专利名称：一种汽轮机仪控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽轮机制造领域，具体是一种汽轮机的仪控系统。
背景技术：
目前，市面上大多数汽轮机仪控系统一般采用组合式的配置，即需要监视功能、就配套安全监视系统，需要机组保护功能、就配套危急遮断系统。但是，这些不同的系统设备往往来自不同厂家，其电源类型、安全等级不同，现场安装时需要提供多种电源，并且调试过程中需要调试人员相互配合，才能解决设备间的联调工作。有些设备的选择是多种多样的，即使是专业的调试队伍，也不可能了解所有类型的设备，可能会因沟通不到位导致某些设备相互不兼容，这一现象在进口产品上表现的特别明显。比如集散控制系统本来应该接 收监视保护系统输出的电流信号，但某些集散控制系统的输入模块可以选择馈电输出，如果双方调试人员对对方的设备功能不清楚，又没有进行沟通，那么将会出现损坏设备的情况。这种模式的汽轮机仪控系统，增加了设备的设计难度和调试难度，而且，在机组运行前期，电厂会投入所有设备的调试人员，使得协调工作复杂、实施困难。另外，有些场合需要在机组运行过程中，对仪控系统和整体机组进行定期巡检，防止因线路老化或运行环境造成设备内部回路接触不良等故障造成的停机。但是，现在市面上很多仪控系统并不具备在线调试功能及双机试验互锁功能，因此不能实现在机组运行状态下检查、排除故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有紧急遮断、安全监视、数字电液控制、伺服控制、集散控制和在线调试功能的汽轮机仪控系统。本发明所采用的技术方案是
一种汽轮机仪控系统，包括
安全监视单元，监控汽轮发电机组的运行，测得现场模拟量信号并将其转换为电信
号;
数字电液控制单元，与操作员站实时通讯，同时接收现场信号、与内部预设值进行比较，得出控制指令输出至油动机控制器；
操作员站，操作员站监控所有的现场实时信号，向油动机控制器发送控制指令；
油动机控制器，接收油动机的两路行程信号并将其转换为电信号，同时接受操作员站发出的控制指令、向油动机发出控制信号；
集散控制单元，接收安全监视单元和油动机控制器的电信号、并将其发送至操作员
站；
所述系统内还设置有危急遮断单元，当安全监视单元、集散控制单元或数字电液控制单元监测到停机信号时，向危急遮断单元发出电信号，危急遮断单元可以实现以下两种功能向集散控制单元发出对现场故障线路进行回路检查的控制信号，或向主汽门开关发出关闭信号和向数字电液控制单元发出油动机控制器的停机信号。所述危急遮断单元包括试验切投开关、控制器、继电器，试验切投开关控制实现危急遮断单元的两种功能，控制器接收到停机信号后、通过继电器输出控制信号。所述控制器是冗余配置的2个独立的PLC。所述系统内还设置有光学报警系统，危急遮断单元接收到停机信号的电信号时、光学报警系统工作。所述数字电液控制单元内设置有PID运算单元，将采集到的现场信号与预先设定值进行比较计算。 本发明所产生的有益效果是
本发明为了减少机组运行时的人员投入，避免因调试人员沟通不到位导致的设备损坏事故，我们开发了集成危急遮断功能、安全监视功能、数字电液控制功能、伺服控制功能、集散控制及操作员站的汽轮机仪控系统，通过该系统即可完成汽轮机运行的所有控制、监视、保护功能；为了解决在线调试问题，在危急遮断单元中设计了特殊逻辑控制回路，配套冗余可编程控制器、试验切投开关等元件，将运行过程中出现的故障信号屏蔽，防止故障信号引起机组停机，同时检查信号故障原因，等故障排除后，重新投入该功能，实现在线调试功能。本发明具有如下优点集成危急遮断功能、安全监视功能、数字电液控制功能、伺服控制功能、集散控制及操作员站，各设备之间配合完成数据交换，减少因各设备输入、输出信号类型不匹配造成的数据冲突，同时减少机组运行时的人员投入，避免因调试人员沟通不到位导致的设备损坏事故；解决调试过程中故障信号屏蔽问题，实现机组在线调试功能；同时具备双机状态跟踪、互锁功能，防止在线调试过程中真实的停机信号存在时，系统未进行有效的遮断保护；配套冗余危急遮断单元，有效规避因设备自身故障造成的机组安全事故。本发明可以承担汽轮发电机组的主要控制与监视保护功能，如启动、转速控制、电功率控制、运行状态及参数监视、超速保护、自动危急遮断、手动打闸等。
图I是本发明的机柜的四周面的展开结构示意 图2是本发明的系统流程示意 图3是本发明的在线调试及双机试验互锁功能流程示意 图中标号表示1_柜体、2-风扇、3-门碰开关、4-空气开关、5-安全监视单元、6-数字电液控制单元、7-功能切投指示部分、8-空气开关、9- PLC/AUO- PLC/B、11_继电器、12-油动机控制器、13-二极管、14-插座、15-停机电磁铁控制器件、16-开关电源、17-线槽、18-卡条、D-柜门、F-柜体正面、L-柜体左侧、B-柜体背面、R-柜体右侧。
具体实施例方式如图I 3所示，本发明的汽轮机仪控系统，包括
安全监视单元5，监控汽轮发电机组的运行，测得现场模拟量信号并将其转换为电信号，完成汽轮机组运行参数的采集、监视、报警等工作。安全监视单元5的参数采集部分用于接收现场传感器信号，如汽轮机转速信号、振动信号、轴向位移信号等。接收上述信号后，再由安全监视单元5内部的采样回路对信号进行处理、分析、计算，通过安全监视单元5显示模块实时显示当前测量值和报警、停机状态。同时，安全监视单元5输出对应模拟量信号输出到集散控制单元。操作员站监视当前信号值和报警状态当信号值达到预设报警值时，安全监视单元5输出报警开关量信号至集散控制单元；当信号值达到预设停机值时，安全监视单元5输出停机开关量信号至危急遮断单元，由危急遮断单元判断机组是否停机。数字电液控制单元6，与操作员站实时通讯，同时接收现场信号、与内部预设值进行比较，得出控制指令输出至油动机控制器12。数字电液控制单元6内设置有PID运算单元，将采集到的现场信号与预先设定值进行比较计算。数字电液控制单元6接收现场信号，如转速、电功率、并网等，将采集到的实际转速与预先设定的目标转速做比较，经过内部PID运算后得出控制指令至油动机控制器12，当接收到危急遮断单元的停机信号或手动停机时，输出停机信号至危急遮断单元，用于告知危急遮断单元目前数字电液控制单元6的运行状态，同时配套通讯转换模块实现与操作员站的数据通讯。 操作员站，操作员站监控所有的现场实时信号，向油动机控制器12发送控制指令。油动机控制器12，接收油动机的两路行程信号并将其转换为电信号，同时接受操作员站发出的控制指令、向油动机发出控制信号。油动机控制器12接收来自数字电液控制单元6的控制指令，同时采集现场两路油动机行程信号，判断当前行程是否与控制指令一致，比较两者的偏差进行PID运算后，输出油动机控制信号调节油动机开度，使两者一致，同时输出模拟量信号至集散控制单元，监视当前行程值。集散控制单元，接收安全监视单元5和油动机控制器12的电信号、并将其发送至操作员站。集散控制单元接收来自安全监视单元5的模拟量信号、报警信号、危急遮断单元的停机信号及来自油动机控制器12的模拟量信号，实现当前运行参数(如油动机开度)的监 测，同时将所有数据上传到操作员站，通过操作员站可启、停现场阀门和油泵，实现所有信号的远程监视和控制。系统内还设置有危急遮断单元，危急遮断单元包括试验切投开关、控制器、继电器11，试验切投开关控制实现危急遮断单元的两种功能，控制器接收到停机信号后、通过继电器11输出控制信号。并且，该控制器是冗余配置的2个独立的PLC。当安全监视单元5、集散控制单元或数字电液控制单元6监测到停机信号时，向危急遮断单元发出电信号，危急遮断单元可以实现以下两种功能向集散控制单元发出对现场故障线路进行回路检查的控制信号，或向主汽门开关发出关闭信号和向数字电液控制单元6发出油动机控制器12的停机信号。危急遮断单元用于接收来自现场、安全监视单元5、集散控制单元及数字电液控制单元6输出的停机信号，通过功能切头指示部分的试验切投开关选择PLC的工作状态。当选择试验投入状态，则不停机组，只开出停机信号至光字报警系统和集散控制单元，实现远程监测停机信号，此时可进行在线检查故障回路；当选择试验切除状态，即进入停机保护状态，则输出停机信号使停机电磁铁控制器件15动作，使现场停机电磁铁动作，关闭现场主汽门，并且开出I个停机信号至数字电液控制单元6，该停机信号需要维持5秒后恢复，使数字电液控制单元6能输出控制指令关闭油动机，同时能复位数字电液控制单元6，避免与危急遮断单元出现停机死循环。系统内还设置有光字报警系统，危急遮断单元接收到停机信号的电信号时、光字报警系统工作。本具体实施方式
中，本发明的汽轮机仪控系统包括监视保护控制装置、集散控制装置、操作员站。监视保护控制装置包括机柜、冗余危急遮断单元、安全监视单元5、数字电液控制单元6、油动机控制器12。其中机柜包括柜体I、风扇2、门碰开关3、日光灯4、空气开关8、二极管13、插座14、开关电源16、。危急遮断单元包括功能切投指示部分7、PLC/A 9、PLC/B 10、继电器11、停机电磁铁控制器件15。其中，风扇2安装在柜体I的门上，门碰开关3、日光灯4安装在柜体I上，空气开关8、PLC/A 9、PLC/B 10、继电器11、插座14、开关电源16、停机电磁铁控制器件15、插座14、开关电源16通过螺钉及卡条18安装在柜体I上，安全监视单元5、数字电液控制单元
6、油动机控制器12通过螺钉安装在柜体I上。本发明危急遮断单元的所有部分均为冗余配置，即独立的2台PLC逻辑控制器(SP PLC/A 9和PLC/B 10)、独立的停机动作指示、试验指示、正常指示及功能停机指示,独立的 继电器11控制输出，所有停机功能信号同时被PLC/A 9和PLC/B 10采集，同时输出停机信号，双机状态跟踪，互为备用，任意一台机出现故障，立即切换到备用机，保证及时遮断机组停机信号，确保机组安全。本发明具有独特的在线调试功能，满足机组运行过程中，对仪控系统和整体机组进行定期巡检。冗余的PLC逻辑控制器同时接收来自现场的停机信号，如手动停机、控制油压力低停机、润滑油压低停机、发电机故障停机等，接收来自安全监视单元5输出的停机信号，如电超速停机、轴向位移大停机、瓦振动大停机等，接收来自集散控制单元的停机信号，如轴承温度高停机、排气压力高停机、冷凝器热井液位高停机等，接收来自数字电液控制单元6停机信号，通过试验切投开关SA1、SA2可选择PLC/A 9和PLC/B 10的工作状态，当切投开关SAl选择试验投入，SA2选择试验切除，SAl-I和SA1-2同时闭合，SA2-1和SA2-2同时断开，表示A机的工作状态为试验状态，B机的工作状态为停机保护状态，反之，则表示A机的工作状态为停机保护状态，B机的工作状态为试验状态，PLC通电后，如果两台机都正常，则两台机的正常指示灯亮，A机试验指示灯亮，B机试验指示灯灭，当按下SBl按钮模拟现场停机信号时，A机对应的功能停机指示灯亮，PLC/A 9开出开关量信号使对应功能停机继电器11动作，从而开出停机信号至光字报警系统和集散控制单元，实现远程监测停机信号，但停机电磁铁控制器件15不动作，维持机组运转，此时如果A机未能正常开出信号至光字报警系统和集散控制单元，则说明通道存在异常，需要对当前停机通道进行检查，实现在线调试功能，用该方法测试所有通道，防止因线路老化或运行环境造成设备内部回路接触不良等故障造成的停机。测试完后需要将两台机的状态切为停机保护状态，当检测到现场真实停机信号时，两台机的对应功能停机指示灯和停机信号指示灯亮，且PLC不仅开出停机信号到光字报警系统和集散控制单元，同时停机电磁铁控制器件15动作，使现场停机电磁铁动作，关闭现场主汽门，对机组进行遮断保护。本发明在在线调试功能基础上增加了试验互锁功能，通电后，当两台机都正常，则输出本机正常信号到对方机，同时将本机的运行状态输出到对方机，本机要投入试验不仅要满足切投开关选择试验投入，还要满足对方机正常且未投入试验，如当两台机均不为试验状态时，可任意选择一台机位试验状态，假如选择A机当前状态为试验状态，则B机不能再选择为试验状态，即使B机切投开关选择试验状态，由于A机处于试验状态，B机PLC仍视B机投入试验不成功，防止 在线调试过程中真实的停机信号存在时，系统未进行有效的遮断保护。
权利要求
1.一种汽轮机仪控系统，包括 安全监视单元，监控汽轮发电机组的运行，测得现场模拟量信号并将其转换为电信号; 数字电液控制单元，与操作员站实时通讯，同时接收现场信号、与内部预设值进行比较，得出控制指令输出至油动机控制器； 操作员站，操作员站监控所有的现场实时信号，向油动机控制器发送控制指令； 油动机控制器，接收油动机的两路行程信号并将其转换为电信号，同时接受操作员站发出的控制指令、向油动机发出控制信号； 集散控制单元，接收安全监视单元和油动机控制器的电信号、并将其发送至操作员站； 其特征在于所述系统内还设置有危急遮断单元，当安全监视单元、集散控制单元或数字电液控制单元监测到停机信号时，向危急遮断单元发出电信号，危急遮断单元可以实现以下两种功能向集散控制单元发出对现场故障线路进行回路检查的控制信号，或向主汽门开关发出关闭信号和向数字电液控制单元发出油动机控制器的停机信号。
2.根据权利要求I所述的汽轮机仪控系统，其特征在于所述危急遮断单元包括试验切投开关、控制器、继电器，试验切投开关控制实现危急遮断单元的两种功能，控制器接收到停机信号后、通过继电器输出控制信号。
3.根据权利要求2所述的汽轮机仪控系统，其特征在于所述控制器是冗余配置的2个独立的PLC。
4.根据权利要求I所述的汽轮机仪控系统，其特征在于所述系统内还设置有光学报警系统，危急遮断单元接收到停机信号的电信号时、光学报警系统工作。
5.根据权利要求I所述的汽轮机仪控系统，其特征在于所述数字电液控制单元内设置有PID运算单元，将采集到的现场信号与预先设定值进行比较计算。
全文摘要
本发明提供了一种汽轮机仪控系统，包括安全监视单元、数字电液控制单元、操作员站、油动机控制器和集散控制单元；所述系统内还设置有危急遮断单元，当安全监视单元、集散控制单元或数字电液控制单元监测到停机信号时，向危急遮断单元发出电信号，危急遮断单元可以实现以下两种功能向集散控制单元发出对现场故障线路进行回路检查的控制信号，或向主汽门开关发出关闭信号和向数字电液控制单元发出油动机控制器的停机信号。本发明集成危急遮断功能、安全监视功能、数字电液控制功能、伺服控制功能、集散控制，能减少数据冲突和人员投入，实现机组在线调试功能，具备双机状态跟踪、互锁功能，可以承担汽轮发电机组的主要控制与监视保护功能。
文档编号F01D21/00GK102828787SQ20121029243
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者李 杰, 陆晓阳 申请人:德阳瑞能电力科技有限公司