CN103344807B - 电磁阀驱动电流监测电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种监测电路，用于监测汽轮机电磁阀驱动电路，包括：用于接收电流设定值的电流设定值输入端；用于接收电流反馈值的电流反馈值输入端；输入端与电流设定值输入端相连接并输出惯性输出值的惯性模拟电路；用于接收电流设定值、惯性输出值和电流反馈值并进行比较，当电流反馈值不在电流设定值和惯性输出值之间时输出报警信号的比较电路；惯性模拟电路的时间常数大于汽轮机电磁阀驱动电路的时间常数。惯性模拟电路用来模拟汽轮机电磁阀驱动电路的实际惯性特征，只要当电流反馈值超出电流设定值与惯性输出值的范围时，判定驱动电路工作异常并输出报警信号，可以避免现有驱动电流监测方法在驱动电路设定值出现大幅变化时故障误报的问题。

Description

电磁阀驱动电流监测电路

技术领域

本申请涉及汽轮机控制技术领域，更具体地说，涉及一种电磁阀驱动电流监测电路。

背景技术

在电厂的汽轮机系统中，汽轮机的转速要求恒定，汽轮机的转速最终取决于蒸汽管电磁阀驱动电流的大小，为了使发电设备能够正常稳定的工作，必须有一个可靠的监测电路对电磁阀的驱动电流进行随时监测。

现有的驱动电流监测方法是采集电磁阀驱动电路实际输出的驱动电流值，并与电流设定值进行对比，如果出现偏差则认为驱动电路出现故障。一般情况下，电磁阀驱动电路由于存在惯性，输出信号要滞后于输入信号一个常量值，这个常量值由驱动电路本身特性决定。当电流设定值出现大幅变化时，驱动电路输出的驱动电流值相对于设定值会因为惯性而存在一定的滞后，此时驱动电流值与电流设定值会出现较大的偏差，这种偏差是正常现象而非故障，而现有的监测电路则会误认为驱动电路出现故障而报警，从而出现故障误报。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种可靠的电磁阀驱动电流监测电路。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种监测电路，用于监测汽轮机电磁阀的驱动电路，包括：

用于接收电流设定值的电流设定值输入端；

用于接收电流反馈值的电流反馈值输入端；

输入端与电流设定值输入端相连接并输出惯性输出值的惯性模拟电路；

用于接收电流设定值、惯性输出值和电流反馈值并进行比较，当电流反馈值不在电流设定值和惯性输出值之间时输出报警信号的比较电路；

惯性模拟电路的时间常数大于汽轮机电磁阀驱动电路的时间常数。

优选的，惯性模拟电路包括：

正相输入端与电流设定值输入端相连接的减法器；

输入端与减法器的输出端相连接的积分器；

输入端与积分器的输出端相连接，并输出惯性输出值的放大器；

放大器的输出端与减法器的反相输入端相连接。

优选的，比较电路包括：

用于接收电流设定值和电流反馈值并进行比较，当电流设定值大于电流反馈值时输出高电平，当电流设定值等于或小于电流反馈值时输出低电平的第一比较器；

用于接收电流反馈值和惯性输出值并进行比较，当电流反馈值大于惯性输出值时输出高电平，当电流反馈值等于或小于惯性输出值时输出低电平的第二比较器；

用于接收第一比较器的输出值和第二比较器的输出值并进行逻辑运算，当第一比较器的输出值和第二比较器的输出值不同时输出报警信号的异或门。

优选的，惯性模拟电路和比较电路均为数字电路。

优选的，还包括：

输出端与电流设定值输入端相连接的第一模数转换电路；

输出端与电流反馈值输入端相连接的第二模数转换电路。

优选的，惯性模拟电路和比较电路均为模拟电路。

从上述的技术方案可以看出，本申请提供的监测电路是利用一个惯性模拟电路模拟电磁阀驱动电路的实际惯性特征，当对驱动电路的电流设定值进行大幅调节时，将驱动电路输出的反馈电流值与电流设定值和惯性电流的输出值共同进行比较，只要驱动电流值处于设定值与惯性单元的输出值之间时，则认为驱动电路工作正常，有效地避免了现有的驱动电流监测方法在驱动电路设定值出现大幅变化时故障误报的出现。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种监测电路的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例公开的一种监测电路的结构图。

如图1所示，图中10为汽轮机的电磁阀驱动电路，本申请实施例提供的监测电路用于对汽轮机电磁阀驱动电路10进行监测，该检测电路包括：电流设定值输入端Vi、电流反馈值输入端Vo、惯性模拟电路20和比较电路30。

电流设定值输入端Vi与被监测的电磁阀驱动电路的电流设定值输入端相连接，用于接收电流设定值Vi。

电流反馈值输入端Vo与被检测电路的电流反馈值输出端相连接，用于接收被监测电路输出的电流反馈值Vo。

惯性模拟电路20用来模拟被检测的电磁阀驱动电路10的实际惯性特征，包括减法器U1、积分器21和放大器22，惯性模拟电路20的时间常数设置为大于电磁阀驱动电路10的时间常数。

减法器U1的正相输入端与电流设定值输入端Vi相连接，数字减法器U3的输出端与数字积分器21的输入端相连接，积分器21的输出端与放大器22的输入端相连接，放大器22的输出端输出惯性输出值Vf，并与数字减法器U1的反相输入端相连接。

当电流设定值变Vi化时，因为惯性模拟电路20中积分器21的延迟作用，惯性输出值Vf不会马上与电流设定值Vi一致，而会延迟一段时间后才与电流设定值Vi相一致，延迟的时间和积分器21的积分常数相同。

比较电路30用来接收电流设定值Vi、惯性输出值Vf和电流反馈值Vo并将三者进行比较。电流反馈值Vo因为电磁阀驱动电路10的惯性特性也会有一个延迟，会在一段时间后才与电流设定值Vi相一致，比较电路30的作用就是将电流反馈值Vo与电流设定值Vi和惯性输出值Vf进行比较，只要电流反馈值Vo在电流设定值Vi和惯性输出值Vf之间，就表明电磁阀驱动电路10的运行是正常的，如果电流反馈值Vo超出电流设定值Vi和惯性输出值Vf的范围，则表明电磁阀驱动电路10出现了故障，此时比较电路30将输出报警信号，提醒工作人员进行检修。

比较电路30包括：第一比较器U2、第二比较器U3和异或门31。第一比较器U1用来接收电流设定值Vi和电流反馈值Vf并进行比较，电流设定值Vi输入第一比较器U1的正相输入端，电流反馈值Vo输入第一比较器U2的反相输入端，当电流反馈值Vo低于电流设定值Vi时第一比较器U2输出高电平，当电流反馈值Vo等于或高于电流设定值Vi时，第一比较器U2输出低电平。

第二比较器U3用来接收电流反馈值Vo和惯性输出值Vf并进行比较，电流反馈值Vo输入第二比较器U3的正相输入端，惯性输出值Vf输入第二比较器U3的反相输入端，当电流反馈值Vo大于惯性输出值Vf时，第二比较器U3输出高电平，当电流反馈值Vo等于或小于惯性输出值Vf时，第二比较器U3输出低电平。

第一比较器U1的输出端与异或门31的一个输入端相连接，第二比较器U3的输出端与异或门31的另一个输入端相连接，当第一比较器U2的输出电平和第二比较器U3的输出电平同为高电平或同为低电平时，异或门31输出低电平，此时认为电流反馈值在正常范围之内；当第一比较器U2和第二比较器U3的输出电平中的一个为高电平、另一个为低电平时，异或门31输出报警信号Vr。

因为电磁阀驱动电路10本身是模拟电路，当惯性模拟电路和比较电路30采用数字电路时，监测电路还包括输出端与电流设定值输入端相连接的第一模数转换电路11和输出端与电流设定值输入端相连接的第二模数转换电路12。用来将电磁阀驱动电路10的模拟参数转换为数字参数。

惯性模拟电路20和比较电路30还可以是模拟电路，这时电流设定值输入端Vi和电流反馈值输入端Vo可以与电磁阀驱动电路10的直接相连接。

电流监测电路的工作原理如下：

电磁阀驱动电路10的电流设定值Vi通过监测电路的电流设定值输入端Vi输入到惯性模拟电路20的输入端和比较电路30的一个输入端。

将电流设定值Vi和数字放大器22的输出信号Vf，送入减法器求差，获得数字信号Ve，其中，Ve(s)＝Vi(s)-Vf(s)。

将Ve送入数字积分器21进行积分，获得数字信号Vn。其中数字积分器21的时间常数为τ2，则Vn(s)＝Ve(s)/(τ2×s)＝(Vi(s)-Vf(s))/s。

将Vn送入数字放大器22进行增益调整，输出Vf。设数字放大器22的增益为k3，则Vf(s)＝k3×Vn(s)＝k3×(Vi(s)-Vf(s))/s。其中该惯性模拟电路的时间常数为1/k3。调整k3，使方程1/k3＝τ2成立，则Vf(s)＝VI(s)/(τ2×s+1)。其中Vi(s)＝kc×Vb(s)＝VI(s)/(τs×s+1)，τ2≥τs>0。

设在时刻t＝0时系统处于稳定状态，电流设定值Vi幅值Vi(0)＝Vi0，则Vi幅值Vi(0)＝Vi0，Vf(t)＝Vi0，此时用户改变电磁阀开度，则Vi(t)＝Vo1，则时刻t时电流设定值Vi幅度:

Vi(t)＝Vi0+(Vi1-Vi0)(1-exp(-t/τ))＝Vi1+(Vi1-Vi0)×exp(-t/τ)，

Vf(t)＝Vi1+(Vi1-Vi0)×exp(-t/τ2)。则Vi(t)在Vi(t)和Vf(t)之间。

将电流设定值Vi，数字放大器22的输出值Vf，电磁阀驱动电路10反馈输出值Vo送入比较电路30。任意时刻t，如果Vi(t)在Vi(t)和Vf(t)之间，则判定电磁阀驱动电路10正常；如果Vi(t)不在Vi(t)和Vf(t)之间，则电磁阀驱动电路10被视为异常并输出报警信号Vr。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种监测电路，用于监测汽轮机电磁阀的驱动电路，其特征在于，包括：

用于接收电流设定值的电流设定值输入端；

用于接收电流反馈值的电流反馈值输入端；

输入端与所述电流设定值输入端相连接并输出惯性输出值的惯性模拟电路；

用于接收所述电流设定值、惯性输出值和所述电流反馈值并进行比较，当所述电流反馈值不在所述电流设定值和惯性输出值之间时输出报警信号的比较电路；

所述惯性模拟电路的时间常数大于所述汽轮机电磁阀驱动电路的时间常数。

2.如权利要求1所述的监测电路，其特征在于，所述惯性模拟电路包括：

正相输入端与所述电流设定值输入端相连接的减法器；

输入端与所述减法器的输出端相连接的积分器；

输入端与所述积分器的输出端相连接，并输出惯性输出值的放大器；

所述放大器的输出端与所述减法器的反相输入端相连接。

3.如权利要求1或2所述的监测电路，其特征在于，所述比较电路包括：

用于接收所述电流设定值和所述电流反馈值并进行比较，当所述电流设定值大于所述电流反馈值时输出高电平，当所述电流设定值等于或小于所述电流反馈值时输出低电平的第一比较器；

用于接收所述电流反馈值和所述惯性输出值并进行比较，当所述电流反馈值大于所述惯性输出值时输出高电平，当所述电流反馈值等于或小于所述惯性输出值时输出低电平的第二比较器；

用于接收所述第一比较器的输出值和所述第二比较器的输出值并进行逻辑运算，当所述第一比较器的输出值和所述第二比较器的输出值不同时输出报警信号的异或门。

4.如权利要求3所述的监测电路，其特征在于，所述惯性模拟电路和所述比较电路均为数字电路。

5.如权利要求4所述的监测电路，其特征在于，还包括：

输出端与所述电流设定值输入端相连接的第一模数转换电路；

输出端与所述电流反馈值输入端相连接的第二模数转换电路。

6.如权利要求3所述的监测电路，其特征在于，所述惯性模拟电路和所述比较电路均为模拟电路。