燃驅壓縮機組安全保護器的製作方法

2023-05-08 03:12:16 1

專利名稱：燃驅壓縮機組安全保護器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃驅壓縮機組安全保護器。
背景技術：
目前，國內在天然氣輸送管道上所採用的動力裝置大部分為燃驅壓縮機組，因而保證燃驅壓縮機組設備的安全、可靠、穩定的運行對我國整個西氣東輸工程意義重大。然而現在使用的燃驅壓縮機組安全保護器只有一個控制電路，如果該控制電路出現故障，整個安全保護器就會失控。

發明內容
本發明的目的是針對現在使用的燃驅壓縮機組安全保護器只有一個控制電路，如果該控制電路出現故障，整個安全保護器就會失控的缺陷，提供一種燃驅壓縮機組安全保護器。燃驅壓縮機組安全保護器，它包括主控制電路、網絡傳輸總線、遠程I/O控制電路和隔離器端子板；主控制電路的通信埠通過網絡傳輸總線與遠程I/O控制電路的一個通信埠連接，隔離器端子板的數位訊號輸出端連接遠程I/O控制電路的數位訊號輸入端， 隔離器端子板的模擬信號輸出端連接遠程I/O控制電路的模擬信號輸入端，它還包括冗餘控制電路，所述的冗餘控制電路的通信埠通過網絡傳輸總線與遠程I/O控制電路的另一個通信埠連接。本發明的工作原理是在使燃驅壓縮機組安全保護器啟動下列任一信號發出時，使正在運行的機組按照預定的程序立即停車，並觸發信號至燃驅壓縮機組監控器和執行機構，燃驅壓縮機組監控器自動關閉壓縮機組進出口閥，開啟防喘振閥，壓縮機組及相關管道減壓，執行機構截斷燃料進口閥，打開燃料放空閥，關閉燃料氣供給系統。燃驅壓縮機組安全保護器的動作全部為閉鎖信號，在沒有接到人工復位的指令前，不能再次啟動壓縮機組。主控制電路和冗餘控制電路結構配置完全相同，主控制電路、冗餘控制電路和遠程I/O控制電路是經過Τ ν安全完整性等級(SIL)認證，符合SIL 2要求的。燃驅壓縮機組安全保護器的啟動主要包括以下信號超速停機信號(來自渦輪超速保護器)；振動停機信號(來自振動狀態檢測器)；超溫停機信號(來自機組溫度傳感器)；壓力低停機信號(來自機組壓力開關)；火災、燃氣停機信號(來自火災、燃氣檢測器)；站控命令信號(來自站控按鈕)；現場命令信號(來自現場按鈕)；控制系統命令信號(來自燃驅壓縮機組監控器)O本發明的優點是能夠獨立解決整個燃驅壓縮機組與安全有關的停車；燃驅壓縮機組安全保護器採用了可靠性更高的冗餘控制方式和冗餘控制網絡總線結構，避免了由於控制器框架固件失靈、程序或控制網絡出現重大故障所產生誤停機現象，其內部程序不大於20ms的處理周期更是為機組的安全提供了有效保障，可靠性高，響應速度快；解決了現在使用的燃驅壓縮機組安全保護器只有一個控制電路，如果該控制電路出現故障，整個安全保護器就會失控的缺陷；燃驅壓縮機組安全保護器的運行使用十分簡單，只要進行供電後便不需要任何操作，設備會自動開始工作，運行維護方便。


圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結合圖1說明本實施方式，燃驅壓縮機組安全保護器，它包括主控制電路1、網絡傳輸總線3、遠程I/O控制電路4和隔離器端子板5 ；主控制電路1的通信埠通過網絡傳輸總線3與遠程I/O控制電路4的一個通信埠連接，隔離器端子板5的數位訊號輸出端連接遠程I/O控制電路4的數位訊號輸入端，隔離器端子板5的模擬信號輸出端連接遠程I/O控制電路4的模擬信號輸入端，其特徵在於它還包括冗餘控制電路2，所述的冗餘控制電路2的通信埠通過網絡傳輸總線3與遠程I/O控制電路4的另一個通信埠連接。
具體實施方式
二 下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式是對實施方式一的進一步說明，冗餘控制電路2包括第二電源模塊17-2、第二處理器模塊18-2、第二控制網絡模塊19-2和第二冗餘判決模塊20-2 ；第二電源模塊17-2用於給冗餘控制電路2供電；第二處理器模塊18-2用於控制和數據運算；第二網絡傳輸模塊19-2作為冗餘控制電路2與網絡傳輸總線3的通信埠 ； 第二冗餘判決模塊20-2用於是否採用冗餘工作模式的判決和數據的同步更新。
具體實施方式
三下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式是對實施方式一的進一步說明，主控制電路1包括第一電源模塊17-1、第一處理器模塊18-1、第一網絡傳輸模塊 19-1和第一冗餘判決模塊20-1 ；第一電源模塊17-1用於給主控制電路1供電；第一處理器模塊18-1用於控制和數據運算；第一網絡傳輸模塊19-1作為主控制電路1與網絡傳輸總線3的通信埠 ；第一冗餘判決模塊20-1用於是否採用冗餘工作模式的判決和數據的同步更新。
具體實施方式
四下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式是對實施方式一的進一步說明，遠程I/O控制電路4包含第三電源模塊17-3、第三網絡傳輸模塊19_3、數字量輸入模塊21、數字量輸出模塊22和模擬量輸入模塊23 ；第三電源模塊17-3用於給遠程I/O控制電路4供電；第三網絡傳輸模塊19_3作為遠程I/O控制電路4與網絡傳輸總線3的通信埠 ；數字量輸入模塊21用於採集數位訊號；數字量輸出模塊22用於發送數位訊號；模擬量輸入模塊23用於採集模擬信號。本實施方式還包括如下內容燃驅壓縮機組安全保護器超速安全停機實施方式
機組轉速傳感器15發送轉速頻率信號至渦輪超速保護器6，渦輪超速保護器6對信號進行檢測分析，當超過設定閾值時，會發出以繼電器觸點形式的信號，信號經過隔離端子板5進行隔離轉換以直流電壓信號形式進入遠程I/O控制電路4的數字量輸入模塊21 的一個通道，使該通道的狀態發生改變，遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3會通過背板總線讀取該通道的狀態，將此狀態以數據的形式放入臨時數據緩存區。主控制電路1 的網絡傳輸模塊19-1也會建立與遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3相對應的臨時數據緩存區，並通過冗餘控制網絡總線3讀取遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3臨時數據緩存區的數據，將此數據寫入自己的臨時數據緩存區。主控制電路1的處理器模塊
18-1通過自動運行的軟體程序對主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的數據進行安全停機邏輯判斷，在判斷此為超速狀態需要立即安全停機後，將更改輸出狀態，將該狀態以數據形式寫入主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的臨時數據緩存區，主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1會通過冗餘控制網絡總線3將新的數據寫入遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊
19-3的臨時數據緩存區，此數據將會使遠程I/O控制電路4的數字量輸出模塊22的一個通道狀態發生改變，輸出的直流電壓信號經過隔離器端子板5的隔離轉換處理送至燃驅壓縮機組監控器13和執行機構14，從而完成機組的安全停機。燃驅壓縮機組安全保護器振動安全停機的實施方式機組振動傳感器16發送振動交流電壓信號至振動狀態監測器7，振動狀態監測器 7對信號進行檢測分析，當超過設定閾值時，會發出以繼電器觸點形式的信號，信號經過隔離端子板5進行隔離轉換以直流電壓信號形式進入遠程I/O控制電路4的數字量輸入模塊 21的一個通道，使該通道的狀態發生改變，遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3會通過背板總線讀取該通道的狀態，將此狀態以數據的形式放入臨時數據緩存區。主控制電路 1的網絡傳輸模塊19-1也會建立與遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3相對應的臨時數據緩存區，並通過冗餘控制網絡總線3讀取遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3 臨時數據緩存區的數據，將此數據寫入自己的臨時數據緩存區。主控制電路1的處理器模塊18-1通過自動運行的軟體程序對主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的數據進行安全停機邏輯判斷，在判斷此為超速狀態需要立即安全停機後，將更改輸出狀態，將該狀態以數據形式寫入主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的臨時數據緩存區，主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1會通過冗餘控制網絡總線3將新的數據寫入遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3的臨時數據緩存區，此數據將會使遠程I/O控制電路4的數字量輸出模塊22的一個通道狀態發生改變，輸出的直流電壓信號經過隔離器端子板5的隔離轉換處理送至燃驅壓縮機組監控器13和執行機構14，從而完成機組的安全停機。燃驅壓縮機組安全保護器超溫安全停機實施方式機組溫度傳感器8發送18個標準毫伏溫度信號，信號經過隔離端子板5進行隔離轉換以 20mA直流電流信號形式進入遠程I/O控制電路4的模擬量輸入模塊23，由於模擬量輸入模塊23共有5個檢測通道，少於機組溫度傳感器8發送的18個信號，所以這裡配置了個模擬量輸入模塊23。信號進入模擬量輸入模塊23的18個相應通道，使這18個通道的狀態發生改變，遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3會通過背板總線讀取這18個通道的狀態，將這些狀態以數據的形式放入臨時數據緩存區，主控制電路1的網絡傳輸模塊 19-1也會建立與遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3相對應的臨時數據緩存區，並通過冗餘控制網絡總線3讀取遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3臨時數據緩存區的數據，將此數據寫入自己的臨時數據緩存區。主控制電路1的處理器模塊18-1通過自動運行的軟體程序對主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的數據進行計算、濾波和安全停機邏輯判斷，在判斷某一狀態需要立即安全停機後，將更改輸出狀態，將該狀態以數據形式寫入主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的臨時數據緩存區，主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1 會通過冗餘控制網絡總線3將新的數據寫入遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3的臨時數據緩存區，此數據將會使遠程I/O控制電路4的數字量輸出模塊22的一個通道狀態發生改變，輸出的直流電壓信號經過隔離器端子板5的隔離轉換處理送至燃驅壓縮機組監控器13和執行機構14，從而完成機組的安全停機。燃驅壓縮機組安全保護器壓力低安全停機的實施方式機組壓力開關9，發出的常開觸點信號經過隔離端子板5進行隔離轉換以直流電壓信號形式進入遠程I/O控制電路4的數字量輸入模塊21的一個通道，使該通道的狀態發生改變，遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3會通過背板總線讀取該通道的狀態，將此狀態以數據的形式放入臨時數據緩存區。主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1也會建立與遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3相對應的臨時數據緩存區，並通過冗餘控制網絡總線3讀取遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3臨時數據緩存區的數據，將此數據寫入自己的臨時數據緩存區。主控制電路1的處理器模塊18-1通過自動運行的軟體程序對主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的數據進行安全停機邏輯判斷，在判斷此為超速狀態需要立即安全停機後，將更改輸出狀態，將該狀態以數據形式寫入主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的臨時數據緩存區，主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1會通過冗餘控制網絡總線3將新的數據寫入遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3的臨時數據緩存區，此數據將會使遠程I/O控制電路4的數字量輸出模塊22的一個通道狀態發生改變，輸出的直流電壓信號經過隔離器端子板5的隔離轉換處理送至燃驅壓縮機組監控器13和執行機構14， 從而完成機組的安全停機。燃驅壓縮機組安全保護器火災、燃氣安全停機的實施方式火災、燃氣檢測器10發出的常開觸點信號經過隔離端子板5進行隔離轉換以直流電壓信號形式進入遠程I/O控制電路4的數字量輸入模塊21的一個通道，使該通道的狀態發生改變，遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3會通過背板總線讀取該通道的狀態， 將此狀態以數據的形式放入臨時數據緩存區。主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1也會建立與遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3相對應的臨時數據緩存區，並通過冗餘控制網絡總線3讀取遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3臨時數據緩存區的數據，將此數據寫入自己的臨時數據緩存區。主控制電路1的處理器模塊18-1通過自動運行的軟體程序對主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的數據進行安全停機邏輯判斷，在判斷此為超速狀態需要立即安全停機後，將更改輸出狀態，將該狀態以數據形式寫入主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的臨時數據緩存區，主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1會通過冗餘控制網絡總線3將新的數據寫入遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3的臨時數據緩存區，此數據將會使遠程I/O控制電路4的數字量輸出模塊22的一個通道狀態發生改變，輸出的直流電壓信號經過隔離器端子板5的隔離轉換處理送至燃驅壓縮機組監控器13和執行機構 14，從而完成機組的安全停機。
6
燃驅壓縮機組安全保護器站控安全停機的實施方式站控按鈕11發出的常開觸點信號經過隔離端子板5進行隔離轉換以直流電壓信號形式進入遠程I/O控制電路4的數字量輸入模塊21的一個通道，使該通道的狀態發生改變，遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3會通過背板總線讀取該通道的狀態，將此狀態以數據的形式放入臨時數據緩存區。主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1也會建立與遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3相對應的臨時數據緩存區，並通過冗餘控制網絡總線3讀取遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3臨時數據緩存區的數據，將此數據寫入自己的臨時數據緩存區。主控制電路1的處理器模塊18-1通過自動運行的軟體程序對主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的數據進行安全停機邏輯判斷，在判斷此為超速狀態需要立即安全停機後，將更改輸出狀態，將該狀態以數據形式寫入主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的臨時數據緩存區，主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1會通過冗餘控制網絡總線 3將新的數據寫入遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3的臨時數據緩存區，此數據將會使遠程I/O控制電路4的數字量輸出模塊22的一個通道狀態發生改變，輸出的直流電壓信號經過隔離器端子板5的隔離轉換處理送至燃驅壓縮機組監控器13和執行機構14，從而完成機組的安全停機。燃驅壓縮機組安全保護器現場命令安全停機的實施方式現場按鈕12發出的常開觸點信號經過隔離端子板5進行隔離轉換以直流電壓信號形式進入遠程I/O控制電路4的數字量輸入模塊21的一個通道，使該通道的狀態發生改變，遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3會通過背板總線讀取該通道的狀態，將此狀態以數據的形式放入臨時數據緩存區。主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1也會建立與遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3相對應的臨時數據緩存區，並通過冗餘控制網絡總線3讀取遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3臨時數據緩存區的數據，將此數據寫入自己的臨時數據緩存區。主控制電路1的處理器模塊18-1通過自動運行的軟體程序對主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的數據進行安全停機邏輯判斷，在判斷此為超速狀態需要立即安全停機後，將更改輸出狀態，將該狀態以數據形式寫入主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的臨時數據緩存區，主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1會通過冗餘控制網絡總線 3將新的數據寫入遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3的臨時數據緩存區，此數據將會使遠程I/O控制電路4的數字量輸出模塊22的一個通道狀態發生改變，輸出的直流電壓信號經過隔離器端子板5的隔離轉換處理送至燃驅壓縮機組監控器13和執行機構14，從而完成機組的安全停機。燃驅壓縮機組安全保護器控制系統命令安全停機的實施方式以及燃驅壓縮機組監控器13發出的常開觸點信號經過隔離端子板5進行隔離轉換以直流電壓信號形式進入遠程I/O控制電路4的數字量輸入模塊21的一個通道，使該通道的狀態發生改變，遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3會通過背板總線讀取該通道的狀態，將此狀態以數據的形式放入臨時數據緩存區。主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1 也會建立與遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3相對應的臨時數據緩存區，並通過冗餘控制網絡總線3讀取遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3臨時數據緩存區的數據， 將此數據寫入自己的臨時數據緩存區。主控制電路1的處理器模塊18-1通過自動運行的軟體程序對主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1的數據進行安全停機邏輯判斷，在判斷此為超速狀態需要立即安全停機後，將更改輸出狀態，將該狀態以數據形式寫入主控制電路1 的網絡傳輸模塊19-1的臨時數據緩存區，主控制電路1的網絡傳輸模塊19-1會通過冗餘控制網絡總線3將新的數據寫入遠程I/O控制電路4的網絡傳輸模塊19-3的臨時數據緩存區，此數據將會使遠程I/O控制電路4的數字量輸出模塊22的一個通道狀態發生改變， 輸出的直流電壓信號經過隔離器端子板5的隔離轉換處理送至燃驅壓縮機組監控器13和執行機構14，從而完成機組的安全停機。其中本實施方式中部分部件的型號與生產廠家如下
權利要求
1.燃驅壓縮機組安全保護器，它包括主控制電路(1)、網絡傳輸總線(3)、遠程I/O控制電路⑷和隔離器端子板(5)；主控制電路⑴的通信埠通過網絡傳輸總線(3)與遠程 I/O控制電路(4)的一個通信埠連接，隔離器端子板(5)的數位訊號輸出端連接遠程I/O 控制電路⑷的數位訊號輸入端，隔離器端子板(5)的模擬信號輸出端連接遠程I/O控制電路(4)的模擬信號輸入端，其特徵在於它還包括冗餘控制電路O)，所述的冗餘控制電路 (2)的通信埠通過網絡傳輸總線(3)與遠程I/O控制電路(4)的另一個通信埠連接。
2.根據權利要求1所述的燃驅壓縮機組安全保護器，其特徵在於所述的冗餘控制電路 (2)包括第二電源模塊(17-2)、第二處理器模塊(18-2)、第二控制網絡模塊(19- 和第二冗餘判決模塊O0-2)；第二電源模塊(17- 用於給冗餘控制電路( 供電；第二處理器模塊(18- 用於控制和數據運算；第二網絡傳輸模塊(19-2)作為冗餘控制電路(2)與網絡傳輸總線(3)的通信埠 ；第二冗餘判決模塊O0-2)用於是否採用冗餘工作模式的判決和數據的同步更新。
3.根據權利要求1所述的燃驅壓縮機組安全保護器，其特徵在於所述的主控制電路 (1)包括第一電源模塊(17-1)、第一處理器模塊(18-1)、第一網絡傳輸模塊(19-1)和第一冗餘判決模塊O0-1)；第一電源模塊(17-1)用於給主控制電路(1)供電；第一處理器模塊(18-1)用於控制和數據運算；第一網絡傳輸模塊(19-1)作為主控制電路(1)與網絡傳輸總線(3)的通信埠 ；第一冗餘判決模塊O0-1)用於是否採用冗餘工作模式的判決和數據的同步更新。
4.根據權利要求1所述的燃驅壓縮機組安全保護器，其特徵在於所述的遠程I/O控制電路(4)包含第三電源模塊(17- 、第三網絡傳輸模塊(19- 、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊0 和模擬量輸入模塊03)；第三電源模塊(17-3)用於給遠程I/O控制電路(4)供電；第三網絡傳輸模塊(19-3) 作為遠程I/O控制電路(4)與網絡傳輸總線(3)的通信埠 ；數字量輸入模塊(21)用於採集數位訊號；數字量輸出模塊0 用於發送數位訊號；模擬量輸入模塊用於採集模擬信號。
全文摘要
燃驅壓縮機組安全保護器，本發明涉及一種燃驅壓縮機組安全保護器。它是針對現在使用的燃驅壓縮機組安全保護器只有一個控制電路，如果該控制電路出現故障，整個安全保護器就會失控的缺陷，提供一種燃驅壓縮機組安全保護器。它包括主控制電路、網絡傳輸總線、遠程I/O控制電路和隔離器端子板；主控制電路的通信埠通過網絡傳輸總線連接遠程I/O控制電路，隔離器端子板的數位訊號和模擬信號的輸出端連接遠程I/O控制電路相應的信號輸入端，它還包括冗餘控制電路，所述的冗餘控制電路的通信埠通過網絡傳輸總線與遠程I/O控制電路的另一個通信埠連接。用於保證燃驅壓縮機組設備安全、可靠、穩定的運行。
文檔編號F04B49/06GK102418690SQ201110402409
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者于濤, 張學忍, 張時瑞, 張震宇, 李偉順, 楊永波, 林楓, 王元龍, 王琳, 範柏, 鄒斐, 金曉濱, 韋煒 申請人:中國船舶重工集團公司第七 三研究所