电子可控制和可测试的涡轮机跳闸系统的制作方法

专利名称：电子可控制和可测试的涡轮机跳闸系统的制作方法
技术领域：
总的来说，本发明涉及一种电子可控制和可测试的、用于例如涡轮机的跳闸系统， 更具体地说，涉及一种在涡轮机工作的同时控制和测试涡轮机跳闸控制元件的装置和方 法，在测试的过程中，涡轮机的工作方式不会影响涡轮机跳闸。
背景技术：
液压控制系统一般用于控制发电机，例如涡轮机。已知的液压控制系统可以包括 跳闸控制系统或其他防护系统，这些系统可在检测到异常操作条件或其他系统故障时停掉 涡轮机(即，使涡轮机跳闸)。遗憾的是，与跳闸控制系统有关的一个或多个元件无法正常 操作可能会妨碍涡轮机在紧急情况下发生跳闸操作，这可能会导致涡轮机严重损坏以及其 他灾难，例如危害或伤害工厂人员。 例如，现有的紧急跳闸系统、诸如通用电气公司(GE)生产的机械紧急跳闸系统包 括几个用管道连在一起的元件(例如阀门、调节器、模块、端口等)，从而形成机械操作的跳 闸系统。在纯机械的跳闸系统中，用无备用的液压驱动阀来执行阻断和排出功能。然而，在 某些情况下，该系统已经作了改进，包括电子控制的备用排出阀，该阀执行排出操作，从而 排出或除去蒸汽阀跳闸回路中的压力，该回路根据三选二投票模式来操作涡轮机。然而，在 执行排出操作时，GE的机械跳闸系统需要将液压流体输送到被阻断的蒸汽阀的控制端口。 这种机械系统导致设计大而复杂，并且有一些可能造价昂贵的单独部件。另外，GE的机械 跳闸系统需要操作者手动测试阻断元件。还有，GE的机械跳闸系统的阻断系统的机械性质 需要操作者到达涡轮机现场，但不希望这么做。 尽管已经开发出了自动跳闸系统，其中机械调节器和相关的联动装置用自动执行 跳闸操作的控制器代替，但这些自动跳闸系统通常包括单独的、孤立的阀，或局限于跳闸系 统的排出功能。具体地说，对于改进的GE涡轮机系统，如上所述，已经知道用一套三个连接 到一个控制器上的控制阀来执行三选二投票模式，从而在涡轮机跳闸控制系统内执行排出 功能。在这一配置中，每个控制阀以如下方式操纵两个相互连接的DIN阀，S卩如果三个控制 阀中有两个通电，则确保产生通过一套两个DIN阀的液压通道，从而使压力从为涡轮机提 供蒸汽的蒸汽阀的跳闸端口排出。蒸汽阀跳闸端口处的压力损失使蒸汽阀关闭，并停止或 暂停涡轮机的操作。使用这一配置，在希望或需要或出现类似情况的时候，任何一个控制阀 出故障都不会妨碍执行跳闸操作，但在不需要这种跳闸的时候，也不会造成跳闸。另外，因 为采用三选二的投票模式，所以在操作涡轮机的同时可以测试该排出回路的各个元件，不 会造成跳闸。 遗憾的是，跳闸控制系统中的阻断回路或阻断部分是控制回路的重要部分，当前， 如果其中一个元件出故障，则阻断回路无法提供备用元件以确保阻断回路正常操作，并且无法对阻断回路进行电子测试或操作。当前这种已知的涡轮机跳闸控制系统的阻断回路事 实上必须手动操作，但这一点难于进行，因为它需要操作者在跳闸操作的排出部分出现之 后真的去手动操作阻断回路的各元件(一般位于涡轮机附近)。同样，因为是手动操作各元 件，所以测试跳闸控制系统的阻断部分的操作没有简单的遥控方式。

发明内容
本发明提供了一种用于例如涡轮机的跳闸控制系统，包括阻断回路和排出回路， 其中前者有两个或多个在压力供应管线内串联连接的备用阻断阀，用于阻断压力供应管线 内液压流体的供应；后者有两个或多个在跳闸管线和回流管线或排放管线之间并联连接的 排出阀，用于从跳闸控制系统中排出液压流体。在过程控制器或安全控制器的控制下，阻断 阀和排出阀由一个或者多个控制阀启动，其中控制器工作，首先通过使用至少一个排出阀 执行排出功能，然后用至少一个阻断阀执行阻断功能，从而导致跳闸。另外，压力传感器布 置在跳闸控制系统内的各个位置，并向控制器提供反馈，从而能让控制器在涡轮机的工作 过程中分别测试每一个阻断阀和排出阀，而不会使涡轮机真的跳闸。这样，跳闸控制系统通 过提供备用的阻断和排出功能，并能在涡轮机联机且操作的同时对阻断和排出回路的各元 件进行测试，而在测试过程中，如果必要，也不影响涡轮机跳闸，从而提供了可靠的跳闸操 作。另外，跳闸控制回路可以集成为一个单独的小插件(package)，它可以轻松地装配到现 有的涡轮机系统上，从而能对现有的涡轮机跳闸控制系统进行相对廉价的改造或更新。


图1为涡轮机液压控制系统的一个实施例的原理框图，它包括排出回路和阻断回 路； 图2为图1所示的排出回路的一个实施例的原理框图； 图3为图1和2所示的排出回路的一个实施例更详细的示意图； 图4为图1所示的阻断回路的一个实施例的原理图框； 图5为图1和4所示的阻断回路的一个实施例更详细的示意图； 图6为跳闸控制回路详细的示意框图，其中，图1的排出回路与阻断回路通过一根
歧管被液压连接在一起，从而形成电子控制的集成液压跳闸装置； 图7A和7B为一根歧管的三维透视图，该歧管上安装有排出回路和阻断回路的各 种的元件，从而形成集成的跳闸回路。
具体实施例方式
参考图1，和涡轮机110—起使用的跳闸控制系统100包括阻断回路120和排出回 路130，其中阻断回路120提供由内部(自动)启动且可测试的阻断功能，而排出回路130 提供电子启动且可测试的排出功能，并且两者一起控制着蒸汽阀140的操作，从而在安全 跳闸过程中为涡轮机110提供可靠的跳闸操作。 一般来说，阻断回路120和排出回路130包 括备用的阻断和排出功能，该功能可以在涡轮机110联机且操作的同时测试阻断回路120 或排出回路130的各元件，并且在测试阻断回路120和排出回路130任何元件的过程中，不 影响跳闸动作。此外，阻断回路120和排出回路130可以集成为一个单独的小插件，它可以轻松地装配到现有的涡轮机跳闸控制系统上，从而能用这里所述的加强备用的且可测试的 阻断和排出功能对这种现有的系统进行改造。 如图l所示，管线150从流体或压力源(未示出)通过阻断回路120和排出回路 130供应液压流体，这通常是为这些回路内的各阀门提供控制压力。另外，管线150a连接 到阻断回路120上游的液压流体源上，并根据阻断回路120的操作为阻断回路120下游的 管线150b供应液压流体。管线150b穿过排出回路130通向蒸汽阀140的控制(跳闸)入 口，从而控制蒸汽阀140的操作。 一般来说，蒸汽阀140入口处的管线150b内的超过某一 数值的压力使蒸汽阀140保持打开，这允许蒸汽经管线155进入涡轮机IIO，从而允许或使 涡轮机110工作。另外，液压或压力回流管线160从蒸汽阀140通过排出回路130连接到 回流容器162上，其中液压或压力回流管线160为低压流体管线，而排放管线170将排出回 路130和阻断回路120连接到液压流体排放容器172上，其中排放管线170也为低压流体 管线。如果需要，流体排放容器172和回流容器162可以为相同的容器，通常称为储罐，这 样低压流体管线160和170就可以通过该储罐液压连接在一起。 如图1所示，控制器145被可操作地连接到阻断回路120和排出回路130上，其中 该控制器可以为安全控制器、过程控制器或任何其他所需种类的控制器，并且可以用分散 控制系统(DSC)技术、PLC技术或任何其他种类的控制技术来实现。在操作过程中，控制器 140用于自动操作排出回路130，使阻断回路120凭借来自跳闸压力管线150b的引导通道 (pilot passage)内的压力损失而自动关闭，从而使涡轮机110跳闸。另外，控制器145用 于从阻断回路120和排出回路130接收压力测量结果，这能让控制器145测试阻断回路120 和排出回路130的各个元件，从而测试这些回路元件的操作。 应该理解控制器145可以远离或靠近阻断回路120和排出回路130。此外，控制器 145还可以包括一个单独的控制单元，它操作并测试阻断回路120和排出回路130，或者包 括多个控制单元，诸如分散控制单元，每个控制单元都用于操作不同的阻断回路120和排 出回路130。 一般来说，控制器145的结构和配置都是常规的，因此这里不再讨论。
举例来说，涡轮机IIO可用于驱动发电机，在它的操作过程中，受压的液压流体 (例如操作油)从液压流体源(例如泵)经管线150供应到阻断回路120和排出回路130， 并通过由管线150a和150b组成的液压流体通道供应到蒸汽阀140。液压流体可以包括任 何一种能够沿液压流体通道150、150a和150b以及回流管线160和排放管线170流动的合 适的液压材料。如上所述，当流体管线150b内的压力在蒸汽阀140的跳闸入口处达到预定 的系统压力时，蒸汽阀140允许或能使蒸汽流向涡轮机110。然而，当流体管线150b内的压 力在蒸汽阀140的跳闸入口处降到预定的系统压力或严重低于系统压力时，蒸汽阀140关 闭，从而使涡轮机110停机。 —般来说，为了使涡轮机110跳闸，控制器145首先操纵排出回路130将流体从蒸 汽阀140的跳闸入口处的供应管线150b排到回流管线160中，从而除去蒸汽阀140跳闸入 口处的系统压力，并使涡轮机110跳闸。 一旦涡轮机110发生跳闸，阻断回路120就会因跳 闸压力150b损失而自动工作，来阻断供应管线150a内液压流体的流动，从而防止液压流体 在涡轮机110处于跳闸状态时从供应管线150a连续供应到150b。另外，正如下面将要详细 讨论的那样，在涡轮机110的正常操作过程中，控制器145可以控制排出回路130和阻断回 路120的各个元件以测试这些元件，而不会使涡轮机110跳闸。在涡轮机110的操作过程中，这一测试功能能够定期测试并更换(如果需要)跳闸系统100的各个元件，无需关闭涡 轮机110或使其离线。这一测试功能也能够检测并更换或在真的跳闸之前修理阻断和排出 回路120和130中出故障的元件，从而在需要的时候有助于确保可靠的跳闸操作。
在一个实施例中，在检测到有涡轮机110的工厂内有一个或多个异常条件或故障 的情况下，控制器145做出响应操纵排出回路130，使涡轮机110跳闸。为了帮助确保跳闸 操作被进行，即使与排出回路130有关的一个或多个元件无法正常操作，排出回路130优选 包括多个备用阀门系统，这些系统在管线150b和回流管线160之间形成并联连接的备用的 流体排放通道，其中任何一条并联的流体排放通道工作都足以除去蒸汽阀140的跳闸入口 处的跳闸压力，从而使涡轮机110跳闸。在一个实施例中，排出回路130可以包括三个这样 的阀门系统，并且每个阀门系统都可以包括控制两个跳闸阀的驱动阀。在这种情况下，正如 在谈到图2时将要详细说明的那样，两个或多个阀门系统的工作，导致在管线150b和回流 管线160之间形成至少一条流体排放通道，而只有一个阀门系统的工作，不会在管线150b 和回流管线160之间形成排放通道。这一配置被称为三选二投票系统，它确保在控制系统 145不打算启动跳闸系统时，只有一个阀门系统出故障不会导致跳闸，同时还确保在控制系 统145打算启动跳闸系统时，只有一个阀门系统出故障也不会妨碍跳闸。
图2更详细地展示了图1中的排出回路130的一个实施例的原理框图。具体地 说，排出回路130包括多个备用的跳闸分支200、210和220，在跳闸操作过程中，液压流体可 以从液压流体通道150b通过这些分支流到回流管线160，这可从蒸汽阀140的跳闸入口处 的管线150b中除去或排出压力，从而使涡轮机110停止工作。如图2所示，每个跳闸分支 200-220都包括两个阀门230和280 、240和260或250和270，并且当单个跳闸分支的两个 跳闸阀都打开时，形成排放通道，并允许液压流体从液压流体通道150b流到回流管线160。 然而，当单个分支200-220的两个阀门中的任意一个关闭时，液压流体被阻断，即阻止它从 液压流体通道150b通过该分支流到回流管线160。如图2所示，多个跳闸阀230-280包括 第一跳闸阀(Al)230、第二跳闸阀(A2)240、第三跳闸阀(B 1)250、第四跳闸阀(B2)260、第 五跳闸阀(Cl) 270和第六跳闸阀(C2) 280。 在一个实施例中，第一到第六跳闸阀230-280中的每一个都可以是双向DIN插装 阀(cartridge valve)，它有一对操作端口 (A， B)和控制端口 (X)，其中操作端口 (A， B)可 以在弹簧或其他机械装置(未示)的作用下在打开位置正常偏移。液压流体可以对控制端 口 (X)处控制压力的损失作出响应而通过跳闸阀230-280的操作端口 (A， B)。 DIN插装阀 在本领域中是公知的，因此这里不再详细说明。不难理解，不管怎样，当任何跳闸阀230-280 处于打开位置时，液压流体都可以从那个阀门的端口 A流到端口 B。相比之下，当控制压力 被施加到任何跳闸阀230-280的控制端口 X时，被施加控制压力的跳闸阀230-280就将该 阀门锁定在闭合位置，从而阻断或防止液压流体在那个阀门的操作端口 (A，B)之间流动。
如图2所示，第一跳闸分支200包括连接在液压流体通道150b和回流管线160之 间的第一跳闸阀(Al)230和第六跳闸阀(C2)280。具体地说，第一跳闸阀(A1)230的端口A 通过液压管道282被液压连接到液压流体通道150b上，第一跳闸阀(Al) 230的端口 B通过 液压管道283被液压连接到第六跳闸阀(C2)280的端口 A上，第六跳闸阀(C2) 280的端口 B通过液压管道284被液压连接到回流管线160上。 如图2明显所示，第二跳闸分支210包括连接在液压流体通道150b和回流管线160之间的第二跳闸阀(A2)240和第四跳闸阀(B2)260。具体地说，第二跳闸阀(A2) 240的 端口 A通过液压管道285被液压连接到液压流体通道150b上，第二跳闸阀(A2) 240的端口 B通过液压管道286被液压连接到第四跳闸阀(B2)260的端口 A上，第四跳闸阀(B2) 260的 端口 B通过液压管道287被液压连接到回流管线160上。 此外，第三跳闸分支220包括连接在液压流体通道150b和回流管线160之间的第 三跳闸阀(Bl)250和第五跳闸阀(Cl)270。具体地说，第三跳闸阀(B1)250的端口A通过液 压管道288被液压连接到液压流体通道150b上，第三跳闸阀(Bl) 250的端口 B通过液压管 道289被液压连接到第五跳闸阀(Cl)270的端口 A上，第五跳闸阀(Cl) 270的端口 B通过 液压管道290被液压连接到回流管线160上。 为便于图示，图2没有展示用于控制跳闸阀230-280操作的各控制阀。然而，不 难理解单个的控制阀或执行机构控制着一对跳闸阀230-280中的每个阀门的操作，具体地 说，第一执行机构同时控制着阀门A1和A2(230，240)的操作，第二执行机构同时控制着阀 B1和B2(250，260)的操作，第三执行机构同时控制着阀门Cl和C2 (270， 280)的操作。图 3展示了一个实施例的示意图，该图描绘了一种实施图2所示的阻断回路的方式，在该阻 断回路中，第一到第六跳闸阀(Al， A2， Bl， B2， Cl， C2) 230-280在真正的涡轮机跳闸系统中 被连接在液压流体管线150b和回流管线160之间。如图3最好地所示，第一执行机构292 通过液压管道295被可操作地连接到第一跳闸阀(Al)230的控制端口 (X)和第二跳闸阀 (A2)240的控制端口 (X)之间，并且同时控制施加在第一跳闸阀(Al)230的控制端口 (X)和 第二跳闸阀(A2)240的控制端口 (X)处的控制压力。通电时，第一执行机构292用于启动 第一跳闸阀(Al)230和第二跳闸阀(A2)240，从而将第一和第二跳闸阀230、240锁定在各 自的闭合位置。同样，第二执行机构293通过液压管道296被可操作地连接到第三跳闸阀 (Bl)250的控制端口 (X)和第四跳闸阀(B2)260的控制端口 (X)之间，并且控制施加在第三 跳闸阀(Bl)250的控制端口 (X)和第四跳闸阀(B2)260的控制端口 (X)处的控制压力。通 电时，第二执行机构293用于启动第三跳闸阀(Bl)250和第四跳闸阀(B2)260，从而将第三 和第四跳闸阀250、260锁定在各自的闭合位置。此外，第三执行机构294通过液压管道297 被可操作地连接到第五跳闸阀(Cl)270的控制端口 (X)和第六跳闸阀(C2)280的控制端口 (X)之间，并且控制施加在第五跳闸阀(Cl)270的控制端口 (X)和第六跳闸阀(C2)280的控 制端口 (X)处的控制压力。通电时，第三执行机构294用于启动第五跳闸阀(Cl)270和第 六跳闸阀(C2) 280，从而将第五和第六跳闸阀270、280锁定在各自的闭合位置。
不难理解，第一、第二和第三执行机构292-294中的每一个都被可操作地连接到 控制器145上，控制器145用于对第一、第二和第三执行机构292-294中的每一个单独或同 时通电和断电。在一个实施例中，第一、第二和第三执行机构292-294中的每一个都可能包 括电磁阀，当控制器145通电时，该电磁阀将控制压力从系统压力管线150供应到相关跳闸 阀230-280的控制端口 (X)，从而将相关跳闸阀230-280锁定在闭合位置。同样，当控制阀 145断电时，第一、第二和第三执行机构292-294都将相关跳闸阀230-280的控制端口 (X) 连接到排放管线170上。 如图2-3所示，排出回路130还包括位于液压管道283和液压流体通道150b之间 的节流孔299a、位于液压管道286和液压流体通道150b之间的节流孔299b和位于液压管 道289和液压流体通道150b之间的节流孔299c。另外，排出回路130还包括位于液压管道283和排放管线170之间的节流孔301a、位于液压管道286和排放管线170之间的节流 孔301b和位于液压管道289和排放管线170之间的节流孔301c。在正常操作条件下，当第 一到第六的所有跳闸阀(Al， A2， Bl， B2， Cl， C2) 230-280都处于闭合位置时，液压管道283 中的压力、液压管道286中的压力和液压管道289中的压力都保持在低于跳闸压力(即管 线150b内的压力)但高于0的低压状态，流体压力的大小或数值与节流孔299a-299c和 301a-301c的大小和结构有关。 一般来说，节流孔299a-299c的大小允许流体从管线150b 逐渐流入管道283、286和289中，而当管道283、286和289内的压力达到预定值(该压力 低于管线150b中的压力，例如约为管线150b中系统压力的一半)时，节流孔301a-301c的 大小允许流体从管道283、286和289中逐渐流出。在一个实施例中，节流孔299a-299c和 301a-301c的直径可大约为0. 031英寸，但是也可以根据需要采用其他尺寸。下面将更详细 地讨论在管道283、286、289中提供减压流体的目的。 为了确保所有元件正常工作，从而在需要的时候执行跳闸操作，可以测试与排 出回路130相关的各元件，同时涡轮机110联机操作，无需中断。为了测试各目的，排出 回路130包括第一、第二、第三压力变送器(PTl-PT3)300-320，这些压力变送器分别用于 检测第一、第二和第三跳闸分支200-220处的压力，具体地说，分别用于检测管道283、 286和289中的流体压力。另外，排出管道130还可以包括第一、第二、第三压力传感器 (PS1-PS3) 330-350，这些传感器分别用于检测液压管道295-297中的流体压力。如图3所 示，第一压力传感器(PS 1)330用于检测液压管道295中的流体压力，其中压力管道295将 第一执行机构292既连接到第一跳闸阀(Al)230的控制端口 (X)上又连接到第二跳闸阀 (A2)240的控制端口 (X)上；第二压力传感器(PS2)340用于检测液压管道296中的流体压 力，其中压力管道296将第二执行机构293既连接到第三跳闸阀(Bl)250的控制端口 (X) 上又连接到第四跳闸阀(B2)260的控制端口 (X)上；第三压力传感器(PS3)350用于检测 液压管道297中的流体压力，其中压力管道297将第三执行机构294既连接到第五跳闸阀 (Cl)270的控制端口 (X)上又连接到第六跳闸阀(C2)280的控制端口 (X)上。如果需要，压 力传感器330、340和350可以都连接到控制器145上，尽管不需要这么做。这样，压力传感 器330、340和350和控制器145之间的连接就如图3中的虚线所示。正如下面将要更详细 地说明的那样，通过监测每个液压管道283、286、289(如果需要，还包括295、296、297)中的 流体压力，可以测试与多个备用阀门系统或分支200-220中的每一个相关的元件的操作。
在正常操作条件下(即涡轮机110未跳闸时)，控制器145用于为第一、第二和第 三执行机构292-294中的每一个同时通电，从而启动第一到第六跳闸阀(A1，A2，B1，B2，C1， C2) 230-280。当第一、第二和第三执行机构292-294被通电时，控制压力就被供应到第一到 第六跳闸阀(Al， A2， Bl， B2， Cl， C2) 230-280中的每一个的控制端口 (X)，从而使第一到第 六跳闸阀(Al， A2， Bl， B2， Cl， C2) 230-280将该阀门锁定在闭合位置。当第一到第六跳闸阀 (Al， A2， Bl， B2， Cl， C2) 230-280处于闭合位置时，液压流体在这些阀门的各操作端口 (A， B) 之间的流动就受到阻断或妨碍，结果，液压流体通道150b和回流管线160之间不存在直接 通道。该结构可保证蒸汽阀140的跳闸入口处的液压流体通道150b内有足够的液压力，从 而使蒸汽阀140处于打开位置。当蒸汽阀140处于打开位置时，蒸汽就被输送到涡轮机110 内，涡轮机也开始正常工作。 在异常情况下或出故障时，希望让涡轮机110停止工作，从而防止损坏涡轮机110和/或防止其他灾祸。为此，控制器145在液压流体通道150b和回流管线160之间形成一条流体排放通道，用于从排出液压流体通道150b内的液压力。从流体通道150b中排出压力使蒸汽阀140的跳闸入口处的压力下降，从而使蒸汽阀140移动到闭合位置，并防止蒸汽被输送到涡轮机110。这一动作引起并被称为涡轮机110跳闸或停止。
为了确定是否需要跳闸，控制器145可以用各种传感器(未示出)监测涡轮机参数，举例来说，诸如涡轮机速度、涡轮机载荷、真空压力、轴承油压、止推轴承油压、等等。不难理解，在涡轮机110的操作过程中，控制器145可用于从这些传感器接收信息以监测涡轮机110的操作条件，从而检测可能需要关闭涡轮机110的异常操作条件以及与涡轮机110有关的问题。控制器145可以对从操作传感器接收到的信息(例如测得的超速情况)作出响应，从而引起跳闸操作。为了真正实现这种跳闸，只与排出回路130的两个备用阀门系统或分支200-220有关的各元件需要正常操作。然而，为了引起跳闸，控制器145—般操纵着每个执行机构292、293和294(实际上是使这些执行机构不工作)，从而试图打开每个跳闸阀(Al，A2，Bl，B2，Cl，C2)230-280，并在液压流体管线150b和回流管线160之间形成并行的流体排放通道。这样，即使在排出回路130的其中一个元件无法正常操作时，跳闸控制系统也有助于确保跳闸的进行，因为在这种情况下，在液压流体管线150b和回流管线160之间仍然会形成或打开至少一条流体排放通道，从而引起跳闸。 更具体地说，在跳闸操作过程中，控制器145可用于使第一、第二和第三执行机构292-294同时断电，因而允许液压流体流过第一、第二和第三跳闸分支200-220中的每一个，从而卸掉蒸汽阀140跳闸入口处的压力，进而使涡轮机110停止工作。根据图3不难理解，当控制器145使第一执行机构292断电时，第一跳闸阀(Al)230的以及第二跳闸阀(A2)240的控制端口 (X)都通过执行机构292连接到排放管线170上。结果，来自管线150的控制压力或系统压力就从第一跳闸阀(Al)230的以及第二跳闸阀(A2)240的每个控制端口 (X)释放或排出，并且这些阀的控制管线内的压力被输送或排到排放管线170内。当第一跳闸阀(Al)230的以及第二跳闸阀(A2)240的控制端口 (X)处的控制压力被排到排放管线170时，第一跳闸阀(Al)230和第二跳闸阀(A2)240就从闭合位置移动到打开位置，并且允许液压流体流过第一跳闸阀(Al)230的以及第二跳闸阀(A2)240的操作端口 (A， B)。
与之相似，当控制器145使第二执行机构293断电时，第三跳闸阀(Bl)250的以及第四跳闸阀(B2)260的控制端口 (X)都通过执行机构293连接到排放管线170上。结果，来自管线150的控制压力或系统压力就从第三跳闸阀(Bl)250的以及第四跳闸阀(B2)260的每个控制端口 (X)释放或排出，这些阀的控制管线内的压力被立即转向或排到排放管线170内。当第三跳闸阀(Bl)250的以及第四跳闸阀(B2)260的控制端口 (X)处的控制压力被排到排放管线170时，第三跳闸阀(Bl)250和第四跳闸阀(B2)260就从闭合位置移动到打开位置，这使得液压流体流过第三跳闸阀(Bl)250的以及第四跳闸阀(B2)260的操作端口 (A，B)。 同样，当控制器145使第三执行机构294断电时，第五跳闸阀(Cl)270的以及第六跳闸阀(C2)280的控制端口 (X)都通过执行机构294连接到排放管线170上。结果，来自管线150的控制压力或系统压力就从第五跳闸阀(Cl)270的以及第六跳闸阀(C2)280的每个控制端口 (X)释放或排出，这些阀的控制管线内的压力被立即输送或排到排放管线170内。当第五跳闸阀(Cl)270的以及第六跳闸阀(C2)280的控制端口 (X)处的控制压力被排到排放管线170时，第五跳闸阀(Cl)270和第六跳闸阀(C2)280就从闭合位置移动到打开位置，这允许液压流体流过第五跳闸阀(Cl)270的以及第六跳闸阀(C2)280的操作端口 (A， B)。
不难理解，为了实现跳闸操作，流体通道150b内的液压流体只需通过第一、第二和第三跳闸分支200-220中的一个流到回流管线160，从而降低蒸汽阀140的跳闸入口处的压力，并使涡轮机110停止操作。结果，只与备用阀门系统Al和A2、B1和B2、或Cl和C2中的两个有关的各元件需要正常操作以执行跳闸操作。换句话说，如果与第一阀门系统(例如第一执行机构292、第一跳闸阀(Al)230和第二跳闸阀(A2)240)有关的所有元件正常操作，并且如果与第三阀门系统(例如第三执行机构294、第五跳闸阀(Cl)270和第六跳闸阀(C2)280)有关的所有元件正常操作，那么液压流体可以从液压流体通道150b通过第一跳闸分支200流到回流管线160，从而卸掉蒸汽阀140的跳闸压力并使涡轮机110停止工作。与之相似，如果与第一阀门系统有关的所有元件正常操作，并且如果与第二阀门系统(例如第二执行机构293、第三跳闸阀(Bl)250和第四跳闸阀(B2)260)有关的所有元件正常操作，那么液压流体可以从液压流体通道150b通过第二跳闸分支210流到回流管线160，从而卸掉蒸汽阀140的跳闸压力并使涡轮机110停止工作。接着说，如果与第二和第三阀门系统有关的所有元件正常操作，那么液压流体可以从液压流体通道150b通过第三跳闸分支220流到回流管线160，从而卸掉蒸汽阀140的跳闸压力并使涡轮机110停止工作。这样，通过要求只与三个阀门系统中的两个有关的元件正常操作以进行跳闸操作即可实现备用。换句话说，与分支200-220中的一个有关的一个或多个元件出故障并不会妨碍控制器145执行跳闸操作来停止涡轮机110。 另外，希望在涡轮机110联机操作的同时不时测试与排出回路130有关的元件以确保所有元件正常工作。然而，也希望测试这些元件时不中断涡轮机110的操作，由于停止涡轮机110来测试或维护成本太高，并且也不希望这么做。在图2和3所示的系统中，控制器145可以在涡轮机110联机且操作时远距离单独测试每个备用阀门分支200-220的操作。具体地说，为了进行测试，控制器145可以分别启动执行机构292、293和294，并用压力变送器300、310、320、330、340和350监测一个或多个液压管道283、286、289 (如果需要，还有管道295、296和297)中的压力，以确定与排出回路130有关的元件工作是否正常。这样，操作人员就不需要对各阀门(Al， A2， Bl， B2， Cl， C2) 230-280和执行机构292-294进行人工测试，而人工测试需要关闭涡轮机110。此外，当控制器145测试与排出回路130有关的元件时，一旦出现异常情况或故障，控制器145要保证能让涡轮机110停止工作(即，使涡轮机110跳闸)，从而防止损坏涡轮机110和/或防止其他灾难。 更具体地说，为了测试与第一阀门系统有关的第一执行机构292、第一跳闸阀(Al)230和第二跳闸阀(A2)240的操作，控制器145使第一执行机构292断电，同时保持第二执行机构293和第三执行机构294通电。当控制器145使第一执行机构292断电时，第一跳闸阀(Al)230的以及第二跳闸阀(A2)240的控制端口 (X)应该连接到排放通道170上，这样，控制压力应该从第一跳闸阀(Al)230的以及第二跳闸阀(A2)240的每个控制端口 (X)释放或排出。因此，如果第一执行机构292正常操作，那么当第一执行机构292断电时，第一跳闸阀(Al)230和第二跳闸阀(A2)240都应该从闭合位置移动到打开位置。通过监测由第一压力变送器(PT1)300检测的液压管道283处的压力、由第二压力变送器(PT2)310检测的液压管道286处的压力以及由第三压力变送器(PT3)320检测的液压管道289处的压力，控制器145可以确定第一执行机构292、第一跳闸阀(Al)230和第二跳闸阀(A2) 240中一个或多个的操作是否正常。 具体地说，当控制器145使第一执行机构292断电时，如果第一执行机构292、第一跳闸阀(Al)230和第二跳闸阀(A2)240中的每一个都操作正常，那么第三压力变送器(PT3) 320在将第三跳闸阀(Bl) 250连接到第五跳闸阀(Cl) 270上的液压管道289处测得的压力变化应该较小或可以忽略。另外，当控制器145使第一执行机构292断电时，第一压力变送器(PT1)300应该检测液压管道283处的系统压力，这是由于第一跳闸阀(Al)230处于打开位置，而第六跳闸阀(C2)280处于闭合位置。此外，当控制器145使第一执行机构292断电时，第二压力变送器(PT2)310还应该检测液压管道286处的系统压力，这是由于第二跳闸阀(A2)240处于打开位置，而第四跳闸阀(B2)260处于闭合位置。
控制器145使第一执行机构292断电之后，如果第三压力变送器(PT3) 320测得的压力不同于液压管道289处较小的或者说可以忽略的压力变化，那么就控制器从压力变送器320接收测量信号这一方面来说，控制器145可以确定第一执行机构292操作不正常，并产生错误或警告信号，或采取任何其他所需措施以告知用户这一问题。另外，控制器145使第一执行机构292断电之后，如果第三压力变送器(PT3) 320测得的压力变化较小或者说可以忽略，但第一压力变送器(PT1)300测得的压力不同于液压管道283处的系统压力，那么控制器145可以确定第一跳闸阀(Al) 230操作不正常，并且如果需要，还产生错误或警告信号。具体地说，如果第一压力变送器(PTl)300测得的下降的压力由于节流孔299a的原因而低于液压管道283处的系统压力，那么控制器145可以确定第一跳闸阀(Al)230和第六跳闸阀(C2)280都处于闭合位置，这表明第一跳闸阀(Al)230操作不正常。还有，控制器145使第一执行机构292断电之后，如果第三压力变送器(PT3) 320测得的压力变化较小或者说可以忽略，且第二压力变送器(PT2)310测得的压力不同于液压管道286处的系统压力，那么控制器145可以确定第二跳闸阀(A2) 240操作不正常，并且如果需要，还产生错误或警告信号。 可以用与谈到第一阀门系统时所述的方法相似的方法测试与第二阀门系统有关的第二执行机构293、第三跳闸阀(Bl)250和第四跳闸阀(B2)260。具体地说，当控制器145使第二执行机构293断电但保持第一执行机构292和第三执行机构294通电时，第三跳闸阀(Bl)250的以及第四跳闸阀(B2)260的控制端口 (X)都应该通过执行机构293连接到排放管线170上，这样控制压力或系统压力应该从第三跳闸阀(Bl)250的以及第四跳闸阀(B2)260的每个控制端口 (X)释放或排出。这样，当执行机构293断电时，如果第二阀门系统操作正常，那么第三跳闸阀(Bl)250和第四跳闸阀(B2)260就都应该从闭合位置移动到打开位置。通过监测第一压力变送器(PT1)300测得的液压管道283处的压力、第二压力变送器(PT2)310测得的液压管道286处的压力以及第三压力变送器(PT3)320测得的液压管道289处的压力，控制器145可以确定第二执行机构293、第三跳闸阀(Bl)250和第四跳闸阀(B2)260中的一个或多个是否操作正常。 详细地说，当控制器145使第二执行机构293断电时，如果第二执行机构293、第三跳闸阀(Bl)250和第四跳闸阀(B2)260都操作正常，那么第一压力变送器(PT1)300在将第一跳闸阀(Al)230连接到第六跳闸阀(C2)280上的液压管道283处测得的压力变化应该较小或可以忽略。另外，第二压力变送器(PT2)310测得的液压管道286中的压力应该较小或可以忽略，这是由于第四跳闸阀(B2)210的操作应该允许液压管道286中存在的下降的系统压力由于节流孔299b和301b的操作而通过目前打开的跳闸阀(B2) 260消散到回流管线160内。还有，第三压力变送器(PT3)320还应该检测液压管道289内的系统压力，这是由于第三跳闸阀(Bl)250处于打开位置，而第五跳闸阀(CI) 270处于闭合位置。
控制器145使第二执行机构293断电之后，如果第一压力变送器(PT1)300测得的压力不同于液压管道283处较小的或者说可以忽略的压力变化，那么控制器145可以确定第二执行机构293操作不正常，并产生错误或警告信号，或采取任何其他所需措施。另外，如果第一压力变送器(PT1)300测得的压力变化较小或者说可以忽略，但第二压力变送器(PT2)310测得的压力不同于液压管道286处较小的或者说可以忽略的压力，那么控制器145可以确定第四跳闸阀(B2)260操作不正常，并且产生错误或警告信号。具体地说，在这种情况下，如果第二压力变送器(PT2)310测得的下降的系统压力高于液压管道286中较小的或者说可以忽略的压力，那么控制器145可以确定第四跳闸阀(B2)260保持在闭合，而不是打开位置并且允许液压管道286中存在的下降的系统压力因节流孔299b和301b的操作而经回流管线160排出。还有，如果第一压力变送器(PT1)300测得的压力变化较小或者说可以忽略，但第三压力变送器(PT3)320测得的压力不同于液压管道289处的系统压力，那么控制器145可以确定第三跳闸阀(Bl)250操作不正常，并产生错误或警告信号。
可以用与第一阀门系统和第二阀门系统相似的方法测试第三阀门系统的第三执行机构294、第五跳闸阀(Cl)270和第六跳闸阀(C2)280。具体地说，当控制器145使第三执行机构294断电但保持第一执行机构292和第二执行机构293通电时，第五跳闸阀(Cl) 270的以及第六跳闸阀(C2)280的控制端口 (X)都应该连接到排放管线170上，并且控制压力应该从第五跳闸阀(Cl)270的以及第六跳闸阀(C2)280的每个控制端口 (X)释放或排出。而且，当控制器145使第三执行机构294断电时，如果第三执行机构294操作正常，那么第五跳闸阀(Cl)270和第六跳闸阀(C2)280就都应该从闭合位置移动到打开位置。通过监测第二压力变送器(PT2)310测得的液压管道286处的压力、第一压力变送器(PT1)300测得的液压管道283处的压力以及第三压力变送器(PT3)320测得的液压管道289处的压力中的一个或多个，控制器145可以确定第三执行机构294、第五跳闸阀(Cl)270和第六跳闸阀(C2)280中的一个或多个是否操作正常。 详细地说，当控制器145使第三执行机构294断电但保持第一执行机构292和第二执行机构293通电时，如果第三执行机构294、第五跳闸阀(Cl)270和第六跳闸阀(C2)280中的每一个都操作正常，那么第二压力变送器(PT2)310在将第二跳闸阀(A2) 240连接到第四跳闸阀(B2)260上的液压管道286处测得的压力变化应该较小或可以忽略。另外，第一压力变送器(PT1)300测得的液压管道283中的压力应该较小或可以忽略，这是由于第一跳闸阀(Al)230处于闭合位置，而第六跳闸阀(C2)280处于打开位置，这允许液压管道283中形成的下降的系统压力因节流孔299a和301a而通过第六跳闸阀(C2)280排到回流管线160内。还有，第三压力变送器(PT3)320测得的液压管道289处的压力还应该较小或可以忽略，这是由于第三跳闸阀(Bl)250处于闭合位置，而第五跳闸阀(Cl)270处于打开位置，这允许液压管道289中形成的下降的系统压力因节流孔299c和301c而通过第五跳闸阀(Cl)270排到回流管线160内。 在控制器145使第三执行机构294断电但保持第一执行机构292和第二执行机构293通电之后，如果第二压力变送器(PT2)310测得的压力不同于液压管道286处较小的或者说可以忽略的压力变化，那么控制器145可以确定第三执行机构294操作不正常，并产生错误或警告信号。另外，在控制器145使第三执行机构294断电之后，如果第二压力变送器(PT2)310测得的压力变化较小或者说可以忽略，但第一压力变送器(PT1)300测得的压力不同于液压管道283处较小的或者说可以忽略的压力，那么控制器145可以确定第六跳闸阀(C2)280操作不正常，并产生错误或警告信号。还有，在控制器145使第三执行机构294断电之后，如果第二压力变送器(PT2)310测得的压力变化较小或者可以忽略，但第三压力变送器(PT3)320测得的压力不同于液压管道289处较小的或者说可以忽略的压力，那么控制器145可以确定第五跳闸阀(Cl)270操作不正常，并产生错误或警告信号。当然，如果需要，控制器145可以不接受来自压力传感器PS1、PS2和PS3的信号，并可以使用来自压力传感器PT1、PT2和PT3的信号及上述方法诊断跳闸阀内的或与跳闸阀有关的故障，如果控制器测得与特定执行机构有关的两个阀门(例如阀门Al和A2)似乎都有问题，那么该问题就可能与驱动或控制这些阀门的执行机构有关。 可以看出，在测试与执行机构292、293和294有关的任何一个阀门系统的过程中，涡轮机110的跳闸操作都不受影响，这是因为在测试过程中，控制器145基本上控制三个阀门系统中的一个以模仿阀门系统的跳闸。这样，在测试过程中，为了启动真正的跳闸，控制器145只需使与其他阀门系统有关的执行机构292、293或294中的一个或两个断电，从而向其他阀门系统(不进行测试的)中的一个发送一个跳闸信号即可。 不难理解，上述排出回路130可以对异常情况或故障做出响应，通过用三选二投票模式将液压流体通道150b内的液压流体排到回流管线160内，从远距离用电子方式执行跳闸操作，从而排出蒸汽阀140的跳闸入口处的压力。另外，因为三个中有两个是备用的，所以可以在涡轮机110的操作过程中单独测试该排出回路130的各元件，且不影响控制器145在测试过程中实现真正的跳闸。因此，操作人员不需要人工操作或测试与排出回路130有关的各元件。此外，即使与排出回路有关的一个元件无法操作，与上述排出回路130有关的众多备用阀门系统有助于确保跳闸操作可以执行。结果，在需要或要求的时候，这里所述的排出回路130可以更可靠地执行跳闸操作。 尽管图2和3没有展示，但手动操作的阀门(例如针阀)可以设置在压力变送器300、310和320之间，并且举例来说，这些变送器隶属的管线还能使这些变送器与流体管线隔开，从而可以修复或更换这些变送器。还有，如果需要，其他阀门(例如手动操作的针阀392)可以设置在向排出回路130供应系统压力的管线150和管线150b之间，从而能让用户在任何所需的时间对管线150b手动加压，或弥补管线150b内的泄漏。
—旦图1-3的排出回路130执行排出功能以使涡轮机110跳闸，就需要在涡轮机110处于跳闸状态的同时防止或阻断液压流体从液压流体源流向涡轮机的跳闸集管。如图1所示，从液压流体流向来说，阻断回路120位于排出回路130的上游，并被连接到排出回路130上，用于执行阻断功能。详细地说，阻断回路120用于阻断压力管线150b与液压源(图中没有给出但位于阻断回路120的上游)，从而防止涡轮机处于跳闸状态时液压流体通过压力管线150a和150b以及回流管线160进行不必要的循环。阻断回路120通过检测涡轮机跳闸集管的压力损失而自动操作。在排出回路130排出管线150b内的压力之后，如果阻断回路120无法充分阻断到涡轮机跳闸集管的系统压力，液压泵或液压源就会不必要地工作，企图增加管线150b内的压力，这当然不可能发生，因为在跳闸过程中排出回路130在工作。 阻断回路120优选包括备用回路，当阻断回路120内的元件出现故障时，它还能让阻断回路120正常工作。此外，优选可以在涡轮机工作时用不会使涡轮机110跳闸，但在测试阻断回路120的过程中如果必要也能使涡轮机110跳闸的方式，遥控测试阻断回路120。在一个实施例中，阻断回路120可以包括多个位于液压流体管线150内且串联连接的备用阻断元件，这些元件用于在跳闸发生之后，以备用的方式阻断到涡轮机跳闸集管的系统压力。 参考图4，阻断回路120可以包括第一阻断部分400和第二阻断部分410，每个部分都有位于液压流体管线150a内且串联连接的阀门440或470，从而将阻断回路120上游的管线150a与阻断回路120下游的管线150b分开。在阻断操作过程中，通过使管线150a与管线150b断开，即通过防止流体从管线150a流向管线150b，第一阻断部分400和第二阻断部分410每个都被配置为阻断液压流体从液压流体源流向涡轮机跳闸集管。正如下面将要更详细地说明的那样，第一阻断部分400和第二阻断部分410相互备用操作，因此第一阻断部分400或第二阻断部分410的操作都可防止或阻断液压流体流向涡轮机跳闸集管，即阻断上游的压力管线150a与下游的压力管线150b。因为有备用，所以即便第一阻断部分400和第二阻断部分410中的一个无法进行阻断操作，液压流体的流动仍可以被阻断回路120阻断，这有助于提供可靠的阻断功能。 如图4中的原理框图所示，第一阻断部分400包括第一阻断执行机构420、液压连接到第一阻断执行机构420上的第一阻断阀430和液压连接到第一阻断阀430上且位于液压流体通道150内的第一逻辑阀440。执行机构420包括用于从控制器145接收电子信号的电子控制端口 (X)、连接到下游流体管线150b上的流体入口 (A)和连接到第一阻断阀430的液压控制端口 (X)上的出口 (B)。同样，第一阻断阀430包括用于从管线150a接收系统压力的流体入口 (A)和连接到第一逻辑阀440的液压控制端口 (X)上的出口 (B)，其中第一逻辑阀440具有连接到管线150a上的入口 (A)和连接到第二逻辑阀470上的出口 (B)。可以理解，第一阻断执行机构420控制下游的系统压力施加到第一阻断阀430的控制入口上，并且在一个实施例中，第一阻断执行机构420包括电磁阀，当该电磁阀被控制器145断电时，电磁阀将下游的系统压力(即管线150b内的压力)供应到第一阻断阀430的控制入口 。第一阻断阀430控制第一逻辑阀440在打开位置和闭合位置之间的移动。举例来说，第一逻辑阀440可以是双向的DIN插装阀，它有一对操作端口 (A， B)和控制端口 (X)。然而应该理解，第一逻辑阀440也可以是任何其他类型的可以在打开位置或闭合位置操作的阀门。 第一逻辑阀440通常被弹簧(未示出)或其他机械装置偏置于打开位置，从而允许液压流体从液压流体源流向涡轮机跳闸集管。这样，该逻辑阀440通常允许液压流体从端口 (A)自由流向端口 (B)或从端口 (B)自由流向端口 (A)。由于逻辑阀440上的端口 (X)通过第一阻断阀430直接连接到管线150a，因此逻辑阀440不会允许流体从端口 (A)流向端口 (B)(即从管线150a流向第二逻辑阀470)，除非逻辑阀440的端口 (X)处的压力被排出。当第一阻断阀430通过第一阻断执行机构420从管线150b接收压力时，因为逻辑阀440的端口 (X)处的压力被排到排放管线170，所以逻辑阀440允许流体从端口 (A)流向端口 (B)，并流向第二逻辑阀470。如果管线150b内的涡轮机跳闸集管压力通过排出回路130 被排出(即在跳闸启动过程中)，那么第一阻断阀430的端口 (X)处的压力也通过排出回路 130被排出，从而使第一阻断阀430移动到它的弹簧偏置位置，这样逻辑阀440的端口 (X) 连接到压力管线150a上，从而使逻辑阀440关闭。 与之相似，第二阻断系统410包括第二阻断执行机构450、液压连接到第二阻断执 行机构450上的第二阻断阀460和液压连接到第二阻断阀460上且位于第一逻辑阀440和 液压流体通道150之间的第二逻辑阀470。如图4所示，执行机构450包括用于从控制器 145接收电子信号的电子控制端口 (X)、连接到下游流体管线150b上的流体入口 (A)和连 接到第二阻断阀460的液压控制端口 (X)上的出口 (B)。同样，第二阻断阀460包括用于从 管线150a接收系统压力的流体入口 (A)和连接到第二逻辑阀470的液压控制端口 (X)上 的出口 (B)，其中第二逻辑阀470具有连接到第一逻辑阀440的出口上的入口 (A)和连接到 下游管线150b上的出口 (B)。在这一构造中，第二阻断执行机构450控制系统压力施加到 第二阻断阀460上，并且在一个实施例中，第二阻断执行机构450包括电磁阀，当该电磁阀 被控制器145断电时，电磁阀将下游的系统压力供应到第二阻断阀460的控制入口。第二 阻断阀460控制第二逻辑阀470在打开位置和闭合位置之间的移动。举例来说，如果需要， 第二逻辑阀470也可以是双向的DIN插装阀。然而应该理解，第二逻辑阀470也可以是任 何其他类型的可以在打开位置和闭合位置之间进行移动操作的阀门。 第二逻辑阀470通常被弹簧(未示出)或其他机械装置偏置于打开位置，从而允 许液压流体从液压流体源流向涡轮机跳闸集管。这样，该逻辑阀470通常允许液压流体从 端口 (A)自由流向端口 (B)或从端口 (B)自由流向端口 (A)。由于逻辑阀470上的端口 (X) 通过第二阻断阀460直接连接到管线150a，因此逻辑阀470不会允许流体从端口 (A)流向 端口 (B)(即从第一逻辑阀440流向止回阀484)，除非逻辑阀470的端口 (X)处的压力被 排出。当第二阻断阀460通过第二阻断执行机构450从管线150b接收压力时，因为逻辑阀 470的端口 (X)处的压力被排到排放管线170，所以逻辑阀470允许流体从端口 (A)流向端 口 (B)，并流向止回阀484。如果管线150b内的涡轮机跳闸集管压力通过排出回路130被 排出(即在跳闸启动过程中)，那么第二阻断阀460的端口 (X)处的压力也通过排出回路 130被排出，从而使第二阻断阀460移动到它的弹簧偏置位置，这样逻辑阀470的端口 (X) 连接到压力管线150a上，从而使逻辑阀470关闭。 图5更详细地展示了图4中的系统的一个可能配置的示意图。具体地说，图示的 第一和第二阻断执行机构420和450均为螺线管驱动的控制阀，它们有电连接到控制器145 上的螺线管，从而控制下游的系统压力从管线150b流向阻断阀430和460的控制入口。阻 断阀430和460为液压操纵阀，当被来自控制阀420和450的控制压力启动或去启动时，它 们将逻辑阀440和470的控制入口连接到系统压力管线150a或排放管线170上。在正常 操作条件下，控制器145用于使阻断执行机构420和450去启动或断电，从而使阻断执行机 构420和450将下游的系统压力(即管线150b内的流体)供应到阻断阀430和460的控 制入口。可以理解，施加到阻断阀430和460的控制入口上的系统压力克服了阻断阀430 和460中的弹簧的偏置力，并将逻辑阀440和470的控制端口 (X)连接到排放管线170上， 这允许逻辑阀440和470打开，从而能让供应管线150a内的液压流体到达供应管线150b。
在跳闸操作过程中，控制器145可以使第一阻断执行机构420的以及第二阻断执行机构450的螺线管通电，从而使逻辑阀440和470关闭，并阻断流体管线150a和流体管 线150b。更具体地说，当第一阻断执行机构420通电时，系统压力就从第一阻断阀430的控 制入口释放或排出，这使得控制压力被施加到第一逻辑阀440的控制入口上，使逻辑阀440 移动到闭合位置，从而防止或阻断液压流体在管线150a和管线150b之间流动。与之相似， 当第二阻断执行机构450通电时，系统压力就从第二阻断阀460的控制入口释放或排出，这 使得控制压力被施加到第二逻辑阀470的控制入口上，使逻辑阀470移动到闭合位置，从而 防止或阻断液压流体从管线150a流向管线150b。 因为第一阻断系统400和第二阻断系统410的逻辑阀440和470分别串联连接在 管线150a和150b之间，所以阻断回路120可执行备用的阻断功能，从而确保高可靠性。例 如，如果第一阻断系统400因与第一阻断系统400相关的一个或多个元件出故障而无法正 常执行阻断功能，那么串联连接的第二阻断系统410就用于确保阻断功能仍可进行，从而 防止或阻断液压流体从液压流体源流向涡轮机跳闸集管。与之相似，如果第二阻断系统410 因与第二阻断系统410相关的一个或多个元件出故障而无法正常执行阻断功能，那么串联 连接的第一阻断系统400就用于确保阻断功能仍可进行，从而防止或阻断液压流体从液压 流体源流向涡轮机跳闸集管。因此，阻断回路120被配置为，只需第一阻断系统400和第二 阻断系统410中的一个来执行阻断操作，从而阻断或防止液压流体从液压流体源流向涡轮 机跳闸集管。 使用图4和5所示的系统可以在涡轮机110工作时测试与阻断回路120相关的各 元件，而无需中断涡轮机110的操作。为此，阻断回路120包括用于检测位于第一和第二阻 断系统400、410的下游和涡轮机跳闸集管的上游的管线150b内的压力的压力变送器480、 位于管线150b和排放管线170 (图5)之间的节流孔482，以及位于管线150b内的止回阀 484 (图5)。通过监测由压力变送器480测得的压力，控制器145可以确定与阻断回路120 相关的所有元件是否都操作正常从而能执行阻断操作。具体地说，控制器145通过一次一 个地使第一阻断系统400和第二阻断系统410通电，并监测压力变送器480测得的位于第 一和第二阻断系统400、410的下游的流体管线150b内的压力，可以单独测试第一阻断系 统400和第二阻断系统410的操作。可以理解，当控制器145正在测试与阻断回路120相 关的各元件时，控制器145仍能在检测到异常情况或故障的情况下，停止涡轮机110的操作 (即，使涡轮机110跳闸)。 参考图5，为了在涡轮机110正在工作时测试第一阻断系统400的操作，控制器 145可以使第一阻断执行机构420通电而保持第二阻断执行机构450断电。当第一阻断执 行机构420通电而第二阻断执行机构450断电时，下游的系统压力从第一阻断阀430的控 制入口释放或排出，且第一阻断阀430控制入口处的压力被转移到排放管线170。结果，第 一阻断阀430立即打开，这将管线150a内的上游控制压力或系统压力连接到第一逻辑阀 440的控制端口 (X)上。这一动作反过来使第一逻辑阀440立即移动到闭合位置。当第一 逻辑阀440处于闭合位置时，由于节流孔482的操作，位于第一和第二阻断系统400、410下 游和止回阀484上游的管线150b内的压力开始下降或者说衰退，这可慢慢地将阀门440下 游和止回阀484上游的管线150b内的压力排到排放管线170内。在一个实施例中，节流孔 482的直径可以做成约0. 031英寸，但也可以使用其他尺寸。通常，止回阀484作为单向阀 来操作，因此尽管止回阀484上游管线150b内的压力开始降到低于系统压力，但仍能保持止回阀484下游管线150b内的压力接近系统压力。 在第一阻断执行机构420通电而保持阻断执行机构450断电之后，如果压力变送 器480测得止回阀484上游的液压流体管线150b内的流体压力下降，那么控制器145可以 确定第一阻断系统400内的所有元件都操作正常。然而，在止回阀484下游管线150b内的 流体压力下降到低于系统压力且足以触发跳闸操作(即，关闭图1中的蒸汽阀140)或低得 无法启动第一阻断阀430之前，控制器145使第一阻断执行机构420断电，这造成第一逻辑 阀440再次打开并将系统压力供应到管线150b。 与之相似，为了在涡轮机110正在工作时测试第二阻断系统410的操作，控制器 145使第二阻断执行机构450通电而保持第一阻断执行机构420断电。当第二阻断执行机 构450通电而第一阻断执行机构420断电时，系统压力从第二阻断阀460的控制入口释放 或排出，且第二阻断阀460控制入口处的压力被转移到排放管线170。由于控制压力损失， 因此第二阻断阀460启动以将管线150a内的控制压力供应到第二逻辑阀470的控制端口 (X)上。这一动作反过来使第二逻辑阀470立即移动到闭合位置。当第二逻辑阀470处于 闭合位置时，止回阀484上游管线150b内的压力开始下降。此外，如果压力变送器480测 得止回阀484上游管线150b内的压力有适当的或预期的下降，那么控制器145可以确定第 二阻断系统410内的所有元件都操作正常。另一方面，如果控制器145没有测到压力下降， 那么阀门系统410的一个或多个元件可能有故障并需要修理。然而，在管线150b内的压力 下降到低于系统压力且足以触发图1中的蒸汽阀140跳闸或低得无法启动第二阻断阀460 之前，控制器145使第一阻断执行机构420断电，这使第二逻辑阀470再次打开。当然，一 旦测到阻断回路120的任何元件有故障，控制器145都可以向操作者、技术人员、等发出警 告(alarm)、报警(alert)或任何其他信号，或采取任何其他所需措施。
上述阻断回路120通过提供备用的阻断系统400、410来执行可靠的电子控制的备 用阻断功能，执行阻断功能只需操作其中一个阻断系统。当然，可以理解，通常在不测试排 出回路130的排出功能时测试阻断功能，但也可以同时测试这两个系统。不管怎样，在测试 其中一个阻断系统400或410的同时，控制器145仍可以使涡轮机110跳闸，这是由于控制 器145只需控制三个排出执行机构292、293和294中的两个即可从管线150b中排出压力， 从而以上述方式使涡轮机110跳闸，并且这种排出功能可以在其中一个逻辑阀440或470 关闭以进行测试的同时发生。事实上，这种排出功能可以在其中一个或两个逻辑阀440和 470都关闭并阻断管线150a和管线150b时发生。这样，测试阻断回路120不会影响控制器 145使涡轮机110跳闸的能力。 不管怎样，在执行完跳闸操作以使涡轮机110停止操作之后，且必须重置或启动 涡轮机110时，首先必须排除阻断回路120提供的阻断功能，从而允许在液压流体管线150b 内积累或重建系统压力。然而，使用图5中的阻断系统，系统压力首先必须存在于下游管线 150b内，从而能让第一和第二逻辑阀440和470打开。因此，一旦跳闸之后使用，阻断回路 120必须重置。这种重置配置的一个目的在于确保在跳闸过程中逻辑阀440和470或控制 器145的故障不会突然重新启动蒸汽阀140。为了实现这种重置，图4和5的阻断回路120 包括重置执行机构485和连接在重置旁路492内的重置逻辑阀490，其中重置逻辑阀490有 液压连接到重置执行机构485上的控制入口 (X)。如图4和5所示，重置执行机构485被可 操作地连接到控制器145上，并控制重置逻辑阀490的操作，其中重置逻辑阀490是绕开第一和第二逻辑阀440和470的旁路阀。在图5所示的实施例中，重置执行机构485包括电 磁阀，而重置逻辑阀490是双向DIN插装阀，它有一对操作端口 (A，B)和控制端口 (X)。当 控制端口 (X)处没有控制压力时，液压流体通过重置逻辑阀90的操作端口 (A， B)，从而即 使其中一个或两个逻辑阀440和470都关闭时也允许流体从管线150a流向管线150b。 一 旦管线150b内重建起系统压力(这只可能在排出回路130设置好从而消除管线150b和回 流管线160之间的任何排放通道之后发生)，经过管线150b的流体压力通过第一和第二阻 断执行机构420和450会增加，从而第一和第二阻断阀430和460向排放管线170排放，并 从第一和第二逻辑阀440和470的控制入口除去控制压力，这使这些阀门再次打开。之后， 控制器145可以使将上游的系统压力施加到重置逻辑阀490的控制入口上并使重置逻辑阀 490关闭的重置执行机构485断电，从而关闭重置旁路492。 在一个实施例中，重置逻辑阀490通常被弹簧(未示出)或其他机械装置偏置于 闭合位置，从而防止或阻断液压流体从连接到管线150a上的液压流体源流向连接到管线 150b上的涡轮机跳闸集管。逻辑阀490通常允许流体从端口 (A)自由流向端口 (B)或从端 口 (B)自由流向端口 (A)。由于逻辑阀490的端口 (X)通过重置执行机构485直接连接到 管线150a，因此逻辑阀490不会允许流体从端口 (A)流向端口 (B)(即从管线150a流向管 线150b)，除非逻辑阀490的端口 (X)处的压力被排出。当重置执行机构485从控制器145 接收信号时，它移动到启动位置并将它的端口 (B)连接到排放管线170上，排放管线170又 反过来将逻辑阀490的端口 (X)连接到排放管线170上，从而允许流体从逻辑阀490的端 口 (A)流向端口 (B)，并继续流向涡轮机跳闸集管150b。这样，为了重置阻断回路120，控制 器145用于使重置执行机构485通足够长时间的电，以重建管线150b内的系统压力，从而 借助流过第一和第二阻断执行机构420和450的压力打开第一和第二逻辑阀440和470 ; 然后使重置执行机构485断电，重置执行机构485将控制压力施加到重置逻辑阀490的控 制端口 (X)上，并将连接到重置逻辑阀490的控制端口 (X)上的管线内的流体连接到上游 压力150a上。这样，重置逻辑阀490就被移动到闭合位置。 图6展示了液压连接到排出回路130上的阻断回路120的一个实施例的示意图， 其中排出回路130为单独的集成液压组件，用歧管500连成一个单独的单元，而没有大量的 难于制造和安装的管道或其他元件。如图6的实施例所示，单独的歧管模块500可以用作公 用的平台，从而能将阻断回路120串联连接到排出回路130上，因此供应压力通过歧管500 输送到与阻断回路120相关的各阀门和执行机构，从而到达与排出回路130相关的各阀门 和执行机构。然而应该理解，阻断回路120和排出回路130的一些元件并联连接，因此与阻 断回路120和排出回路130都相关的阀门共用共同的供应压力以启动这些阀门。
不管怎样，图6的示意图基本上包括了图3和5的图，两者用图3和5的与图6中 的附图标记相同的元件连接起来并形成单独的回路。然而，为简便起见，图6省略了图3和 5中的一些附图标记。还有，与控制器145的连线在图6中用虚线表示。
现在，关于图6，流体管线150、150a、150b、160和170以及节流孔299a-299c、 301a-301c和482还有止回阀484都被设置或插入到三维的歧管500内，举例来说，歧管 500可以用铝或任何其他所需的材料制成。为清楚起见，歧管500的轮廓在图6中用粗实 线表示。如图6中歧管500的顶部上所示的那样，歧管500包括六个切开部分(cut-out section)，这些部分的横截面可以是圆，形状为圆柱，并且在相同或不同尺寸的歧管500内钻成。每个切开部分都做成合适的尺寸和形状，因此DIN阀230、240、250、260、270、280、 440、470和490中的一个可以可拆卸地布置或安装在其中。各种盖板510-516 (它们的轮廓 在图6中用更粗的线表示)被布置在歧管550的上方，并且例如使用螺栓或其他连接机构 可拆卸地安装在歧管500的外侧，并且盖板510-516将DIN阀230、240、250、260、270、280、 440、470和490相对于歧管500的切开部分保持在合适的位置。此外，执行机构292、293、 294和485可拆卸地分别安装在盖板510、512、514和516上，从而被可拆卸地安装到歧管 500上。可以理解，盖板510-516包括穿过它们的流体通道，从而允许歧管500内的流体到 达执行机构292-294和485，反之亦然。这样，盖板510-516还额外充当机械适配器，从而将 执行机构292-294和485的安装硬件可拆卸地匹配到歧管500上。此外，如图6所示，DIN 阀440和470可以通过与阻断阀430和460相关的安装硬件520和521保持在歧管500上 它们各自的切开部分内，同时执行机构420和450可以借助于执行机构420和450相关的 安装硬件525和526可拆卸地直接安装到歧管500上。歧管500和盖板510-516之间的流 动连接件以及安装硬件520、521、525和526在图6中用穿过这些装置边界的线表示。与之 相似，盖板510、512、514及516和与执行机构292、293、294和485有关的安装硬件之间的 流动连接件在图6中用穿过这些装置边界的线表示。同样，压力传感器或压力变送器300、 310、320、330、340、350和480每个都可以可拆卸地安装到歧管500上，例如，用歧管500上 的螺纹孔、压力传感器上的安装硬件等，这些安装硬件上有孔，这些孔与从歧管500侧面伸 出的螺栓啮合。当然，不难理解图6描绘的不是为了展示歧管500确切的三维图案或盖板 510-516和安装硬件520、521、525及526连接到歧管500上将要用的三维方式，可以理解 歧管500的不同剖面部分可以在歧管500的不同侧面上，盖板510-516、执行机构292-294、 485、硬件520、521、525、526和压力传感器300、310、320、330、340、350、480可以在歧管500 的不同侧面上，等等。 举个例子，图7A和7B展示了歧管500的不同三维剖面图，盖板510-516、安装硬件 520、521、525及526、执行机构292-294及485和压力传感器300、310、320、330、340、350、 480都可以拆卸地安装到歧管500上。尽管这里用螺栓将盖板510-516、安装硬件520、521、 525及526和执行机构292-294及485可拆卸地安装到歧管500上，但可以理解，也可以使 用任何其他所需的连接结构来代替螺栓。这样，如图7A和7B所示，与阻断回路120和排出 回路130相关的每个元件都可以用三维歧管模块或上面有一个或多个入口、通道和腔室的 其他流体分布装置整体组装并相互连接。这样，由于取消或减少了管道系统和其他连接件， 因此跳闸控制系统100的尺寸可以减小。或者，与阻断回路120和排出回路130相关的各 元件还可以安装到底座或用管道连在一起的各副板上。 应该理解，如上所述的跳闸控制系统100可以用现有的机械液压控制(MHC)涡轮 机改进，例如通过除去紧急跳闸阀、相关的联动装置和其他元件，并将跳闸控制系统100插 入到液压流体通道150内。此外，尽管上面所述的各阀门、执行机构和其他元件均为电子控 制或液压控制且被偏置到特定的常打开或常闭合位置的元件，但也不难理解这些执行机构 和阀门中的单独一个可以以不同于上述方式的方式进行电子控制或液压控制，并且可以以 不同于上述方式的方式被偏置。此外，在某些情况下，可以取消各阀门或执行机构中的一 些，或者说其功能可以合并到一个单独的阀门装置内。这样，举例来说，可以取消第一和第 二阻断阀430和460，并将执行机构420和450直接连接到阀门440和470上。同样，可以将执行机构420和450集成到阻断阀430和460上，即与阻断阀430和460集成在一起，甚 至与阀门440和470集成在一起，以便在每个阻断系统400和410中使用单个的阀门。此 外，可以理解，这里所述的控制器145包括一个或多个处理器和计算机可读的存储器，该存 储器存储一个或多个用于执行这里所述的跳闸、测试和监测功能的程序。在实施时，程序可 以存储在任何计算机可读的存储器(诸如磁盘、光盘或其他存储介质)、计算机或处理器的 RAM或ROM(作为应用型特定集成电路的一部分)、等中。同样，该软件可以用任何已知的或 所需的传送方法发送给用户、加工厂、控制器、等，举例来说，所述方法包括在计算机可读盘 或其他可移动的计算机存储机构上传送，或经信道(诸如电话线)、互联网、环球网、任何其 他局域网或宽区域网、等传送(认为该传送方法与借助可移动存储介质提供软件的方法相 同或者可以互换)。此外，该软件可以直接提供，无需调制或加密，或者可以在经信道传送之 前用任何合适的调制载波和/或加密技术调制和/或加密。 尽管参考特定的实施例对本发明作了说明，这些实施例只是解释而非限制本发 明，但对本领与普通技术人员来说，显然只要不背离本发明的思想和范围就可以对公开的 实施例进行改变、添加或删除。
权利要求
1. 一种集成跳闸系统，包括歧管，具有流体压力入口和流体压力出口 ，该流体压力入口适于被连接到流体压力源 上，该流体压力出口适于被连接到受控装置上；布置于歧管内流体压力入口和流体压力出口之间的流体压力管线，该流体压力管线具 有连接到流体压力入口上的第一部分和连接到流体压力出口上的第二部分；布置于歧管内的低压流体回流管线；电子控制排出回路，包括排出压力传感器和多个排出阀系统，每个排出阀系统具有一 个或多个可拆卸地安装到歧管上的排出阀、连接到流体压力管线的第二部分上的入口和连 接到低压流体回流管线上的出口 ，以可控制地将流体压力管线的第二部分和低压流体回流 管线连在一起，排出压力传感器可拆卸地安装到歧管上以检测与排出阀系统相关的压力； 禾口阻断阀回路，包括两个电子控制阻断阀系统，每个电子控制阻断阀系统包括可拆卸地安装到歧管上并布 置于流体压力管线的第一部分内的阻断阀，用于可控制地阻断流体从流体压力管线的第一 部分流到流体压力管线的第二部分，所述阻断阀布置成相互串联；禾口可拆卸地安装到歧管上的阻断压力传感器，用于检测阻断阀下游的流体压力管线内的 压力。
2. 如权利要求1所述的集成跳闸系统，其中两个电子控制阻断阀系统中的每个都包括 可拆卸地安装到歧管上的电子控制执行机构，每个电子控制执行机构具有适于通信连接到 电子控制装置上的电气入口和适于液压控制阻断阀之一的液压出口。
3. 如权利要求2所述的集成跳闸系统，其中两个电子控制阻断阀系统中的每个还包括 中间控制阀，该中间控制阀具有液压连接到电子控制执行机构之一上的控制入口和液压连 接到阻断阀之一上的液压出口。
4. 如权利要求3所述的集成跳闸系统，其中每个电子控制执行机构包括连接到穿过歧 管的流体压力管线上的液压入口，每个中间控制阀都包括连接到穿过歧管的流体压力管线 上的液压入口。
5. 如权利要求4所述的集成跳闸系统，其中每个电子控制执行机构的液压入口被连接 到流体压力管线的第二部分上，中间控制阀的每个液压入口被连接到流体压力管线的第一 部分上。
6. 如权利要求4所述的集成跳闸系统，其中歧管还包括布置于其中的低压排放管线， 并且每个电子控制执行机构包括连接到穿过歧管的低压排放管线上的另一出口，其中一个 电子控制执行机构的启动可将一个中间控制阀的控制入口连接到流体压力管线或低压排 放管线之一上。
7. 如权利要求4所述的集成跳闸系统，其中歧管还包括布置于其中的低压排放管线， 并且每个中间控制阀包括连接到穿过歧管的低压排放管线上的另一出口，其中一个中间控 制阀的启动可将一个阻断阀连接到流体压力管线或低压排放管线之一上。
8. 如权利要求1所述的集成跳闸系统，还包括布置于歧管内的辅助低压流体通道和布 置于流体压力管线和辅助低压流体通道之间的节流孔，该节流孔位于阻断阀下游的流体压 力管线内，从而能使流体压力管线内的流体经该节流孔缓慢排出流体压力管线。
9. 如权利要求8所述的集成跳闸系统，还包括布置于节流孔下游的流体压力管线内的 单向阀。
10. 如权利要求1所述的集成跳闸系统，还包括电子控制重置阀系统，该电子控制重置 阀系统具有可拆卸地安装到歧管上的重置阀，该重置阀具有重置阀入口和重置阀出口，其 中重置阀入口连接到穿过歧管的流体压力管线的第一部分上，而重置阀出口连接到阻断阀 下游的穿过歧管的流体压力管线上，该重置阀处于打开位置时在阻断阀周围的流体压力管 线内形成旁路。
11. 如权利要求IO所述的集成跳闸系统，其中电子控制重置阀系统包括电子控制重置 执行机构，该电子控制重置执行机构可拆卸地安装到歧管上并液压连接到穿过歧管的重置 阀上，并且适于对电子控制信号做出响应而打开重置阀。
12. 如权利要求11所述的集成跳闸系统，其中重置阀包括液压重置控制入口，并且重 置执行机构包括重置执行机构流体入口和重置执行机构流体出口 ，其中重置执行机构流体 入口连接到阻断阀上游的流体压力管线的第一部分上，而重置执行机构流体出口连接到重 置阀的液压重置控制入口上。
13. 如权利要求1所述的集成跳闸系统，其中每个排出阀系统包括两个可拆卸地安装 在歧管内且贯穿歧管相互串联地液压连接的排出阀，电子控制排出回路还包括两个或多个 可拆卸地安装到歧管上且连接到排出阀上以控制排出阀操作的电子控制排出执行机构。
14. 如权利要求13所述的集成跳闸系统，其中两个或多个电子控制排出执行机构中的 第一电子控制排出执行机构被液压连接到第一和第二排出阀上，以同时控制第一和第二排 出阀的操作，其中第一排出阀与第一排出阀系统相关，而第二排出阀与不同于第一排出阀 系统的第二排出阀系统相关。
全文摘要
文档编号F01D21/00GK101696641SQ20091022636
公开日2010年4月21日 申请日期2006年4月10日 优先权日2005年4月19日
发明者托马斯·斯威尼, 理查德·彼得·小纳提利 申请人:艾默生过程管理电力和水力解决方案有限公司;