一种超温超转保护器及其控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及燃气轮机控制领域，更具体地，涉及一种超温超转保护器及其控制方法。
【背景技术】
[0002]燃气轮机组是国防军工设备重要的发电机组之一，它在起动或运行时会产生高温以及高转速，一旦温度或者转速超过一定值时，就会导致燃气轮机的烧毁或损坏。对燃气轮机超温超转的保护装置的可靠性、灵敏性直接影响到燃气轮机的安全和可靠性。
[0003]目前国内同类保护装置并无同时针对超温、超转进行保护的功能。已有的燃气轮机的保护装置是温度限制器，具有以下缺点:
(1)只有简单的温度控制泄油功能，功能单一，不能同时实现燃气轮机的超温和超转保护；
(2)采用的是模拟电子技术，没有智能化，不能实现自检和数据、事件记录和修改，仅适用于平原地区，不能适应不同大气环境；
(3)另外抗电磁场、无线电干扰能力弱，稳定性不高；
(4)大多采用单通道温度限制器对燃气轮机进行保护，没有冗余措施，当限制器出现故障时，将无法对燃气轮机进行可靠的保护。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种超温超转保护器，该超温超转保护器采用冗余的设计方法，能同时进行温度、转速信号的采集，并且对采集到的信号进行判断，当达到预先设定好的保护值时，发出保护信号。
[0005]—种超温超转保护器，包括了对温度和转速进行信号采集和处理的信号采集电路板，以及执行保护动作的继电器系统;所述信号采集电路板上集成了电源处理单元、转速信号单元、温度信号单元以及处理器单元；
所述电源处理单元，为各电路单元提供所需的工作电压；
所述温度信号单元，采集温度信号并进行信号处理，将处理后的温度信号传输到处理器单元；
所述转速信号单元，采集转速信号并进行信号处理，将处理后的转速信号传输到处理器单元；
所述处理器单元，负责整个保护器的协调运行，对采集到的信号做出判断，实现温度测量、转速测量、信号发生、通讯、报警输出控制；
优选地，所述保护器采用冗余设计，所述信号采集电路板至少为两个，可提高保护器的可靠性。
[0006]优选地，所述电源处理单元包括具有抗电磁干扰能力的电源以及抗EMC器件，可以减小电源纹波及噪声干扰信号，实现较好抗电磁干扰能力，为后续电路芯片提供优质的电源。
[0007]优选地，为了简化硬件单元，同时缩短响应时间，所述温度信号单元包括测温芯片;所述测温芯片可以直接将外接温度信号由模拟量转换为数字量，并将所述数字量信号输入处理器单元；
优选地，所述转速信号单元，接收来自外接转速的频率信号，先对输入信号进行整形，将大幅值的正弦波信号限幅，经施密特触发器转化整形为适合微处理器10端口电气性能的方波信号；
优选地，所述处理器单元包括处理器;所述处理器为单片机，通过所述单片机对信号进行处理并输出保护值信号;对历史泄油、停机数据进行保存，并读取，当出现过保护停机或是泄油后，能够快速读取到停机或泄油时的数据，以便分析;可以通过上位机软件对所述保护值进行设置修改，根据具体情况能够修改其设定的保护值，且修改方便快捷，满足各种环境下的需求。
[0008]优选地，所述继电器系统包括泄油信号继电器单元和停机信号继电器单元;所述泄油信号继电器单元接收处理器单元的泄油信号，执行泄油动作;所述停机信号继电器单元接收处理器单元的停机信号，执行停机动作。
[0009]优选地，所述信号采集电路板为两块，进行双通道控制。两个通道的功能相同，任一通道都能够同时对转速和温度信号进行采集处理；当其中一通道损坏时，另一通道仍然工作，保护器不会出现误动作，仍然起到保护作用，提高了保护器的可靠性。
[0010]所述保护器还包括安装支架及保护器壳体。
[0011]优选地，所述安装支架包括继电器安装支架和信号采集电路板安装支架;所述保护器壳体进行了屏蔽;所述保护器壳体上信号传输端子;所述信号传输端子为航空插座和/或接线端子。
[0012]优选地，所述保护器还包括用于检验该保护器运行状态的自检单元;所述自检单元通过位于所述保护器壳体上的航空插座与保护器其他各电路单元连接。通过启动自检单元，可以对保护器的状态进行实时的监控，能够在自检或维护时对保护器进行自检，确保保护器正常工作，有效预防了因保护器故障导致不能实现超温超转保护的现象，提高了保护器的稳定性，同时也提高了保护器故障排除的效率。
[0013]所述信号传输端子传输信号包括转速信号、通讯信号、自检信号、电源信号、继电器信号;所述输传输温度信号的传输端子采用与外接热电偶配套的热电偶补偿材料。
[0014]优选地，所述保护器壳体上安装有使保护器失效的强制离线开关;在特殊情况能够使保护器失效，即不起保护作用。
[0015]同时，本发明的另一目的在于提供一种该超温超转保护器的控制方法。本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
一种应用了上述超温超转保护器的控制方法，其步骤包括，:
51、通过转速测量值判断燃气轮机是否超转，所处状态为启动状态还是运行状态，根据结果判断是否需发出停机保护信号；
52、根据燃气轮机所处状态，对其温度测量值进行判断是否超温;是否超出所设的保护值，根据判断结果发出泄油或是停机保护信号。
[0016]超转超温的判断，是将测量值与预先通过上位机软件设定的保护值进行比较。[0017 ]软件设计进行了软件冗余、容错设计。
[0018]优选地，所述转速测量值采用测量单脉冲频率，当记录的脉冲频率连续超过限制值时才做出超转判断，以此提高测量精度和消除干扰噪声;使用单片机内部专用定时器、计数器，记录定时时间内转速脉冲的数量来实现转速的测量。
[0019]优选地，所述温度测量值为对转换的A/D值进行多次去最小最大值后求出的平均值;对温度测量值判断时，同时对温度的上升速率进行计算判定，可以实现温度的准确有效测量，减小误判的可能性。
[0020]优选地，所述S2中，当燃气轮机处于起动状态时，只要任一通道超温或超转都进行保护动作，这样即便保护器中有一条通道损坏，也不会影响其保护功能；当燃气轮机处于运行状态时，需所有通道同时超温或超转才进行保护动作，这样可以根据实际情况最大程度地保护燃气轮机。
[0021 ]所述保护值可通过软件进行修改设置。
[0022]所述软件在KEILMDK for ARM环境下编写。优选地，软件功能按模块化编制，方便后续的维护及修改升级。
[0023]为了确保软件程序运行的可靠性，优选地，开启独立看门狗。
[0024]本发明的有益效果:
本发明不仅科学设计并优化了各硬件单元及各硬件单元的结构关系，而且巧妙地设计了软件控制流程，集可靠的起动泄油控制及起动和运行状态的超温超转保护功能于一体，具有抗电磁、无线电干扰能力强，高精度的转速和温度测量功能