CN102425558A - 燃驱压缩机组监控装置 - Google Patents

Abstract

燃驱压缩机组监控装置，涉及一种监控装置，为了解决传统燃驱压缩机组监控系统核心控制装置的单控制器出现故障时，监控系统瘫痪的问题。上位计算机的信号输入输出端通过交换机与第一通讯模块和第二通讯模块的第一信号输入输出端连接，控制器的信号输入输出端与第一通讯模块第二信号输入输出端连接，冗余设置的控制器的信号输入输出端与第二通讯模块的第二信号输入输出端连接，第一通讯模块和第二通讯模块的第三信号输入输出端通过控制总线分别与n个I/O模块的第一信号输入输出端连接；n个I/O模块的第二信号输入输出端分别与安全栅的n个信号输入输出端连接；所述n为9。本发明用于监控燃驱压缩机组。它提高了燃压缩机组及其监控系统的安全性。

Description

燃驱压缩机组监控装置

技术领域

本发明涉及一种监控装置，特别涉及一种燃驱压缩机组监控装置。

背景技术

燃气轮机在天然气输气管道上作为压缩机的动力装置，已经占据了绝对统治的地位。燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。由于燃气轮机能直接把燃气的内能转化为以转动形式输出机械功，因而具有比其他类型的热机更简单的结构，更小的体积和重量，而且比较容易对其热力过程实现自动控制。

目前，压缩机组及其监控系统的的控制器只有一个，如果该控制器出现问题，整个监控装置也会瘫痪。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统燃驱压缩机组监控系统核心控制装置的单控制器出现故障时，监控系统瘫痪的问题，提供一种燃驱压缩机组监控装置。

本发明的燃驱压缩机组监控装置，它包括上位计算机、交换机、控制器、第一通讯模块、控制总线、I/O模块组、安全栅，它还包括第二通讯模块、冗余设置的控制器；

上位计算机的信号输入输出端通过交换机与第一通讯模块的第一信号输入输出端和第二通讯模块的第一信号输入输出端连接，控制器的信号输入输出端与第一通讯模块的第二信号输入输出端连接，冗余设置的控制器的信号输入输出端与第二通讯模块的第二信号输入输出端连接，第一通讯模块的第三信号输入输出端和第二通讯模块的第三信号输入输出端通过控制总线与第一I/O模块的第一信号输入输出端、第二I/O模块的第一信号输入输出端、…、第nI/O模块的第一信号输入输出端连接；

第一I/O模块的第二信号输入输出端与安全栅的第一信号输入输出端连接，第二I/O模块的第二信号输入输出端与安全栅的第二信号输入输出端连接，…，第nI/O模块的第二信号输入输出端与安全栅的第n信号输入输出端连接；所述n为9。

本发明的优点在于冗余设置了另一个控制器及通信模块，出现故障时，支持冗余设置的控制器及网络通信自动完成切换，避免了监控系统的瘫痪，提高了燃压缩机组及其监控系统的安全性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本发明的燃驱压缩机组监控装置，它包括上位计算机1、交换机2、控制器3、第一通讯模块4、控制总线5、I/O模块组6、安全栅7，它还包括第二通讯模块8、冗余设置的控制器9；

上位计算机1的信号输入输出端通过交换机2与第一通讯模块4的第一信号输入输出端和第二通讯模块8的第一信号输入输出端连接，控制器3的信号输入输出端与第一通讯模块4的第二信号输入输出端连接，冗余设置的控制器9的信号输入输出端与第二通讯模块8的第二信号输入输出端连接，

第一通讯模块4的第三信号输入输出端和第二通讯模块8的第三信号输入输出端通过控制总线5与第一I/O模块6-1的第一信号输入输出端、第二I/O模块6-2的第一信号输入输出端、…、第nI/O模块6-n的第一信号输入输出端连接；

第一I/O模块6-1的第二信号输入输出端与安全栅7的第一信号输入输出端连接，第二I/O模块6-2的第二信号输入输出端与安全栅7的第二信号输入输出端连接，…，第nI/O模块6-n的第二信号输入输出端与安全栅7的第n信号输入输出端连接；所述n为9。

被监控对象10包括润滑油系统10-1、燃料处理系统10-2、马达控制中心10-3、燃气轮机10-4、燃气轮机箱体10-5、压缩机10-6、ESD安全系统10-7、机械状态监测系统10-8和站控制系统10-9；

润滑油系统10-1的信号输入输出端与安全栅7的第10信号输入输出端连接，燃料处理系统10-2的信号输入输出端与安全栅7的第11信号输入输出端连接，马达控制中心10-3的信号输入输出端与安全栅7的第12信号输入输出端连接，燃气轮机10-4的信号输入输出端与安全栅7的第13信号输入输出端连接，燃气轮机箱体10-5的信号输入输出端与安全栅7的第14信号输入输出端连接，压缩机10-6的信号输入输出端与安全栅7的第15信号输入输出端连接，ESD安全系统10-7的信号输入输出端与安全栅7的第16信号输入输出端连接，机械状态监测系统10-8的信号输入输出端与安全栅7的第17信号输入输出端连接；站控制系统10-9的第一信号输入输出端与安全栅7的第18信号输入输出端连接，站控制系统10-9的第二信号输入输出端通过局域网与交换机连接。

为保证站控制系统10-9与燃驱压缩机组监控装置通讯可靠，因此通过局域网(EtherNet)与站控制系统10-9相连进行数据交换，同时通过站控制系统10-9将压缩机组运行情况传送到管道调度控制中心。

本实施方式还包括如下内容：

燃驱压缩机组起动、运行、停机操作，全自动进行一键实现。燃驱压缩机组监控装置的控制器3通过机架总线与第一通讯模块4进行数据交换，第一通讯模块4可以通过接收Ether Net到上位计算机1或者通过Ether Net和PLC的I/O模块组6接收到站控制系统10-9的指令，也可以直接通过PLC I/O模块组6直接采集监控柜盘面的控制指令，当燃驱压缩机组监控装置控制器3接收到选用要求的运行方式指令后，燃驱压缩机组监控装置通过I/O模块组6对采集压缩机组及其被监控对象的状态，I/O模块组6检测到的参数通过控制总线5上传给第一通讯模块4，燃驱压缩机组监控装置自动对机组进行连锁运行条件检查，通过I/O模块组6对背监控对象10进行控制，对具有主、备用功能的系统设备，进行设备完好性检查，如：燃气轮机箱装体10-5通风系统上的主、备用风机，先起动备用风机，对其完好性进行检查，然后停止备用风机，再起动被监控对象设备，如：管道阀门、主通风风机、主冷却风机、主滑油泵等，接着控制马达控制中心10-3起动变频电机一速、二速运行，然后进行冷吹、点火、加速、暖机、直至燃气轮机工况运行。

燃驱压缩机组进入工况运行在某一控制模式，入口压力、出口压力、压缩机设定转速，下运行时，进行极限调节、临界参数预警、限制保护、故障停机保护、燃料量开环等控制，保证燃驱压缩机组监控装置按照预定的工艺流程，自动、连续的控制和监测机组的运行。如偏离预定运行状态，自动报警并进行控制模式切换，将机组切换到安全状态，并且所有的切换过程是无扰动进行的。机组关键部位的参数检测，采用了多只传感器冗余测量方式，保证运行中单一传感器出现故障时实现容错控制。燃驱压缩机组监控装置在接到“停车”信号时，按程序控制实现正常停机或紧急停机，当燃气轮机保护系统发出故障停机信号时，按程序自动控制，实现事故(紧急)停机。

燃驱压缩机组燃驱压缩机组监控装置设有超温保护试验和超速保护试验运行方式，用来在机组大修后或者较长时间停机后，再起动运行机组时对机组控制保护功能进行检查。在机组起动前，通过上位计算机1对燃驱压缩机组监控装置的控制器3进行保护试验模式设定，运行时燃驱压缩机组监控装置内部软件会自动修正故障停机保护参数值，这样在机组起动，没有进入到工况运行时就会出现超速保护动作，完成试验检查。

燃驱压缩机组监控装置设有静态调试方式，在机组停机时，燃驱压缩机组监控装置的控制器接收到上位计算机1静态调试模式指令后在上位计算机1上完成对各系统设备的启、停，电磁阀开、关，调节阀阀门开度、冷却变频风机转速等设置，燃驱压缩机组监控装置通过I/O模块组6控制相应设备进行动作，进行设备静态调试。

燃驱压缩机组监控装置设有泄露试验方式，在机组运行前，通过控制模式设定，燃驱压缩机组监控装置自动对燃料系统管路分段加压，通过I/O模块组6连接传感器监测燃料系统管路是否泄漏，根据检测结果建立相应的标志位，如存在泄露，则告知操作人员进行现场燃料系统管理检查调整。

燃驱压缩机组监控装置起动/停机控制的功能：

燃驱压缩机组监控装置将自动完成机组的启动/停车顺序控制。启动/停车命令可由安装在监控柜体上的启动/停车按钮或站控制系统10-9及调度控制中心下达，由监控柜体上的就地/远程/停车选择开关确定命令来源，当选择开关处于停车位置时，燃驱压缩机组监控装置不接受任何启动命令。

自动检查起动联锁条件，起动电机拖转，点火和供气等。在起动过程中出现不正常情况时，自动停止起动并作出相应处理。此外，尚有“冷吹”等多种特定的运转方式，亦通过相应的程序来自动控制。

燃驱压缩机组监控装置在接到“停车”信号时，按程序控制实现正常停机或紧急停机，当燃气轮机保护系统发出故障停机信号时，按程序自动控制，实现事故(紧急)停机。

当连续重复启动失败时，启动系统自动处于闭锁(lock out)状态并发出报警，使压缩机组在未接到人工复位的命令前不能再次启动。

任何启动、停车动作，无论是否成功均记录并传送到管道的调度控制中心。

燃驱压缩机组监控装置转速/压力控制的功能：

燃驱压缩机组监控装置以压缩机出口天然气压力为调节对象，采用压力调节运行控制模式。在不同的供气量和不同进气压力时，控制站出口的天然气压力在10MPa±100KPa(可调整)；保持出站天然气压力稳定。在变工况过程中，自动调节升速和减速过程。在低压涡轮后温度等参数达到极限值时，自动投入降工况调节，使机组运行工况保持在安全的范围之内。

燃驱压缩机组监控装置防喘振控制的功能：

燃驱压缩机组燃驱压缩机组监控装置对机组进行连续监控，当防喘振控制器出现故障时，快速打开防喘阀。防喘振控制器是故障安全型，该系统的任何故障信号都打开防喘阀，在机组停车时，防喘振控制阀处于打开位置。防喘振控制主要包括：温度、压力补偿功能、对快速扰动进行超前控制、在喘振边界线控制、最低负荷启动和停车功能、可变增益控制、喘振预报功能、分程控制功能。

燃驱压缩机组监控装置自动保护的功能：

当检测燃机进气进口压差过高、振动过高、低压涡轮后燃气温度过高、动力涡轮转速超限、滑油压力过低、滑油温度过高、燃机箱体温度过大、可燃气体浓度过高、火警等现象出现时，燃驱压缩机组监控装置自动控制保护系统实行紧急停机。

当燃机排气温度高、燃机箱体温度高、油箱温度过高或过低、燃机进气进口压差高、进口滑油压力低、油气分离箱内滑油压力过高、滑油回油和进口温度超限、压缩机组轴承振动高、压缩机组轴承位移高、压缩机组轴承温度高、燃气轮机振动高等现象出现时，燃驱压缩机组监控装置执行限制保护程序，控制机组自动降负荷到慢车工况。

燃驱压缩机组监控装置自适应参数调节的功能：

在机组运行过程中，控制器会根据机组的运行状态，自动投入低压压气机转速极限调节、高压压气机最高、最低转速极限调节、低压涡轮后燃气温度极限调节、燃料气最小流量和最大流量的极限调节等调节方式。其中，转速、排气温度、燃料气流量极限调节的设定值会根据机组运行状态或环境温度自动予以修正。根据限制调节回路计算结果，重新计算燃料气流量，调节燃料阀开度，保证机组运行的安全。

燃驱压缩机组监控装置被监控对象控制的功能：

燃驱压缩机组监控装置对燃料处理系统10-2、润滑油系统10-1、燃气轮机箱体10-5、通风挡板、风机和各种供气阀与放气阀等相关的被监控对象及设备进行自动控制、运行监测、报警和保护。同时具有在任何操作状态下对非正常工况进行自动保护的功能，如压缩机入口压力过低、出口压力过高、天然气温度过高等。

燃驱压缩机组监控装置监控的功能：

燃气轮机压缩机组及其相关系统的运行参数，如压力、温度、转速、位置、金属屑、振动等信号由传感器采集，经燃驱压缩机组监控装置的冗余设置的控制器调制和处理，包括动力涡轮输出扭矩计算，机组振动信号处理等，这些信号经处理后，除供控制器使用外，向机旁监控板提供仪表指示和状态信号，并输送给集控室。重要的参数与给定值比较，出现超限时发出报警或保护信号，在机旁监控板上发出声光报警或输出给控制器启动保护功能。

燃驱压缩机组监控装置数据交换的功能：

燃驱压缩机组燃驱压缩机组监控装置与压缩机站的站控制系统10-9通过网络、串行通信、电缆等多种方式进行数据交换。通常，数据交换采用网络和串行通信的方式，但ESD(安全系统)10-7系统之间的输入/输出信号等必须采用硬线连接。除ESD系统10-7外的连锁保护停车的输出信号与相关设备之间也采用硬线连接。燃驱压缩机组监控装置与站控制系统10-9之间的信息交换在各自的控制级间进行。

燃驱压缩机组监控装置具有通信故障诊断的能力。当燃驱压缩机组监控装置第一通讯模块4与站控制系统10-9之间通信中断且站控制系统10-9已无法控制燃驱压缩机组监控装置时，燃驱压缩机组监控装置自动、无扰动地切换到就地操作方式，同时发出报警，并承担保护压缩机组安全运行的全部工作。

由站控制系统10-9定时对燃驱压缩机组监控装置进行时间校准，以保证燃驱压缩机组监控装置的冗余设置的控制器与站控制系统10-9之间的时间同步。燃驱压缩机组监控装置与站控制系统10-9之间的数据交换均带有时间标签，信号产生的时间以发送方为准。

燃驱压缩机组监控装置自检功能的功能：

燃驱压缩机组监控装置在运行时，不断检查各主要部件的功能，对重要的电子模件和重要的传感器进行故障定位。

Claims (1)

1.燃驱压缩机组监控装置，它包括上位计算机(1)、交换机(2)、控制器(3)、第一通讯模块(4)、控制总线(5)、I/O模块组(6)、安全栅(7)，其特征在于它还包括第二通讯模块(8)、冗余设置的控制器(9)；

上位计算机(1)的信号输入输出端通过交换机(2)与第一通讯模块(4)的第一信号输入输出端和第二通讯模块(8)的第一信号输入输出端连接，控制器(3)的信号输入输出端与第一通讯模块(4)的第二信号输入输出端连接，冗余设置的控制器(9)的信号输入输出端与第二通讯模块(8)的第二信号输入输出端连接，

第一通讯模块(4)的第三信号输入输出端和第二通讯模块(8)的第三信号输入输出端通过控制总线(5)分别与第一I/O模块(6-1)的第一信号输入输出端、第二I/O模块(6-2)的第一信号输入输出端、…、第nI/O模块(6-n)的第一信号输入输出端连接；

第一I/O模块(6-1)的第二信号输入输出端与安全栅(7)的第一信号输入输出端连接，第二I/O模块(6-2)的第二信号输入输出端与安全栅(7)的第二信号输入输出端连接，…，第nI/O模块(6-n)的第二信号输入输出端与安全栅(7)的第n信号输入输出端连接；所述n为9。

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