用于压缩机温度报警的方法及控制装置与流程

1.本技术涉及工业控制技术领域，具体而言，涉及一种用于压缩机温度报警的方法及控制装置。


背景技术：

2.压缩机是空分、化工生产等装置中的重要设备。大型压缩机组在生产中起着举足轻重的作用，一旦出现故障，将严重影响生产的正常运行。为了保证其安全运行，一般都会对其进行振动、温度等参数的检测以进行保护。
3.然而，由于现场电气设备多，生产环境复杂，并且自动检测所涉及的基本上都是弱电信号，在信号传输过程中极易受到电磁干扰，尤其是热电阻温度信号容易受到干扰。如果来自现场的温度测量信号在传输过程中混进干扰信号，计算机检测系统自身难以分辨，导致一旦检测到温度信号突变到停机值，就会造成联锁停机。
4.此外，热电阻温度计长期工作在振动严重的场所，容易造成断线、短路或接触不良，从而造成温度值异常突变。在温度保护中，测量值的跳变往往造成保护误动作，导致停机，这会给生产造成很大的损失。
5.在温度假信号过滤处理中，一般可通过平滑滤波算法等方式判断温度计正常的温度变化，保证压缩机温度保护逻辑正常运行的同时，屏蔽掉异常的温度干扰信号。但是，这种方式处理占用计算资源多，效率低，且可能造成漏报。
6.在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

7.本技术旨在提供一种用于压缩机温度报警的方法及控制装置，可防止温度异常信号导致的误联锁停机。
8.本技术的其该用户特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。
9.根据本技术的一方面，提供一种用于压缩机温度报警的方法，应用于压缩机控制系统的控制器，该方法包括以预定扫描周期重复执行以下操作：
10.获取并存储压缩机的现场温度的当前值；
11.根据现场温度的当前值、现场温度的上一个值及所述预定扫描周期计算温度变化率；
12.当所述温度变化率大于变化率阈值时，输出温度异常信号，且保持输出直至收到复位信号；
13.根据所述温度异常信号，发出温度异常报警。
14.根据本技术的另一方面，提供一种控制装置，包括：
15.处理器；
16.存储器，所述存储器上存储有计算机程序；
17.当所述处理器执行所述计算机程序时实现前述方法。
18.根据示例实施例，通过根据变化率阈值判断温度检测值的真实性，对检测出来的异常温度信号屏蔽停机，防止温度异常信号导致的误联锁停机。根据另一些实施例，可根据温度异常信号进行循环报警，提醒操作人员处理。
19.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
20.通过参照附图详细描述其示例实施例，本技术的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
21.图1示出用于空分装置的控制系统的示意图。
22.图2示出根据示例实施例模拟恶劣工况环境时的温度变化率。
23.图3示出根据示例实施例的用于压缩机温度报警的方法流程图。
24.图4示出根据示例实施例在温度异常信号未被消除时进行周期性报警的方法流程图。
25.图5示出根据示例实施例实现的用于压缩机温度报警的系统框图。
26.图6示出根据本技术示例实施例的控制装置的框图。
具体实施方式
27.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本技术将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
28.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本技术的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本技术的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本技术的各方面。
29.附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
30.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
31.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同
的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
32.图1示出用于空分装置的控制系统100的示意图，该控制系统可以基于dcs或plc。
33.如图1所示，控制系统100可包括电气单元102、电动机104、压缩机106、控制器108、现场停机按钮110、电磁阀及自动调节阀门单元112、人机接口(hmi：human machine interface)114等。
34.电气单元102用于控制压缩机106、电动机104的供电回路组件，供电回路组件可包括控制压缩机主回路的真空断路器、用于降压启动的设备、二次保护回路等常规控制，此处不再赘述。
35.控制器108可根据采集到的信息发出控制指令，从而电气单元102根据控制器108发出的指令控制压缩机106启动、停止。
36.控制器108可为dcs和/或plc控制器，用于周期性地执行系统监控逻辑。例如，控制器108可监测现场停机按钮110的状态信号、压缩机106的运行状态信号和相关压缩机工艺参数。
37.如果控制器108采集到现场停机按钮110的状态信号为真值信号(true)，则会输出现场停机按钮被按下的停机报警。
38.如果控制器108采集到压缩机106的运行状态信号为假值信号(false)，则发出压缩机运行信号丢失报警。
39.控制器108根据压缩机工艺参数利用压缩机保护逻辑判断是否满足停机报警条件。压缩机工艺参数可包括压缩机温度参数，例如，通过铂热电阻温度计采集并传输至控制器108的温度信号。当压缩机温度超过停机阈值时，压缩机保护逻辑输出真值信号(true)，即判断满足温度停机报警条件，则控制器108输出停止压缩机信号至电气单元102，并发出压缩机联锁停机报警。压缩机保护逻辑可采用现有或公知的压缩机保护功能块或方法，此处不再赘述。
40.控制器108可对报警进行记录，从而工作人员可通过分析报警记录对故障来源进行查找和确认。
41.人机接口114可用于对压缩机进行加载、卸载操作，控制器108相应进行处理并通过信号输出模块1024输出信号至电磁阀及自动控制阀门单元112，从而自动调节阀门对压缩机进行加载、卸载控制。
42.在温度信号处理时，需要对干扰等因素产生的虚假信号进行判断处理。在一般的过滤处理中，可通过平滑滤波算法等方式判断温度计正常的温度变化，保证压缩机温度保护逻辑正常运行的同时，屏蔽掉异常的温度干扰信号。但是，这种方式处理占用存储和计算资源多，存在效率低而可能非实时的情况。此外，这种方法也可能造成漏报，并可能因此导致严重后果。
43.为此，本技术提出一种根据温度变化率阈值判断温度跳变是否正常的方法，防止误判导致错误屏蔽掉正常的温度保护，避免造成更大事故。
44.下面将参照实施例对本技术的技术方案及其优点进行详细说明。
45.图2示出根据示例实施例模拟恶劣工况环境时的温度变化率。
46.根据示例实施例，通过将铂热电阻温度计从-193℃的环境中移到100℃的极端环
境中来模拟测试恶劣工况。而压缩机在实际生产中，不会有如此恶劣的工况环境。下面以dcs控制系统为例对示例实施例进行说明，易于理解，该实施例也可以适用于plc控制系统。
47.为此，将一支铂热电阻温度计通过电缆接线到dcs控制系统热电阻测量模块，通过dcs控制器扫描获得的数据存储到dcs历史数据库。在dcs画面上显示实际温度值，每秒刷新一次，并且在dcs趋势组态中记录趋势。首先将铂热电阻温度计放到-193℃的液氮中，dcs画面显示-193℃后，迅速把热电阻放到100℃的开水中。通过dcs控制器1秒的扫描周期记录温度变化。通过温升曲线图可知每秒的变化率最大不超过40℃/秒。经过多次实验，在可能的恶劣工况下，温度变化率的最大值可以确定在30-40℃/秒的范围内。
48.可见，在压缩机温度保护逻辑中，将铂热电阻温度计的正常温度变化率阈值设置在30-40℃/秒的范围内是可以的，既可以防止过滤掉正常的温度变化，也可以过滤掉异常的温度值。
49.图3示出根据示例实施例的用于压缩机温度报警的方法流程图。
50.图3所示方法可通过图1所示压缩机控制系统的控制器周期扫描执行，扫描周期可为500毫秒或1秒，或者其他根据实际情况的合适值。
51.参见图3，在s301，获取并存储压缩机的现场温度的当前值。
52.控制器可周期性地执行系统监控逻辑。例如，通过现场铂热电阻温度计，dcs控制系统热电阻测量模块周期检测压缩机现场温度信号。
53.在s303，根据现场温度的当前值、现场温度的上一个值及预定扫描周期计算温度变化率。
54.将现场温度的当前值与上一个值的差除以扫描周期，即可得到温度变化率。如果扫描周期为1秒，则可直接将当前值与上一个值的差作为温度变化率。
55.在s305，当温度变化率大于变化率阈值时，输出温度异常信号，且保持输出直至收到复位信号。
56.根据一些实施例，如前所述，变化率阈值通过实验预先得到，该变化率阈值可在30-40℃/秒的范围内。
57.当根据采集数据计算得到的温度变化率大于变化率阈值时，例如大于40℃/秒时，可输出温度异常信号，例如输出一个假值信号(false)。此外，可保持输出该温度异常信号，直至收到复位信号。根据一些实施例，需要操作人员对异常进行处理，产生人工复位信号之后，才对输出的温度异常信号进行复位。
58.在s307，根据温度异常信号，发出温度异常报警。
59.根据示例实施例，如果得到温度异常信号，则需发出温度异常报警，例如发出声音及产生弹窗报警。
60.根据一些实施例，在温度异常信号未被消除时，还可进行周期性报警，从而周期提醒操作人员对异常进行处理，并使系统通过人工复位信号来消除温度异常信号。例如，报警声音触发后，操作人员不消音确认的话，也是在一直报警。这里的周期性报警，指的是操作人员按下报警确认(例如，直接消音)，此时报警声音不再响，但是经过一个时间周期仍会重新触发报警，而dcs本身是没有这个功能的。
61.根据一些实施例，当温度变化率小于变化率阈值时，输出温度正常信号，并可根据温度正常信号，输出现场温度的当前值以用于进行压缩机停机保护判断。压缩机停机保护
判断模块可根据现场温度的当前值进行温度保护停机判断，以确定是否根据现场压缩机温度输出停机信号。
62.根据一些实施例，当存在温度异常信号时，可根据温度异常信号输出设定温度值。该设定温度值可为小于停机温度阈值的预设值，从而压缩机停机保护模块可执行正常判断逻辑且不会产生停机信号。
63.这样，根据示例实施例，在设计屏蔽温度假信号逻辑的同时，又可使控制器分辨出正确的温度信号，防止误判导致错误屏蔽掉正常的温度保护，造成更大事故。通过采用铂热电阻温度计在实际运行环境中模拟的最坏变化率作为变化率阈值，从而能够可靠排除干扰信号，提高系统的可靠性和安全性。
64.图4示出根据示例实施例在温度异常信号未被消除时进行周期性报警的方法流程图。
65.参见图4，在s401，基于温度异常信号及反馈信号周期性产生输出信号，反馈信号通过对输出信号进行关断延时运算得到。
66.例如，可将温度异常信号作为rs触发器的s端输入信号，将rs触发器的q端输出信号进行关断延时运算作为r端输入信号，从而当温度异常信号持续存在时，在rs触发器的q端产生周期性输出信号。
67.在s403，根据输出信号产生定时脉冲。根据一些实施例，可根据输出信号产生预定时长的定时脉冲，以触发报警。例如，预定时长可为1秒。
68.在s405，根据定时脉冲产生报警。根据一些实施例，可根据定时脉冲产生报警，包括通过人机接口产生弹窗报警和/或声音报警。
69.图4所示方法可利用反馈方式通过组态软件实现，适应性强，易于使用和推广。
70.图5示出根据示例实施例实现的用于压缩机温度报警的系统框图。图5所示的系统可通过dcs或plc组态软件实现，并由控制器周期扫描触发执行。
71.参见图5，可利用dcs控制器或plc控制器的周期扫描特性，采集温度信号，对温度的阶跃响应进行检测。在dcs/plc中对需要联锁保护的温度点建立变量，把每个温度点的上一扫描测量值赋给对应的变量，扫描周期例如可以为1秒。
72.压缩机的现场温度当前值和现场温度的上一个值输入到减法模块sub，因为扫描周期为1秒，故二者的差值用绝对值模块abs取绝对值，即可得到温度变化率。
73.将温度变化率输入到比较模块ge，同时比较模块ge还输入预定的变化率阈值，例如40℃/秒。如果温度变化率大于或等于40℃/秒，则比较模块ge输出温度异常信号(真值信号true)，否则输出false。
74.比较模块ge连接rs触发器rs的s端。因此当ge输出true时，则s端为true，从而rs触发器的q端输出true。
75.rs触发器的特性是s端触发一次，只要r端复位信号reset不为true，则触发器q端输出true。即使s端重新变成false，rs触发器q端仍然输出true；当触发器r端为true(触发器复位)后，q端变为false。
76.当温度发生突变，rs触发器输出true，则可通过人机接口输出报警信号，例如在界面显示闪烁报警信息。
77.根据示例实施例，该温度异常信号(真值信号true)可输出到第二rs触发器rs2的s
端，则q端输出true至脉冲定时器tp，脉冲定时器tp可输出一个例如1秒的脉冲到人机接口，从而可通过人机接口弹出一个小窗口报警，提醒操作人员对温度计进行故障排查处理。
78.q端的输出还通过关断延时模块offdelay反馈到第二rs触发器rs2的r端。关断延时模块offdelay可产生例如180秒的延时。关断延时模块offdelay的功能是：当输入由false变为true时，立即输出true；而当输入由true变为false时，继续输出true，并且开始计时，当时间累积到设定的时间时(例如，这里设置180s)，输出false。
79.第二rs触发器rs2输出true到关断延时模块offdelay，关断延时模块offdelay立即输出true到第二rs触发器rs2的r端。此时r端为true，虽然此时s端也为true，但是rs触发器是r端优先功能块，所以第二rs触发器rs2复位，输出false到关断延时模块offdelay的输入端。关断延时模块offdelay继续输出true的同时开始计时，当计时时间到设定时间例如180s时，关断延时模块offdelay输出false。此时第二rs触发器rs2的s端是由上一级rs触发器输入的。上一级触发器的r端连接复位按钮，由技术人员在排查故障后确认按下才能复位。只要没有排查故障，没有确认按下此按钮，则上一级rs触发器的输出端一直是true，即使在故障或干扰消失后也仍然输出true。在关断延时模块offdelay计时时间到而输出false时，第二rs触发器rs2的r端为false，由于s端仍然为true，所以第二rs触发器rs2又一次输出true，再一次触发脉冲定时器tp，脉冲定时器tp再输出一个例如1秒的脉冲到人机接口，从而又一次通过人机接口弹出一个小窗口报警，以提醒操作人员对温度计进行故障排查处理。同时，关断延时模块offdelay输出true，对所连接的第二rs触发器rs2复位。如此再次循环，不断间隔地发出弹窗报警，直至排除此温度计故障后按下复位按钮，对上一级rs触发器复位，结束循环弹窗报警。
80.根据一些实施例，rs触发器q端连接选择模块sel的第一输入端in1。选择模块sel的作用是：当第一输入端in1为true，则选择输出第三输入端in3的输入；当第一输入端in1为false，则选择输出第二输入端in2的输入。
81.现场温度当前值正常时，rs触发器输出false，选择模块sel的第一输入端in1的输入为false，则选择模块sel输出in2。
82.根据一些实施例，可根据选择模块sel的输出在控制界面显示温度值。
83.根据一些实施例，选择模块sel的输出端可连接到第二比较模块ge2的一个输入端，第二比较模块ge2的另一输入端输入停机温度阈值。当温度没有突变(温度变化率小于变化率阈值)，而是因设备原因温度缓慢上升，选择模块sel输出现场温度当前值，如果温度大于或等于设定的停机温度阈值，则第二比较模块ge2输出温度保护真值信号(true)到压缩机温度联锁保护模块去停压缩机。而当存在温度突变(温度变化率大于变化率阈值)，选择模块sel输出小于停机温度阈值的温度设定值，则第二比较模块ge2输出温度保护假值信号(false)，从而压缩机温度联锁保护模块不会产生停止压缩机的动作。
84.根据示例实施例，在温度突变时可有两个报警。首先，在人机界面报警栏弹出温度异常报警，并可伴随声音报警，例如可在画面显示闪烁字体。同时，可弹出一个二次小窗口报警提醒操作人员。此时，即使操作人员消除报警声音，并且关闭弹出的二次小窗口报警，但由于此温度极其重要，如果没有进行实际故障排查处理并复位，预定时间(例如180秒)后再次弹出小窗口提醒操作人员及时处理。
85.图6示出根据本技术示例实施例的控制装置的框图。
86.如图6所示，该控制装置30包括处理器12和存储器14。控制装置30还可以包括总线22、网络接口16以及i/o接口18。处理器12、存储器14、网络接口16以及i/o接口18可以通过总线22相互通信。
87.处理器12可以包括一个或多个通用cpu(central processing unit，中央处理器)、微处理器、或专用集成电路等，用于执行相关程序指令。
88.存储器14可以包括易失性存储器形式的机器系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)和/或高速缓存存储器。存储器14用于存储包含指令的一个或多个程序以及数据。处理器12可读取存储在存储器14中的指令以执行上述根据本技术实施例的方法。
89.控制装置30也可以通过网络接口16与一个或者多个网络通信。该网络接口16可以是有线网络接口或无线网络接口，也可以是虚拟网络接口。
90.控制装置30也可以通过输入/输出(i/o)接口18与一个或多个外部设备(例如音频输入设备、音频输出设备、摄像头、键盘、鼠标、显示器、各类传感器等)通信。
91.总线22可以包括地址总线、数据总线、控制总线等。总线22提供了各组件之间交换信息的通路。
92.需要说明的是，在具体实施过程中，控制装置30还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
93.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
94.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
95.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
96.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
97.集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本技术各个实施例方法的全部或部分步骤。
98.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
99.以上对本技术实施例进行了详细描述和解释。应清楚地理解，本技术描述了如何形成和使用特定示例，但本技术不限于这些示例的任何细节。相反，基于本技术公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。
100.通过对示例实施例的描述，本领域技术人员易于理解，根据本技术实施例的技术方案至少具有以下优点中的一个或多个。
101.根据示例实施例，通过根据变化率阈值判断温度检测值的真实性，对检测出来的异常温度信号屏蔽停机，防止误停机。
102.根据一些实施例，可根据温度异常信号进行循环报警，提醒操作人员处理。
103.根据一些实施例，通过采用在实际运行环境中模拟的最坏温度变化率作为变化率阈值，从而能够可靠排除干扰信号，提高系统的可靠性和安全性。
104.根据一些实施例，在设计屏蔽温度假信号逻辑的同时，又可使控制器分辨出正确的温度信号，防止误判导致错误屏蔽掉正常的温度保护，造成更大事故。
105.依据以下条款可更好地理解前述内容：
106.1、一种用于压缩机温度报警的方法，应用于压缩机控制系统的控制器，该方法包括以预定扫描周期重复执行以下操作：
107.获取并存储压缩机的现场温度的当前值；
108.根据现场温度的当前值、现场温度的上一个值及所述预定扫描周期计算温度变化率；
109.当所述温度变化率大于变化率阈值时，输出温度异常信号，且保持输出直至收到复位信号；
110.根据所述温度异常信号，发出温度异常报警。
111.2、如条款1所述的方法，其中所述预定扫描周期为1秒或500毫秒。
112.3、如条款1所述的方法，其中所述变化率阈值在30-40℃/秒的范围内。
113.4、如条款1所述的方法，其中所述变化率阈值通过实验预先得到。
114.5、如条款1所述的方法，其中还包括：
115.当所述温度变化率小于变化率阈值时，输出温度正常信号；
116.根据所述温度正常信号，输出所述现场温度的当前值以用于进行压缩机停机保护判断。
117.6、如条款1所述的方法，其中所述复位信号包括人工复位信号。
118.7、如条款1中所述的方法，其中还包括：在所述温度异常信号未被消除时进行周期性报警。
119.8、如条款7所述的方法，其中在所述温度异常信号未被消除时进行周期性报警，包括：
120.基于所述温度异常信号及反馈信号周期性产生输出信号，所述反馈信号通过对所述输出信号进行关断延时运算得到；
121.根据所述输出信号产生定时脉冲；
122.根据所述定时脉冲产生报警。
123.9、如条款8所述的方法，其中根据所述定时脉冲产生报警，包括：
124.通过人机接口产生弹窗报警和/或声音报警。
125.10、如条款1所述的方法，其中还包括：根据所述温度异常信号，输出设定温度值，所述设定温度值为小于停机温度阈值的预设值。
126.11、如条款10所述的方法，其中所述设定温度值在20-35℃的范围内。
127.12、一种控制装置，其中包括：
128.处理器；
129.存储器，所述存储器上存储有计算机程序；
130.当所述处理器执行所述计算机程序时实现如条款1-11中任一项所述的方法。
131.以上具体地示出和描述了本技术的示例性实施例。应可理解的是，本技术不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本技术意图涵盖包含在所附条款的精神和范围内的各种修改和等效设置。