)備的單獨(dú)的調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)過程。
[0012]以本身已知的方式通過過程調(diào)節(jié)部(其負(fù)責(zé)順利的設(shè)備運(yùn)行)對(duì)燃?xì)鉁u輪設(shè)備的所有構(gòu)件進(jìn)行與系統(tǒng)相關(guān)的功能上的影響。為此，需使所有的對(duì)于燃?xì)鉁u輪特定的過程(其在燃?xì)鉁u輪設(shè)備的不同的構(gòu)件中運(yùn)行)針對(duì)特定系統(tǒng)彼此協(xié)調(diào)。這以準(zhǔn)確地了解特定設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)為前提條件，其借助設(shè)置在燃?xì)鉁u輪設(shè)備中的多個(gè)傳感器來探測(cè)且被輸送給過程調(diào)節(jié)部以用于進(jìn)一步評(píng)估和評(píng)定。
[0013]在過程調(diào)節(jié)部的范圍中，基于預(yù)定的調(diào)節(jié)邏輯系統(tǒng)(根據(jù)情況還可在燃?xì)鉁u輪設(shè)備的運(yùn)行期間例如通過操作人員對(duì)其進(jìn)行訪問)操控和調(diào)節(jié)與運(yùn)行相關(guān)的過程參數(shù)，其監(jiān)測(cè)通過存儲(chǔ)在過程調(diào)節(jié)部中的運(yùn)行安全邏輯系統(tǒng)來進(jìn)行，即，燃?xì)鉁u輪設(shè)備的順利的運(yùn)行通過過程調(diào)節(jié)部本身來監(jiān)測(cè)。以這種方式實(shí)現(xiàn)及時(shí)探測(cè)在燃?xì)鉁u輪設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)件中出現(xiàn)的硬件故障(例如在閥定位時(shí)或在配量空氣或燃料輸送量時(shí)等)且采取相應(yīng)的對(duì)應(yīng)措施。此類修正可通過過程調(diào)節(jié)部來解決以便消除小的故障，其僅與很小的潛在風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)聯(lián)。相反，如果涉及由于操作人員的有缺陷的指令輸入或涉及在調(diào)節(jié)邏輯系統(tǒng)中出現(xiàn)的系統(tǒng)故障，則此類與燃?xì)鉁u輪設(shè)備以及其環(huán)境的很高的潛在風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)聯(lián)的危險(xiǎn)情況不可或可以并不充分的程度通過在過程調(diào)節(jié)部中執(zhí)行的安全邏輯系統(tǒng)探測(cè)到。此類與很高的潛在風(fēng)險(xiǎn)或潛在危險(xiǎn)相關(guān)聯(lián)的運(yùn)行狀態(tài)適合于通過單獨(dú)設(shè)置的保護(hù)單元來探測(cè)且相應(yīng)地來減輕，例如通過緊急切斷燃?xì)鉁u輪設(shè)備。
[0014]為了評(píng)判處于運(yùn)行中的燃?xì)鉁u輪設(shè)備的實(shí)際上存在的潛在危險(xiǎn)，需要為保護(hù)單元直接提供燃?xì)鉁u輪設(shè)備的至少一個(gè)與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)，即，將直接在燃?xì)鉁u輪設(shè)備處用傳感器探測(cè)的至少一個(gè)與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)直接輸送給保護(hù)單元。
[0015]以特別優(yōu)選的方式將燃?xì)鉁u輪設(shè)備的以下測(cè)量參數(shù)探測(cè)為與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù):軸的轉(zhuǎn)速、在軸處出現(xiàn)的振動(dòng)、燃燒室脈動(dòng)的幅度和/或頻率以及在燃?xì)鉁u輪設(shè)備的相應(yīng)的構(gòu)件中的過程溫度，即，例如壓縮機(jī)出口溫度、燃燒室溫度、燃?xì)鉁u輪出口溫度(僅列舉出了一些)。
[0016]與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)的一特別的種類是閥(尤其燃料調(diào)節(jié)閥)的調(diào)節(jié)信號(hào)(連續(xù)的位置顯示或雙重的端部開關(guān)信號(hào))。該參數(shù)彼此組合或與其他的運(yùn)行參數(shù)組合地僅間接顯示出運(yùn)行情況的潛在危險(xiǎn)。潛在危險(xiǎn)通過邏輯的結(jié)論識(shí)別出。因此，例如缺乏燃料截止閥的位置信息“閉合”在同時(shí)缺乏來自燃燒室的燃燒信號(hào)的情況下顯示出這樣的危險(xiǎn)情況，即，燃料流到渦輪中且可未燃燒地繼續(xù)在過程路徑中擴(kuò)散且與空氣混合成爆炸性的混合物。
[0017]如果由保護(hù)單元監(jiān)測(cè)的與安全相關(guān)的至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)應(yīng)超過與其相關(guān)聯(lián)的且存儲(chǔ)在保護(hù)單元中的第一極限值，則燃?xì)鉁u輪設(shè)備處于這樣的狀態(tài)中，其帶有對(duì)于燃?xì)鉁u輪設(shè)備本身以及其環(huán)境有顯著很高的潛在危險(xiǎn)，從而保護(hù)單元產(chǎn)生這樣的信號(hào)，通過其緊急切斷燃?xì)鉁u輪設(shè)備。
[0018]然而，如果燃?xì)鉁u輪設(shè)備處在這樣的瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)中，其例如在開動(dòng)燃?xì)鉁u輪時(shí)或在負(fù)載變化時(shí)出現(xiàn)，則與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)同樣經(jīng)受明顯的參數(shù)變化，其偶爾引起超過在保護(hù)單元中的極限值，由此緊急切斷燃?xì)鉁u輪設(shè)備以用于其保護(hù)。在這種情況下，超過極限值尚未直接指示出危險(xiǎn)，因?yàn)槌^從一開始通過運(yùn)行邏輯系統(tǒng)在時(shí)間上來限制且因?yàn)樵谡_地設(shè)計(jì)瞬態(tài)的過程的情況下在該時(shí)間中不可發(fā)展成危險(xiǎn)情況。因此，可短時(shí)地(必要時(shí)在檢查附加的邊界條件的情況下)容忍超過極限值。在這種情況下，安全斷開阻止燃?xì)鉁u輪設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行。
[0019]為了在瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)期間避免此類的緊急斷開，根據(jù)解決方案的方法設(shè)置成僅僅針對(duì)這樣的運(yùn)行情況暫時(shí)提高存儲(chǔ)在保護(hù)單元中的至少一個(gè)極限值，即，在該運(yùn)行情況中，燃?xì)鉁u輪設(shè)備處于瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)中。在過程閥的雙重的調(diào)節(jié)信號(hào)的情況下，“極限值的提高”可理解為提升或放松用于觸發(fā)斷開信號(hào)的邏輯條件。
[0020]通過至少一個(gè)極限值(相應(yīng)用傳感器探測(cè)的與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)與其相比較)的僅僅針對(duì)瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間段進(jìn)行的提高暫時(shí)降低限制性，保護(hù)單元利用其安全監(jiān)測(cè)燃?xì)鉁u輪設(shè)備，從而可無中斷地經(jīng)歷燃?xì)鉁u輪設(shè)備的瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)。為了確定是否存在瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)，并未顧及到過程調(diào)節(jié)部，因?yàn)閼?yīng)不可通過過程調(diào)節(jié)部的自己的輸出信號(hào)或通過操作人員的操作阻止保護(hù)作用的觸發(fā)。
[0021]瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)可通過保護(hù)單元以以下方式識(shí)別出:
-通過合適選擇的過程信號(hào)，其占據(jù)限定的值或超過極限值，或如上面進(jìn)一步說明的那樣，必要時(shí)通過形成梯度。與軸振動(dòng)相關(guān)的瞬態(tài)的狀態(tài)例如可通過評(píng)估軸速度的時(shí)間上走向以很小的邏輯復(fù)雜度來識(shí)別。
[0022]-由于(例如閥位置的)“不允許的”信號(hào)組合僅在時(shí)間上受限的公差窗(Toleranzfenster)內(nèi)出現(xiàn)且再次消失(參見上面的闡述)。在這種情況下，保護(hù)單元識(shí)別出存在瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)且針對(duì)預(yù)定的時(shí)間窗(Zeitfenster)停止保護(hù)反應(yīng)的觸發(fā)。“識(shí)別”必要時(shí)還可通過附加的邏輯限制來支持一例如通過限制頻率，可允許這種公差窗處于該頻率中。
[0023]本公開的重要特征在于，在過程調(diào)節(jié)部中可執(zhí)行次級(jí)保護(hù)功能。過程調(diào)節(jié)部總歸提供用傳感器探測(cè)的、與調(diào)節(jié)相關(guān)的所有的運(yùn)行參數(shù)，其通過合適的分析無疑地證明瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)的存在和持續(xù)時(shí)間。運(yùn)行狀態(tài)的識(shí)別總歸已經(jīng)通過在軟件中運(yùn)行確定的程序(Sequenz)來配置。當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)通過當(dāng)前的步驟在恰好運(yùn)行的運(yùn)行程序中明確確定。這意味著“在過程調(diào)節(jié)部中的附加的保護(hù)”可更精確地與所設(shè)置的運(yùn)行過程相匹配，且在瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)中可通過過程調(diào)節(jié)器比通過原來的保護(hù)單元更快地對(duì)偏差作出反應(yīng)。也就是說，在過程調(diào)節(jié)部中的保護(hù)應(yīng)付得了沒有或帶有更短的時(shí)間延遲。例如可手動(dòng)地使極限值的同樣暫時(shí)的提高與當(dāng)前的給定條件相匹配。次級(jí)保護(hù)在所有情況下僅是對(duì)保護(hù)單元的基本保護(hù)功能的附加的保護(hù)且不可使之失效。
[0024]這意味著，比起在保護(hù)單元中的基本的保護(hù)功能，在過程邏輯系統(tǒng)中的次級(jí)保護(hù)功能在其保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)方面可更嚴(yán)格。用于觸發(fā)保護(hù)作用的極限值可比對(duì)于單獨(dú)的機(jī)器必需的置于更靠近運(yùn)行窗(Betriebsfenster)。也即是說，在監(jiān)測(cè)的參數(shù)(例如溫度、壓力、振動(dòng)、波動(dòng)或轉(zhuǎn)速等)的值(在其處在過程邏輯系統(tǒng)中觸發(fā)保護(hù)功能)與在燃?xì)鉁u輪的正常運(yùn)行中期待的值之間的差可比在相同的監(jiān)測(cè)的參數(shù)的值(在其處在保護(hù)單元中觸發(fā)保護(hù)功能)與在燃?xì)鉁u輪的正常運(yùn)行中期待的值之間的差更小地來選擇?？尚械氖?，次級(jí)保護(hù)功能的參數(shù)可在啟動(dòng)任何機(jī)器期間單獨(dú)地匹配地通過啟動(dòng)人員來設(shè)定。用于出現(xiàn)潛在危險(xiǎn)的閥位置的公差時(shí)間可在時(shí)間和邏輯上直接與運(yùn)行的程序相聯(lián)結(jié)，因?yàn)樵谶^程控制中存在所有的關(guān)于此的信息，即，機(jī)器是否處于瞬態(tài)的運(yùn)行順序中和機(jī)器恰好在任何給定的時(shí)間點(diǎn)處于哪個(gè)步驟中。
[0025]但保持關(guān)注的是，過程調(diào)節(jié)器的次級(jí)保護(hù)功能可靠性更低。其比在保護(hù)單元中的基本保護(hù)功能配備有更低的“安全完整性”，因?yàn)槠浣?jīng)受運(yùn)行邏輯系統(tǒng)的潛在故障(參見上面)且尤其還可通過操作人員的決定來影響。由此，獨(dú)立的保護(hù)單元絕對(duì)必要。保護(hù)單元是獨(dú)立的，也就是說，其可在運(yùn)行期間不受外部影響。保護(hù)單元的極限值尤其既不可通過過程調(diào)節(jié)器也不可通過輸入器件(例如鍵盤、觸摸屏幕或其他的人機(jī)界面)來影響。與保護(hù)相關(guān)的極限值還不可通過輸入指令信號(hào)(即，例如預(yù)定理論功率)或選擇確定的運(yùn)行類型(燃料選擇、頻率支持、最大功率等等)來直接影響。保護(hù)單元的極限值可典型地僅通過燃?xì)鉁u輪的實(shí)際上的運(yùn)行狀態(tài)來影響，例如，在保護(hù)單元中，可針對(duì)利用油的運(yùn)行預(yù)定用于熱氣溫度的與針對(duì)利用燃?xì)獾倪\(yùn)行不同的極限值。
[0026]例如，對(duì)于通過保護(hù)單元監(jiān)測(cè)在燃?xì)鉁u輪設(shè)備的軸處出現(xiàn)的振動(dòng)的情況，與此相關(guān)地更高設(shè)置的第二極限值可忍受這樣的振動(dòng)強(qiáng)度，如果在更長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)持續(xù)該振動(dòng)強(qiáng)度，其必然導(dǎo)致機(jī)器損害。然而，因?yàn)槿細(xì)鉁u輪在這種情況下處于瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)中，所以以此為出發(fā)點(diǎn)，即，僅暫時(shí)出現(xiàn)提高的軸振動(dòng)，從而保護(hù)單元在這種情況下未產(chǎn)生用于緊急切斷的信號(hào)。為了識(shí)別出燃?xì)鉁u輪處在瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)中，可在這種情況下在保護(hù)單元中形成轉(zhuǎn)速的梯度。此外，可在確定極限值時(shí)考慮到絕對(duì)轉(zhuǎn)速。而如果即使在確定的瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)期間在軸處出現(xiàn)這樣的振動(dòng)，其可導(dǎo)致燃?xì)鉁u輪設(shè)備的破壞和對(duì)于環(huán)境的與此相關(guān)聯(lián)的很高的危險(xiǎn)，這時(shí)將超過更高地設(shè)定的第二極限值且緊急切斷燃?xì)鉁u輪設(shè)備以用于對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。
[0027]此外，可在瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)期間出現(xiàn)這樣的閥位置組合，其在燃?xì)鉁u輪設(shè)備的正常的運(yùn)行狀態(tài)中導(dǎo)致提高的潛在危險(xiǎn)。例如可以這種方式在未受保護(hù)的燃?xì)鉁u輪區(qū)域中聚集爆炸性的氣體或氣體混合物，其可導(dǎo)致爆炸。由于然而僅短期持續(xù)的該閥位置組合，與此相關(guān)聯(lián)的潛在風(fēng)險(xiǎn)可認(rèn)為很低，從而可排除機(jī)器或環(huán)境的顯著的危險(xiǎn)。為了避免保護(hù)單元將在瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)期間的此類的危險(xiǎn)的閥位置組合探測(cè)為用于燃?xì)鉁u輪設(shè)備的緊急切斷的觸發(fā)事件，為保護(hù)單元施加時(shí)間延遲，保護(hù)單元在該時(shí)間延遲之內(nèi)將此類可分級(jí)為危險(xiǎn)的閥位置組合分級(jí)為可忍受的。就此而言，將包括一定的時(shí)間段的第一極限值針對(duì)瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)的該情況提高到更高的第二極限值(即，更大的時(shí)間段)上，在其中保護(hù)單元盡管確定危險(xiǎn)的閥位置未產(chǎn)生緊急信號(hào)。
[0028]在此，可在保護(hù)單元中將一個(gè)或多個(gè)閥位置的改變用作用于識(shí)別瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)的觸發(fā)。
[0029]上述概述的根據(jù)解決方案的方法可利用這樣的裝置來執(zhí)行，用于燃?xì)鉁u輪設(shè)備的安全的運(yùn)行的該裝置帶有:至少一個(gè)過程調(diào)節(jié)部，其產(chǎn)生這樣的信號(hào)，該信號(hào)至少觸發(fā)在燃?xì)鉁u輪設(shè)備中與運(yùn)行相關(guān)的過程和/或影響該過程；以及與過程調(diào)節(jié)部分開的保護(hù)單元，其基于用于與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)的至少一個(gè)第一極限值，且保護(hù)單元在超過第一極限值時(shí)緊急切斷燃?xì)鉁u輪。根據(jù)該解決方案的裝置的特征在于，設(shè)置有傳感器單元，其探測(cè)燃?xì)鉁u輪的與保護(hù)相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)，該運(yùn)行參數(shù)可輸送給保護(hù)單元，且保護(hù)單元具有邏輯系統(tǒng)，保護(hù)單元可利用其識(shí)別確定的瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)，即，從第一運(yùn)行狀態(tài)到第二運(yùn)行狀態(tài)中的過渡狀態(tài)。保護(hù)單元具有將第一極限值提高到更高的第二極限值上的器件。其中，一旦邏輯系統(tǒng)已經(jīng)識(shí)別出所限定的瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)，保護(hù)單元就從第一極限值轉(zhuǎn)換到第二極限值上。此外，保護(hù)單元具有至傳感器單元的接口，可通過其將相應(yīng)于與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)的至少一個(gè)用傳感器探測(cè)的運(yùn)行參數(shù)直接(即在無中間連接部的情況下)傳輸給過程調(diào)節(jié)部。最后，保護(hù)單元可在超過第二極限值時(shí)緊急切斷燃?xì)鉁u輪。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]下面借助【專利附圖】

【附圖說明】本公開的優(yōu)選的實(shí)施方式，附圖僅用于闡述且不可限制性地來解釋。在附圖中，圖1顯示了用于安全地運(yùn)行燃?xì)鉁u輪設(shè)備的裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0031]在圖1中示意性地用圖說明了所有的那樣的構(gòu)件，其對(duì)于安全地運(yùn)行燃?xì)鉁u輪設(shè)備I是必需的。首先適用的是，借助基于計(jì)算機(jī)的過程調(diào)節(jié)部2與運(yùn)行一致地使燃?xì)鉁u輪設(shè)備I運(yùn)轉(zhuǎn)。為此，為過程調(diào)節(jié)部2輸送有在燃?xì)鉁u輪I處通過傳感器探測(cè)的與運(yùn)行相關(guān)的過程參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)3b (其僅對(duì)于過程調(diào)節(jié)是必需的)以及所有的運(yùn)行參數(shù)3a’(其不僅與保護(hù)相關(guān)，而且對(duì)于過程調(diào)節(jié)是必需的)以用于進(jìn)一步的評(píng)定和評(píng)估。過程調(diào)節(jié)部2產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號(hào)，其經(jīng)由信號(hào)線路(未示出)輸送給燃?xì)鉁u輪設(shè)備I的單獨(dú)的構(gòu)件。
[0032]附加地，單獨(dú)地且不依賴于過程調(diào)節(jié)部2設(shè)置有保護(hù)單元6，其同樣構(gòu)造為獨(dú)立工作的過程控制計(jì)算機(jī)。保護(hù)單元6獲得用傳感器探測(cè)的運(yùn)行參數(shù)3a，其是直接來自相應(yīng)的設(shè)置在燃?xì)鉁u輪設(shè)備I處的傳感器的與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)。
[0033]在保護(hù)單元6之中進(jìn)行相應(yīng)地比較至少一個(gè)與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)與第一極限值。在超過第一極限值的情況下，保護(hù)單元6發(fā)出信號(hào)，其通過線路7和5立即引起緊急切斷燃?xì)鉁u輪設(shè)備I。此外對(duì)于過程調(diào)節(jié)必需的與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)3a’從保護(hù)單元6傳輸?shù)竭^程調(diào)節(jié)部2處。
[0034]為了避免燃?xì)鉁u輪設(shè)備I在瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)中由于限制性地預(yù)定的第一極限值而通過保護(hù)單元6緊急斷開，僅在此類瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)期間進(jìn)行將存儲(chǔ)在保護(hù)單元6中的極限值提高到相應(yīng)更高的極限值上。以這種方式軟化存儲(chǔ)在保護(hù)單元6中的安全政策。瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)的探測(cè)通過保護(hù)單元6基于輸送給其的與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)3a來實(shí)現(xiàn)，保護(hù)單元包括用于識(shí)別限定的瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)的自己的邏輯系統(tǒng)。此外，在圖1中示出的實(shí)施例中，保護(hù)單元6具有安全緊急斷開部8，其必要時(shí)可手動(dòng)地操縱。
[0035]優(yōu)選地，就在燃?xì)鉁u輪設(shè)備I之前內(nèi)連有切換單元9，如果三個(gè)信號(hào)線路5中的兩個(gè)中斷，切換單元9產(chǎn)生緊急切斷信號(hào)。
[0036]參考標(biāo)號(hào)列表 I燃?xì)鉁u輪設(shè)備
2過程調(diào)節(jié)部 3運(yùn)行參數(shù)
3a與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù) 3a’與安全和調(diào)節(jié)相關(guān)的運(yùn)行參 3b與調(diào)節(jié)相關(guān)的運(yùn)行參數(shù) 4信號(hào)線路 5信號(hào)線路 6保護(hù)單元 7信號(hào)線路 8安全緊急切斷部 9切換模塊。
【權(quán)利要求】
1.一種用于燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)的安全的運(yùn)行的方法，燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)的運(yùn)行不僅通過至少觸發(fā)和/或影響所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)的與運(yùn)行相關(guān)的過程的至少一個(gè)過程調(diào)節(jié)部(2)來調(diào)節(jié)，而且通過單獨(dú)的且不取決于所述過程調(diào)節(jié)部(2)運(yùn)行的保護(hù)單元(6)在基于用于與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)(3a)的至少一個(gè)第一極限值的情況下來監(jiān)測(cè)，其中，一旦超過至少一個(gè)第一極限值，所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)就通過所述保護(hù)單元(6)緊急切斷，其特征在于，在所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)的可通過所述保護(hù)單元(6)識(shí)別的瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)中，在其中所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)從第一運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二運(yùn)行狀態(tài)中，將與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)的至少一個(gè)第一極限值提升到第二極限值上，其中，一旦超過第二極限值，所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)就通過緊急切斷所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)來進(jìn)行保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，相應(yīng)與第一極限值和第二極限值相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)(3a)從用于燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)的下列運(yùn)行參數(shù)中來選擇: -所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)的軸的轉(zhuǎn)速， -所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)軸的振動(dòng)， -所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)的燃燒室脈動(dòng)的幅度和/或頻率， -所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)的構(gòu)件經(jīng)受的溫度， -彼此組合或與其他的運(yùn)行參數(shù)組合的閥位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，針對(duì)預(yù)定的時(shí)間段應(yīng)用相應(yīng)與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)(3a)的第二極限值，在該時(shí)間段中可無中斷地經(jīng)歷燃?xì)鉁u輪設(shè)備的瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少一個(gè)與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)(3a)的第二極限值如此選擇，從而確保在達(dá)到針對(duì)所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)的環(huán)境可分級(jí)為有危險(xiǎn)的潛在危險(xiǎn)的情況下通過所述保護(hù)單元(6)緊急切斷所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述過程調(diào)節(jié)部(2)基于用傳感器在所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)處探測(cè)的運(yùn)行參數(shù)(3，3a’，3b)查明所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)的運(yùn)行狀態(tài)且確定所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)是否處于瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)中，且取決于查明的運(yùn)行狀態(tài)但不取決于所述保護(hù)單元(6)在超過運(yùn)行極限時(shí)執(zhí)行燃?xì)鉁u輪(I)的保護(hù)卸載或緊急斷開。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，運(yùn)行參數(shù)(3，3a’，3b)的運(yùn)行極限比所述保護(hù)單元￠)的極限值更靠近所監(jiān)測(cè)的運(yùn)行參數(shù)(3，3a’，3b)在所述燃?xì)鉁u輪(I)的無干擾的運(yùn)行中占據(jù)的值，其中，在所述過程調(diào)節(jié)部(2)中在超過運(yùn)行極限時(shí)利用該運(yùn)行參數(shù)(3，3a’，3b)執(zhí)行所述燃?xì)鉁u輪(I)的保護(hù)卸載或緊急斷開。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述過程調(diào)節(jié)部(2)可通過至少一個(gè)輸入器件在所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)的運(yùn)行期間來輸送指令信號(hào)，通過其可影響所述過程調(diào)節(jié)部(2)，且所述保護(hù)單元(6)獨(dú)立地且在無任何與此相關(guān)的輸入器件的情況下來工作。
8.一種用于燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)的安全的運(yùn)行的裝置，帶有:至少一個(gè)過程調(diào)節(jié)部(2)，其產(chǎn)生在所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)中至少觸發(fā)與運(yùn)行相關(guān)的過程和/或影響該過程的信號(hào)；以及與所述過程調(diào)節(jié)部(2)分開的保護(hù)單元￠)，其具有至傳感器單元的接口，通過該接口可直接即在沒有中間連接所述過程調(diào)節(jié)部(2)的情況下傳輸至少一個(gè)用傳感器探測(cè)的與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)(3a)，其中，至少一個(gè)第一極限值形成用于與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)(3a)的基礎(chǔ)，且所述保護(hù)單元(6)在超過該第一極限值時(shí)緊急切斷所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(1)，其特征在于，用于傳輸與安全和調(diào)節(jié)相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)(3a’)的信號(hào)線路從所述保護(hù)單元(6)引導(dǎo)至所述過程調(diào)節(jié)部(2)，以及 所述保護(hù)單元(6)包括評(píng)估與安全相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)(3a)的邏輯系統(tǒng)，其可識(shí)別所述燃?xì)鉁u輪(I)的瞬態(tài)的狀態(tài)，且在識(shí)別瞬態(tài)的狀態(tài)的情況下可將第一極限值提升到更高的第二極限值上，且所述保護(hù)單元(6)在超過第二極限值時(shí)緊急切斷所述燃?xì)鉁u輪設(shè)備(I)。
【文檔編號(hào)】F02C9/28GK104204470SQ201380018331
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
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