CN101788802A - 汽轮机危急保护系统动作快速实现方法 - Google Patents

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吴胜华
杨卫民
马伟东
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Abstract

本发明公开了一种汽轮机危急保护系统动作快速实现方法，其特征在于：将被监控的汽轮机参数数字量信号经过开关量输入通道处理后直接进入复杂可编程逻辑阵列，并经过给定的逻辑判断后由复杂可编程逻辑阵列直接输出跳闸信号到开关量输出通道，再接入跳闸电磁阀，所述复杂可编程逻辑阵列包括复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列。本发明提高了汽轮机出现异常情况下的响应速度，避免了庞大的汽轮机系统设备的性能下降和重大事故的发生，对汽轮机系统的安全性、硬件使用寿命等等有决定性及巨大的推动作用。

Description

汽轮机危急保护系统动作快速实现方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机危急保护系统动作快速实现方法，属于电力系统自动控制技术领域。
背景技术
ETS(EMERGENCY TRIP SYSTEM)是汽轮机危急跳闸系统的简称。汽轮机危急跳闸系统具体应用于火电厂综合自动化系统(Heat-Engine PlantComprehensive Automation)中，用以监视汽轮机的运行参数(汽机转速、润滑油压力、凝汽器真空、DEH故障、轴承振动、轴向位移、热膨胀、差胀、轴承回油温度、高加水位、排气室压力等)，当参数超过其限制值时，系统会自动关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门，紧急停机，以保证汽轮机安全运行。
汽轮机危急保安ETS系统完成汽轮机危急跳闸控制过程中全部电动阀门的开关控制功能，包括完成开关量的数据采集、处理、计算及开关量的实时输出，并将相关数据经通讯传送到中央控制室操作站。可以监测的开关量信号有：汽机转速、润滑油压力、凝汽器真空、DEH故障、轴承振动、轴向位移、热膨胀、差胀、轴承回油温度、高加水位、排气室压力等。当被监视的参数超过规定值时，ETS系统输出跳闸信号到跳闸电磁阀，跳闸电磁阀卸掉保安系统的保安油，使汽轮机的主汽阀和调节阀迅速关闭，完成汽轮机跳闸的功能，实行紧急停机，确保机组设备及人身的安全，以避免发生严重的后果。
汽轮机危急保安系统ETS是汽轮机保护最重要的一环，它是汽轮机电跳闸的出口，其运行安全与否直接影响到汽轮机的安全运行。
常规的ETS系统通过PLC(Programemable Logic Controller，可编程控制器)或DCS(大中型分散控制系统)系统进行控制逻辑运算与判断，被监控对象的信号通过PLC或DCS系统的数字量输入I/O卡件接入系统，由PLC或DCS中央控制器对于信号进行逻辑运算判断。当符合跳闸条件时，由系统的数字量输出卡件对外输出跳闸信号。对于这种实现方式，从开关量输入信号输入，到完成逻辑运算，直至输出动作信号，需要长达几十毫秒(＜50ms)的动作时间。
对于庞大的汽轮机系统，制约其安全运行的参数错综复杂，某一环节的异常完全可能会引起其它环节重要关联参数的连锁动作。而这种连锁动作往往在相当短的时间内完成。所以，若能在尽可能短的时间内完成监控对象信号异常时的动作信号输出，对汽轮机系统的安全性、硬件使用寿命等等有决定性及巨大的推动作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种汽轮机危急保护系统动作快速实现方法，可以实现在短时间内完成监控对象信号异常时的动作信号输出。
为解决上述技术问题，本发明提供一种汽轮机危急保护系统动作快速实现方法，其特征在于：将被监控的汽轮机参数数字量信号经过开关量输入通道处理后直接进入复杂可编程逻辑阵列，并经过给定的逻辑判断后由复杂可编程逻辑阵列直接输出跳闸信号到开关量输出通道，再接入跳闸电磁阀，所述复杂可编程逻辑阵列包括复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列。
本发明的工作原理为：本发明采用复杂可编程逻辑阵列((包含：CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)及FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列))作为控制核心实现汽轮机危急跳闸动作的快速响应。在ETS系统接收到汽轮机运行参数超限报警时，经过开关量输入通道采集后进入复杂可编程逻辑阵列。采集到的信号经过消抖延迟判断后，复杂可编程逻辑阵列只需几十纳秒(ns)的时间即可完成逻辑运算判断，在符合跳闸条件时发出跳闸动作信号。对于这种处理方式，在不考虑信号消抖的情况下，从信号输入变化、到逻辑运算、直到输出动作结果所需要的时间仅为2毫秒(ms)左右，在进行输入信号预处理的情况下(一般消抖时间为8ms)，动作时间也仅为10ms左右，其动作速度远远高于传统的汽轮机危急保安ETS系统约50ms的动作时间。
本发明所达到的有益效果：本发明通过复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列，提高了汽轮机出现异常情况下危机保护系统的响应速度，避免了庞大的汽轮机系统设备的性能下降和重大事故的发生，对汽轮机系统的安全性、硬件使用寿命等等有决定性及巨大的推动作用。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如示意图1所示，为汽轮机危急保护系统动作快速实现示意图。
本着简洁、直接、独立、快速的原则，本发明充分利用复杂可编程逻辑阵列的可编程功能及实现复杂的数字逻辑运算速度高的特点，在设计中，将被监控的汽轮机参数数字量信号经过开关量输入通道处理后直接进入复杂可编程逻辑阵列，并经过给定的逻辑判断后由复杂可编程逻辑阵列直接输出跳闸信号到开关量输出通道，将最大限度地避免转接、扩展和转换等中间环节。
本发明在ETS系统接收到汽轮机运行参数超限报警时，经过开关量输入通道采集后进入复杂可编程逻辑阵列。采集到的信号经过消抖延迟判断后，复杂可编程逻辑阵列只需几十纳秒(ns)的时间即可完成逻辑运算判断，在符合跳闸条件时发出跳闸动作信号。对于这种处理方式，在不考虑信号消抖的情况下，从信号输入变化、到逻辑运算、直到输出动作结果所需要的时间仅为2毫秒(ms)左右，在进行输入信号消抖预处理的情况下(一般消抖时间为8ms)，动作时间也仅为10ms左右，其动作速度远远高于传统的汽轮机危急保安ETS系统约50ms的动作时间。从而更加提高了汽轮机出现异常情况下的响应速度，避免了庞大的汽轮机系统设备的性能下降和重大事故的发生，对汽轮机系统的安全性、硬件使用寿命等等有决定性及巨大的推动作用。
以上仅以最佳实施例对本发明做进一步的说明，然其并非对本发明的限定，本发明的保护范围以表示在权利要求的内容为准。

Claims (1)

1.一种汽轮机危急保护系统动作快速实现方法，其特征在于：将被监控的汽轮机参数数字量信号经过开关量输入通道处理后直接进入复杂可编程逻辑阵列，并经过给定的逻辑判断后由复杂可编程逻辑阵列直接输出跳闸信号到开关量输出通道，再接入跳闸电磁阀，所述复杂可编程逻辑阵列包括复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列。
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