专利名称：燃驱压缩机组安全保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃驱压缩机组安全保护器。
背景技术：
目前，国内在天然气输送管道上所采用的动力装置大部分为燃驱压缩机组，因而保证燃驱压缩机组设备的安全、可靠、稳定的运行对我国整个西气东输工程意义重大。然而现在使用的燃驱压缩机组安全保护器只有一个控制电路，如果该控制电路出现故障，整个安全保护器就会失控。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现在使用的燃驱压缩机组安全保护器只有一个控制电路，如果该控制电路出现故障，整个安全保护器就会失控的缺陷，提供一种燃驱压缩机组安全保护器。燃驱压缩机组安全保护器，它包括主控制电路、网络传输总线、远程I/O控制电路和隔离器端子板；主控制电路的通信端口通过网络传输总线与远程I/o控制电路的一个通信端口连接，隔离器端子板的数字信号输出端连接远程I/o控制电路的数字信号输入端，隔离器端子板的模拟信号输出端连接远程I/o控制电路的模拟信号输入端，它还包括冗余控制电路，所述的冗余控制电路的通信端口通过网络传输总线与远程I/o控制电路的另一个通信端口连接。本实用新型的工作原理是在使燃驱压缩机组安全保护器启动下列任一信号发出时，使正在运行的机组按照预定的程序立即停车，并触发信号至燃驱压缩机组监控器和执行机构，燃驱压缩机组监控器自动关闭压缩机组进出口阀，开启防喘振阀，压缩机组及相关管道减压，执行机构截断燃料进口阀，打开燃料放空阀，关闭燃料气供给系统。燃驱压缩机组安全保护器的动作全部为闭锁信号，在没有接到人工复位的指令前，不能再次启动压缩机组。主控制电路和冗余控制电路结构配置完全相同，主控制电路、冗余控制电路和远程I/O控制电路是经过TLV安全完整性等级(SIL)认证，符合SIL 2要求的。燃驱压缩机组安全保护器的启动主要包括以下信号超速停机信号(来自涡轮超速保护器)；振动停机信号(来自振动状态检测器)；超温停机信号(来自机组温度传感器)；压力低停机信号(来自机组压力开关)；火灾、燃气停机信号(来自火灾、燃气检测器)；站控命令信号(来自站控按钮); 现场命令信号(来自现场按钮)；控制系统命令信号(来自燃驱压缩机组监控器)。本实用新型的优点是能够独立解决整个燃驱压缩机组与安全有关的停车；燃驱压缩机组安全保护器采用了可靠性更高的冗余控制方式和冗余控制网络总线结构，避免了由于控制器框架固件失灵、程序或控制网络出现重大故障所产生误停机现象，其内部程序不大于20ms的处理周期更是为机组的安全提供了有效保障，可靠性高，响应速度快；解决了现在使用的燃驱压缩机组安全保护器只有一个控制电路，如果该控制电路出现故障，整个安全保护器就会失控的缺陷；燃驱压缩机组安全保护器的运行使用十分简单，只要进行供电后便不需要任何操作，设备会自动开始工作，运行维护方便。
图I为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一下面结合图I说明本实施方式，燃驱压缩机组安全保护器，它包括主控制电路I、网络传输总线3、远程I/O控制电路4和隔离器端子板5 ;主控制电路I的通信端口通过网络传输总线3与远程I/O控制电路4的一个通信端口连接，隔离器端子板5的数字信号输出端连接远程I/O控制电路4的数字信号输入端，隔离器端子板5的模拟信号输出端连接远程I/O控制电路4的模拟信号输入端，其特征在于它还包括冗余控制电路2，所述的冗余控制电路2的通信端口通过网络传输总线3与远程I/O控制电路4的另一个通信端口连接。
具体实施方式
二 下面结合图I说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一的进一步说明，冗余控制电路2包括第二电源模块17-2、第二处理器模块18-2、第二控制网络模块19-2和第二冗余判决模块20-2 ；第二电源模块17-2用于给冗余控制电路2供电；第二网络传输模块19-2作为冗余控制电路2与网络传输总线3的通信端口 ；第二冗余判决模块20-2用于是否采用冗余工作模式的判决和数据的同步更新。
具体实施方式
三下面结合图I说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一的进一步说明，主控制电路I包括第一电源模块17-1、第一处理器模块18-1、第一网络传输模块19-1和第一冗余判决模块20-1 ；第一电源模块17-1用于给主控制电路I供电；第一网络传输模块19-1作为主控制电路I与网络传输总线3的通信端口 ；第一冗余判决模块20-1用于是否采用冗余工作模式的判决和数据的同步更新。
具体实施方式
四下面结合图I说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一的进一步说明，远程I/O控制电路4包含第三电源模块17-3、第三网络传输模块19-3、数字量输入模块21、数字量输出模块22和模拟量输入模块23 ；第三电源模块17-3用于给远程I/O控制电路4供电；第三网络传输模块19-3作为远程I/O控制电路4与网络传输总线3的通信端口 ；数字量输入模块21用于采集数字信号；数字量输出模块22用于发送数字信号；模拟量输入模块23用于采集模拟信号。本实施方式还包括如下内容燃驱压缩机组安全保护器超速安全停机实施方式[0029]机组转速传感器15发送转速频率信号至涡轮超速保护器6，涡轮超速保护器6对信号进行检测分析，当超过设定阈值时，会发出以继电器触点形式的信号，信号经过隔离端子板5进行隔离转换以直流电压信号形式进入远程I/O控制电路4的数字量输入模块21的一个通道，使该通道的状态发生改变，远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3会通过背板总线读取该通道的状态，将此状态以数据的形式放入临时数据缓存区。主控制电路I的网络传输模块19-1也会建立与远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3相对应的临时数据缓存区，并通过冗余控制网络总线3读取远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3临时数据缓存区的数据，将此数据写入自己的临时数据缓存区。主控制电路I的处理器模块
18-1通过自动运行的软件程序对主控制电路I的网络传输模块19-1的数据进行安全停机逻辑判断，在判断此为超速状态需要立即安全停机后，将更改输出状态，将该状态以数据形式写入主控制电路I的网络传输模块19-1的临时数据缓存区，主控制电路I的网络传输模块19-1会通过冗余控制网络总线3将新的数据写入远程I/O控制电路4的网络传输模块
19-3的临时数据缓存区，此数据将会使远程I/O控制电路4的数字量输出模块22的一个通 道状态发生改变，输出的直流电压信号经过隔离器端子板5的隔离转换处理送至燃驱压缩机组监控器13和执行机构14，从而完成机组的安全停机。燃驱压缩机组安全保护器振动安全停机的实施方式机组振动传感器16发送振动交流电压信号至振动状态监测器7，振动状态监测器7对信号进行检测分析，当超过设定阈值时，会发出以继电器触点形式的信号，信号经过隔离端子板5进行隔离转换以直流电压信号形式进入远程I/O控制电路4的数字量输入模块21的一个通道，使该通道的状态发生改变，远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3会通过背板总线读取该通道的状态，将此状态以数据的形式放入临时数据缓存区。主控制电路I的网络传输模块19-1也会建立与远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3相对应的临时数据缓存区，并通过冗余控制网络总线3读取远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3临时数据缓存区的数据，将此数据写入自己的临时数据缓存区。主控制电路I的处理器模块18-1通过自动运行的软件程序对主控制电路I的网络传输模块19-1的数据进行安全停机逻辑判断，在判断此为超速状态需要立即安全停机后，将更改输出状态，将该状态以数据形式写入主控制电路I的网络传输模块19-1的临时数据缓存区，主控制电路I的网络传输模块19-1会通过冗余控制网络总线3将新的数据写入远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3的临时数据缓存区，此数据将会使远程I/O控制电路4的数字量输出模块22的一个通道状态发生改变，输出的直流电压信号经过隔离器端子板5的隔离转换处理送至燃驱压缩机组监控器13和执行机构14，从而完成机组的安全停机。燃驱压缩机组安全保护器超温安全停机实施方式机组温度传感器8发送18个标准毫伏温度信号，信号经过隔离端子板5进行隔离转换以 20mA直流电流信号形式进入远程I/O控制电路4的模拟量输入模块23，由于模拟量输入模块23共有5个检测通道，少于机组温度传感器8发送的18个信号，所以这里配置了个模拟量输入模块23。信号进入模拟量输入模块23的18个相应通道，使这18个通道的状态发生改变，远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3会通过背板总线读取这18个通道的状态，将这些状态以数据的形式放入临时数据缓存区，主控制电路I的网络传输模块19-1也会建立与远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3相对应的临时数据缓存区，并通过冗余控制网络总线3读取远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3临时数据缓存区的数据，将此数据写入自己的临时数据缓存区。主控制电路I的处理器模块18-1通过自动运行的软件程序对主控制电路I的网络传输模块19-1的数据进行计算、滤波和安全停机逻辑判断，在判断某一状态需要立即安全停机后，将更改输出状态，将该状态以数据形式写入主控制电路I的网络传输模块19-1的临时数据缓存区，主控制电路I的网络传输模块19-1会通过冗余控制网络总线3将新的数据写入远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3的临时数据缓存区，此数据将会使远程I/O控制电路4的数字量输出模块22的一个通道状态发生改变，输出的直流电压信号经过隔离器端子板5的隔离转换处理送至燃驱压缩机组监控器13和执行机构14，从而完成机组的安全停机。燃驱压缩机组安全保护器压力低安全停机的实施方式机组压力开关9，发出的常开触点信号经过隔离端子板5进行隔离转换以直流电压信号形式进入远程I/O控制电路4的数字量输入模块21的一个通道，使该通道的状态发生改变，远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3会通过背板总线读取该通道的状态，将此状态以数据的形式放入临时数据缓存区。主控制电路I的网络传输模块19-1也会建立与远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3相对应的临时数据缓存区，并通过冗余控制网络总线3读取远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3临时数据缓存区的数据，将此数据写入自己的临时数据缓存区。主控制电路I的处理器模块18-1通过自动运行的软件程序对主控制电路I的网络传输模块19-1的数据进行安全停机逻辑判断，在判断此为超速状态需要立即安全停机后，将更改输出状态，将该状态以数据形式写入主控制电路I的网络传输模块19-1的临时数据缓存区，主控制电路I的网络传输模块19-1会通过冗余控制网络总线3将新的数据写入远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3的临时数据缓存区，此数据将会使远程I/O控制电路4的数字量输出模块22的一个通道状态发生改变，输出的直流电压信号经过隔离器端子板5的隔离转换处理送至燃驱压缩机组监控器13和执行机构14，从而完成机组的安全停机。燃驱压缩机组安全保护器火灾、燃气安全停机的实施方式火灾、燃气检测器10发出的常开触点信号经过隔离端子板5进行隔离转换以直流电压信号形式进入远程I/O控制电路4的数字量输入模块21的一个通道，使该通道的状态发生改变，远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3会通过背板总线读取该通道的状态，将此状态以数据的形式放入临时数据缓存区。主控制电路I的网络传输模块19-1也会建立与远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3相对应的临时数据缓存区，并通过冗余控制网络总线3读取远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3临时数据缓存区的数据，将此数据写入自己的临时数据缓存区。主控制电路I的处理器模块18-1通过自动运行的软件程序对主控制电路I的网络传输模块19-1的数据进行安全停机逻辑判断，在判断此为超速状态需要立即安全停机后，将更改输出状态，将该状态以数据形式写入主控制电路I的网络传输模块19-1的临时数据缓存区，主控制电路I的网络传输模块19-1会通过冗余控制网络总线3将新的数据写入远程I/O控制电路4的 网络传输模块19-3的临时数据缓存区，此数据将会使远程I/O控制电路4的数字量输出模块22的一个通道状态发生改变，输出的直流电压信号经过隔离器端子板5的隔离转换处理送至燃驱压缩机组监控器13和执行机构14，从而完成机组的安全停机。[0038]燃驱压缩机组安全保护器站控安全停机的实施方式站控按钮11发出的常开触点信号经过隔离端子板5进行隔离转换以直流电压信号形式进入远程I/O控制电路4的数字量输入模块21的一个通道，使该通道的状态发生改变，远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3会通过背板总线读取该通道的状态，将此状态以数据的形式放入临时数据缓存区。主控制电路I的网络传输模块19-1也会建立与远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3相对应的临时数据缓存区，并通过冗余控制网络总线3读取远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3临时数据缓存区的数据，将此数据写入自己的临时数据缓存区。主控制电路I的处理器模块18-1通过自动运行的软件程序对主控制电路I的网络传输模块19-1的数据进行安全停机逻辑判断，在判断此为超速状态需要立即安全停机后，将更改输出状态，将该状态以数据形式写入主控制电路I的网络传输模块19-1的临时数据缓存区，主控制电路I的网络传输模块19-1会通过冗余控制网络总线3将新的数据写入远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3的临时数据缓存区，此数据将会使远程I/O控制电路4的数字量输出模块22的一个通道状态发生改变，输出的直流电压信号经过隔离器端子板5的隔离转换处理送至燃驱压缩机组监控器13和执行机构14，从而完成机组的安全停机。燃驱压缩机组安全保护器现场命令安全停机的实施方式现场按钮12发出的常开触点信号经过隔离端子板5进行隔离转换以直流电压信号形式进入远程I/O控制电路4的数字量输入模块21的一个通道，使该通道的状态发生改变，远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3会通过背板总线读取该通道的状态，将此状态以数据的形式放入临时数据缓存区。主控制电路I的网络传输模块19-1也会建立与远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3相对应的临时数据缓存区，并通过冗余控制网络总线3读取远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3临时数据缓存区的数据，将此数据写入自己的临时数据缓存区。主控制电路I的处理器模块18-1通过自动运行的软件程序对主控制电路I的网络传输模块19-1的数据进行安全停机逻辑判断，在判断此为超速状态需要立即安全停机后，将更改输出状态，将该状态以数据形式写入主控制电路I的网络传输模块19-1的临时数据缓存区，主控制电路I的网络传输模块19-1会通过冗余控制网络总线3将新的数据写入远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3的临时数据缓存区，此数据将会使远程I/O控制电路4的数字量输出模块22的一个通道状态发生改变，输出的直流电压信号经过隔离器端子板5的隔离转换处理送至燃驱压缩机组监控器13和执行机构14，从而完成机组的安全停机。燃驱压缩机组安全保护器控制系统命令安全停机的实施方式以及燃驱压缩机组监控器13发出的常开触点信号经过隔离端子板5进行隔离转换以直流电压信号形式进入远程I/O控制电路4的数字量输入模块21的一个通道，使该通道的状态发生改变，远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3会通过背板总线读取该通道的状态，将此状态以数据的形式放入临时数据缓存区。主控制电路I的网络传输模块19-1也会建立与远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3相对应的临时数据缓存区，并通过冗 余控制网络总线3读取远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3临时数据缓存区的数据，将此数据写入自己的临时数据缓存区。主控制电路I的处理器模块18-1通过自动运行的软件程序对主控制电路I的网络传输模块19-1的数据进行安全停机逻辑判断，在判断此为超速状态需要立即安全停机后，将更改输出状态，将该状态以数据形式写入主控制电路I的网络传输模块19-1的临时数据缓存区，主控制电路I的网络传输模块19-1会通过冗余控制网络总线3将新的数据写入远程I/O控制电路4的网络传输模块19-3的临时数据缓存区，此数据将会使远程I/O控制电路4的数字量输出模块22的一个通道状态发生改变，输出的直流电压信号经过隔离器端子板5的隔离转换处理送至燃驱压缩机组监控器13和执行机构14，从而完成机组的安全停机。其中本实施方式中部分部件的型号与生产厂家如下
权利要求1.燃驱压缩机组安全保护器，它包括主控制电路(I)、网络传输总线(3)、远程I/O控制电路(4)和隔离器端子板(5);主控制电路(I)的通信端口通过网络传输总线(3)与远程I/O控制电路(4)的一个通信端口连接，隔离器端子板(5)的数字信号输出端连接远程I/O控制电路(4)的数字信号输入端，隔离器端子板(5)的模拟信号输出端连接远程I/O控制电路(4)的模拟信号输入端，其特征在于它还包括冗余控制电路(2)，所述的冗余控制电路(2)的通信端口通过网络传输总线(3)与远程I/O控制电路(4)的另一个通信端口连接。
2.根据权利要求I所述的燃驱压缩机组安全保护器，其特征在于所述的冗余控制电路(2)包括第二电源模块(17-2)、第二处理器模块(18-2)、第二控制网络模块(19-2)和第二冗余判决模块(20-2)； 第二电源模块(17-2)用于给冗余控制电路(2)供电；第二网络传输模块(19-2)作为冗余控制电路(2)与网络传输总线(3)的通信端口 ；第二冗余判决模块(20-2)用于是否采用冗余工作模式的判决和数据的同步更新。
3.根据权利要求I所述的燃驱压缩机组安全保护器，其特征在于所述的主控制电路(I)包括第一电源模块(17-1)、第一处理器模块(18-1)、第一网络传输模块(19-1)和第一冗余判决模块(20-1)； 第一电源模块(17-1)用于给主控制电路(I)供电；第一网络传输模块(19-1)作为主控制电路(I)与网络传输总线(3)的通信端口 ；第一冗余判决模块(20-1)用于是否采用冗余工作模式的判决和数据的同步更新。
4.根据权利要求I所述的燃驱压缩机组安全保护器，其特征在于所述的远程I/O控制电路(4 )包含第三电源模块(17-3 )、第三网络传输模块(19-3 )、数字量输入模块(21)、数字量输出模块(22)和模拟量输入模块(23)； 第三电源模块(17-3)用于给远程I/O控制电路(4)供电；第三网络传输模块(19-3)作为远程I/O控制电路(4)与网络传输总线(3)的通信端口 ；数字量输入模块(21)用于采集数字信号；数字量输出模块(22)用于发送数字信号；模拟量输入模块(23)用于采集模拟信号。
专利摘要燃驱压缩机组安全保护器，本新型涉及一种燃驱压缩机组安全保护器。它是针对现在使用的燃驱压缩机组安全保护器只有一个控制电路，如果该控制电路出现故障，整个安全保护器就会失控的缺陷，提供一种燃驱压缩机组安全保护器。它包括主控制电路、网络传输总线、远程I/O控制电路和隔离器端子板；主控制电路的通信端口通过网络传输总线连接远程I/O控制电路，隔离器端子板的数字信号和模拟信号的输出端连接远程I/O控制电路相应的信号输入端，它还包括冗余控制电路，所述的冗余控制电路的通信端口通过网络传输总线与远程I/O控制电路的另一个通信端口连接。用于保证燃驱压缩机组设备安全、可靠、稳定的运行。
文档编号F04B49/10GK202370807SQ20112050417
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者于涛, 张学忍, 张时瑞, 张震宇, 李伟顺, 杨永波, 林枫, 王元龙, 王琳, 范柏, 邹斐, 金晓滨, 韦炜 申请人:中国船舶重工集团公司第七 三研究所