專利名稱：一種汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)(ETS)是發(fā)電廠保護(hù)汽輪機(jī)安全的非常重要的系統(tǒng)，其功能是監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)運(yùn)行過程中的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行邏輯判斷，在運(yùn)行參數(shù)超限時(shí)，能安全可靠地發(fā)出信號(hào)停止汽輪機(jī)運(yùn)行，從而達(dá)到保護(hù)汽輪機(jī)的目的。現(xiàn)有的危急遮斷系統(tǒng)多采用PLC控制，并通過雙PLC并列運(yùn)行或者雙PLC熱備控制方式實(shí)現(xiàn)；隨著控制技術(shù)的發(fā)展，一種安全性和可靠性更高的含有容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)的三重 化冗余(TMR)逐漸應(yīng)用于航天、石油、化工、電力等行業(yè)，因此，為了與時(shí)俱進(jìn)，現(xiàn)在需要對(duì)這種危急遮斷系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以滿足對(duì)汽輪機(jī)更高的控制要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)的可靠性和安全性以及提高PLC硬件設(shè)備的保護(hù)等級(jí)。本發(fā)明所述的一種汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)，它包括一三重化冗余控制裝置、分別與該三重化冗余控制裝置連接的一電源系統(tǒng)、一輸入接口、一輸出接口和一試驗(yàn)面板，其中，所述輸入接口接收外圍汽輪機(jī)設(shè)備輸出的測(cè)控信號(hào)，所述輸出接口向所述汽輪機(jī)設(shè)備輸出停機(jī)接點(diǎn)信號(hào)。在上述的汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)中，所述三重化冗余控制裝置包括一主控制器系統(tǒng)以及與該主控制器系統(tǒng)連接的兩個(gè)智能輸入子系統(tǒng)和兩個(gè)智能輸出子系統(tǒng)，其中，所述主控制器系統(tǒng)包括第一至第三主機(jī)架，所述第一主機(jī)架包括第一 CPU模塊以及分別與該第一 CPU模塊連接的第一 a總線控制模塊、第一 0總線控制模塊和第一 Y總線控制模塊，所述第二主機(jī)架包括第二 CPU模塊以及分別與該第二 CPU模塊連接的第二 a總線控制模塊、第二 3總線控制模塊和第二 Y總線控制模塊，所述第三主機(jī)架包括第三(PU模塊以及分別與該第三CPU模塊連接的第三a總線控制模塊、第三P總線控制模塊和第三Y總線控制模塊，且所述第一 a總線控制模塊、第二 a總線控制模塊和第三a總線控制模塊通過一 a總線相連在一起，所述第一 3總線控制模塊、第二 3總線控制模塊和第三P總線控制模塊通過一 P總線相連在一起，所述第一 Y總線控制模塊、第二 Y總線控制模塊和第三Y總線控制模塊通過一 Y總線相連在一起；所述兩個(gè)智能輸入子系統(tǒng)均與所述輸入接口連接，且每個(gè)智能輸入子系統(tǒng)包括第一至第三輸入模塊，且所述第一至第三輸入模塊分別掛接在所述a總線、3總線和Y總線上；所述兩個(gè)智能輸出子系統(tǒng)均與所述輸出接口連接，且每個(gè)智能輸出子系統(tǒng)包括并聯(lián)的第一、第二輸出模塊以及并聯(lián)的第三、第四輸出模塊，所述第一輸出模塊掛接在所述a總線上，所述第二、第四輸出模塊掛接在所述0總線上，所述第三輸出模塊掛接在Y總線上，且所述第一輸出模塊和第二輸出模塊的相連端以及第三輸出模塊和第四輸出模塊的相連端同時(shí)連接至一輸出繼電器。在上述的汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)中，所述第一至第三主機(jī)架分別包括一網(wǎng)卡，且所述三個(gè)網(wǎng)卡分別與所述第一 CPU模塊、第二 CPU模塊和第三CPU模塊連接，以使所述試驗(yàn)面板通過一以太網(wǎng)交換機(jī)與所述第一至第三CPU模塊連接。在上述的汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)中，所述第一至第三主機(jī)架分別包括一電源模塊，且所述三個(gè)電源模塊分別與所述第一 CPU模塊、第二 CPU模塊和第三CPU模塊連接。在上述的汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)中，所述第一至第三輸入模塊均為I/o源型模塊，所述第一、第二輸出模塊均為源型模塊，所述第三、第四輸出模塊均為漏型模 塊。在上述的汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)中，所述電源系統(tǒng)包括兩個(gè)用于向所述三重化冗余控制裝置供電的交流電源。由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明利用由三套主機(jī)架、三條Genius總線、兩個(gè)三重化的智能輸入子系統(tǒng)和兩個(gè)H型表決型的智能輸出子系統(tǒng)組成的三重化冗余控制裝置對(duì)在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中監(jiān)測(cè)到的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行邏輯判斷，尤其當(dāng)任意一套主機(jī)架發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切斷其停機(jī)邏輯輸出，并保證剩下的兩套主機(jī)架仍能正常工作，從而有效提高了汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)的可靠性，并更好地保護(hù)汽輪機(jī)設(shè)備的安全。


圖I是本發(fā)明一種汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一種汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)中三重化冗余控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。請(qǐng)參閱圖I、圖2，本發(fā)明，即一種汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)，它包括一三重化冗余控制裝置I、分別與該三重化冗余控制裝置I連接的一電源系統(tǒng)、一輸入接口
3、一輸出接口 4和一試驗(yàn)面板5，且輸入接口 3接收外圍汽輪機(jī)設(shè)備6輸出的測(cè)控信號(hào)，輸出接口 4向汽輪機(jī)設(shè)備6輸出停機(jī)接點(diǎn)信號(hào)。具體來說，三重化冗余控制裝置I包括一主控制器系統(tǒng)10以及與該主控制器系統(tǒng)10連接的兩個(gè)智能輸入子系統(tǒng)11和兩個(gè)智能輸出子系統(tǒng)12，其中，主控制器系統(tǒng)10包括第一至第三主機(jī)架101、102、103，第一主機(jī)架101包括第一CPU模塊1010以及分別與該第一 CPU模塊1010連接的第一 a總線控制模塊1011、第一^總線控制模塊1012、第一 Y總線控制模塊1013、網(wǎng)卡104和電源模塊105，第二主機(jī)架102包括第二 CPU模塊1020以及分別與該第二 CPU模塊1020連接的第二 a總線控制模塊1021、第二 P總線控制模塊1022、第二 Y總線控制模塊1023、網(wǎng)卡104和電源模塊105，第三主機(jī)架103包括第三CPU模塊1030以及分別與該第三CPU模塊1030連接的第三a總線控制模塊1031、第三P總線控制模塊1032、第三Y總線控制模塊1033、網(wǎng)卡104和電源模塊105，且第一 a總線控制模塊1011、第二 a總線控制模塊1021和第三a總線控制模塊1031通過一 a總線相連在一起，第一 P總線控制模塊1012、第二 P總線控制模塊1022和第三P總線控制模塊1032通過一 P總線相連在一起，第一 Y總線控制模塊1013、第二Y總線控制模塊1023和第三Y總線控制模塊1033通過一 Y總線相連在一起；兩個(gè)智能輸入子系統(tǒng)11均與輸入接口 3連接，且每個(gè)智能輸入子系統(tǒng)11包括第一至第三輸入模塊111、112、113，第一至第三輸入模塊111、112、113分別掛接在a總線、3總線和Y總線上，且第一至第三輸入模塊111、112、113均為I/O源型模塊，并分別具有32點(diǎn)輸入點(diǎn)號(hào)，即能接收32點(diǎn)開關(guān)量的輸入，并實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入的測(cè)控信號(hào)的表決和數(shù)據(jù)交換；智能輸入子系統(tǒng)11的所有輸入點(diǎn)均選用表決特性，本發(fā)明中，經(jīng)輸入接口 3輸入智能輸入子系統(tǒng)11的三重化信號(hào)中的每一個(gè)信號(hào)分別連至同一智能輸入子系統(tǒng)11中的三個(gè)I/O源型模塊的不同輸入點(diǎn)號(hào)，對(duì)測(cè)控信號(hào)的三重化表決則在第一至第三主機(jī)架101、102、103中進(jìn)行，每套主機(jī)架對(duì)從a、0、Y總線獲取的測(cè)控信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行三取二表決，然后將表決結(jié)果送至相應(yīng)的應(yīng)用程序運(yùn)算，最后將運(yùn)算結(jié)果送到智能輸出子系統(tǒng)12中表決；所謂三取 二表決，即如果一個(gè)信號(hào)在設(shè)定的濾波時(shí)間(比如一天)后還與其他兩個(gè)信號(hào)有差異，主機(jī)架中的CPU模塊將自動(dòng)生成故障信息并放入I/O故障表中，表征I/O故障的狀態(tài)位置位，狀態(tài)位可以在應(yīng)用程序中作報(bào)警，以提醒用戶及時(shí)檢查處理，當(dāng)故障發(fā)生一天后還未被處理時(shí)，主機(jī)架就認(rèn)為該點(diǎn)已壞并停掉此點(diǎn)(I/O Shutdown)，以達(dá)到保護(hù)汽輪機(jī)設(shè)備6安全目的；兩個(gè)智能輸出子系統(tǒng)12均與輸出接口 4連接，且每個(gè)智能輸出子系統(tǒng)12包括并聯(lián)的第一、第二輸出模塊121、122以及并聯(lián)的第三、第四輸出模塊123、124，第一輸出模塊121掛接在a總線上，第二、第四輸出模塊122、124掛接在P總線上，第三輸出模塊123掛接在Y總線上，因此，只要有兩條總線正常，智能輸出子系統(tǒng)12就能正常輸出，且第一輸出模塊121和第二輸出模塊122的相連端以及第三輸出模塊123和第四輸出模塊124的相連端同時(shí)連接至一輸出繼電器125，即形成一“H”型結(jié)構(gòu)；每個(gè)智能輸出子系統(tǒng)12具有32點(diǎn)輸出點(diǎn)號(hào)，且第一、第二輸出模塊121、122均為源型模塊,第三、第四輸出模塊123、124均為漏型模塊；三重化冗余控制裝置I中的a、P、Y總線用于完成輸入模塊、輸出模塊和CPU模塊之間的信息、數(shù)據(jù)交換，尤其，總線既要完成三套主機(jī)架之間的同步，又要完成I/O數(shù)據(jù)交換，而Y總線只需完成I/O數(shù)據(jù)的交換。電源系統(tǒng)采用雙電源供電，即它包括兩個(gè)用于向三重化冗余控制裝置I供電的220V的交流電源2，因此，只要保證有一路交流電源2正常，就能保證整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，且其中一個(gè)備用的交流電源2為UPS (Uninterruptible Power Supply,不間斷電源)。試驗(yàn)面板5通過一以太網(wǎng)交換機(jī)(圖中未不)與第一至第三CPU模塊1010、1020、1030連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)主控制器系統(tǒng)10的讀寫操作，并顯示整個(gè)系統(tǒng)的必要參數(shù)及進(jìn)行在線試驗(yàn)的操作。與三重化冗余控制裝置I連接的外圍汽輪機(jī)設(shè)備6包括各種電磁閥、壓力開關(guān)等，測(cè)控信號(hào)包括冷凝器真空信號(hào)、軸承油壓信號(hào)、EH油壓信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)、TSI (汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)儀表)信號(hào)和用戶遙控停機(jī)/復(fù)置信號(hào)等。
本發(fā)明的工作原理是，危急遮斷系統(tǒng)采集監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)的重要參數(shù)(即各測(cè)控信號(hào))，一旦參數(shù)超越正常范圍，則通過外圍的停機(jī)電磁閥，泄去保安油，關(guān)閉所有主汽門和調(diào)節(jié)器閥門，從而完成 汽輪機(jī)跳閘。同時(shí)，本發(fā)明還具備在線試驗(yàn)功能，由于現(xiàn)場(chǎng)的重要汽輪機(jī)設(shè)備6采用雙通道布置，因此允許在機(jī)組運(yùn)行過程中進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)的目的是為了檢驗(yàn)危急遮斷系統(tǒng)從輸入信號(hào)、邏輯功能到輸出信號(hào)、現(xiàn)場(chǎng)電磁閥整個(gè)回路工作是否正常；在試驗(yàn)過程中，系統(tǒng)還具有保護(hù)作用，如果有參數(shù)超限，仍然能夠使停機(jī)電磁閥動(dòng)作，從而保證汽輪機(jī)組的正常停機(jī)；另外，當(dāng)三重化冗余控制裝置I的任一主機(jī)架發(fā)生故障時(shí)，該主機(jī)架中的CPU模塊會(huì)發(fā)出本機(jī)故障報(bào)警信號(hào)，并自動(dòng)切斷其停機(jī)邏輯輸出，而不影響剩下的兩個(gè)主機(jī)架的正常工作，從而更好地保護(hù)汽輪機(jī)設(shè)備6的安全。本發(fā)明中的三重化冗余控制裝置I采用GE智能平臺(tái)提供的三重冗余PLC系統(tǒng)(GMR系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)；試驗(yàn)面板5為一塊12英寸的液晶顯示觸摸屏。以上結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對(duì)本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)，其特征在干，所述保護(hù)系統(tǒng)包括一三重化冗余控制裝置、分別與該三重化冗余控制裝置連接的ー電源系統(tǒng)、一輸入接ロ、一輸出接口和一試驗(yàn)面板，其中，所述輸入接ロ接收外圍汽輪機(jī)設(shè)備輸出的測(cè)控信號(hào)，所述輸出接ロ向所述汽輪機(jī)設(shè)備輸出停機(jī)接點(diǎn)信號(hào)。
2.根據(jù)所述權(quán)利要求I所述的汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述三重化冗余控制裝置包括一主控制器系統(tǒng)以及與該主控制器系統(tǒng)連接的兩個(gè)智能輸入子系統(tǒng)和兩個(gè)智能輸出子系統(tǒng)，其中， 所述主控制器系統(tǒng)包括第一至第三主機(jī)架，所述第一主機(jī)架包括第一 CPU模塊以及分別與該第一 CPU模塊連接的第一 α總線控制模塊、第一 β總線控制模塊和第一 Y總線控制模塊，所述第二主機(jī)架包括第二 CPU模塊以及分別與該第二 CPU模塊連接的第二 α總線控制模塊、第二 β總線控制模塊和第二 Y總線控制模塊，所述第三主機(jī)架包括第三CPU模塊以及分別與該第三CPU模塊連接的第三α總線控制模塊、第三β總線控制模塊和第三Y總線控制模塊，且所述第一 α總線控制模塊、第二 α總線控制模塊和第三α總線控制模塊通過ー α總線相連在一起，所述第一 β總線控制模塊、第二 β總線控制模塊和第三β總線控制模塊通過ー β總線相連在一起，所述第一 Y總線控制模塊、第二 Y總線控制模塊和第三Y總線控制模塊通過ー Y總線相連在一起； 所述兩個(gè)智能輸入子系統(tǒng)均與所述輸入接ロ連接，且每個(gè)智能輸入子系統(tǒng)包括第一至第三輸入模塊，且所述第一至第三輸入模塊分別掛接在所述α總線、β總線和Y總線上； 所述兩個(gè)智能輸出子系統(tǒng)均與所述輸出接ロ連接，且每個(gè)智能輸出子系統(tǒng)包括并聯(lián)的第一、第二輸出模塊以及并聯(lián)的第三、第四輸出模塊，所述第一輸出模塊掛接在所述α總線上，所述第二、第四輸出模塊掛接在所述β總線上，所述第三輸出模塊掛接在Y總線上，且所述第一輸出模塊和第二輸出模塊的相連端以及第三輸出模塊和第四輸出模塊的相連端同時(shí)連接至ー輸出繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一至第三主機(jī)架分別包括一網(wǎng)卡，且所述三個(gè)網(wǎng)卡分別與所述第一 CPU模塊、第二 CPU模塊和第三CPU模塊連接，以使所述試驗(yàn)面板通過ー以太網(wǎng)交換機(jī)與所述第一至第三CPU模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一至第三主機(jī)架分別包括ー電源模塊，且所述三個(gè)電源模塊分別與所述第一 CPU模塊、第二 CPU模塊和第三CPU模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)，其特征在干，所述第一至第三輸入模塊均為I/O源型模塊，所述第一、第二輸出模塊均為源型模塊，所述第三、第四輸出模塊均為漏型模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述電源系統(tǒng)包括兩個(gè)用于向所述三重化冗余控制裝置供電的交流電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)三重化冗余危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)，所述保護(hù)系統(tǒng)包括一三重化冗余控制裝置、分別與該三重化冗余控制裝置連接的一電源系統(tǒng)、一輸入接口、一輸出接口和一試驗(yàn)面板，其中，所述輸入接口接收外圍汽輪機(jī)設(shè)備輸出的測(cè)控信號(hào)，所述輸出接口向所述汽輪機(jī)設(shè)備輸出停機(jī)接點(diǎn)信號(hào)。本發(fā)明利用由三套主機(jī)架、三條總線、兩個(gè)智能輸入子系統(tǒng)和兩個(gè)智能輸出子系統(tǒng)組成的三重化冗余控制裝置對(duì)在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中監(jiān)測(cè)到的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行邏輯判斷，尤其當(dāng)任意一套主機(jī)架發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切斷其停機(jī)邏輯輸出，并保證剩下的兩套主機(jī)架仍能正常工作，從而有效提高了汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)的可靠性，并更好地保護(hù)汽輪機(jī)設(shè)備的安全。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102694365SQ20111007192
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者唐軍, 張海燕, 趙建華 申請(qǐng)人:上海電氣電站設(shè)備有限公司