CN106020287B - 燃气轮机用温度限制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气轮机用温度限制装置，包括温度信号处理电路、电压比较电路和执行电路，温度信号处理电路，用于将温度毫伏信号进行放大并对热电偶进行冷端补偿以输出温度信号电压；电压比较电路，用于预设参考电压，并将预设的参考电压与温度信号处理电路输出的温度信号电压进行比较以输出相应的比较结果；执行电路，用于根据电压比较电路的比较结果输出控制电压以在燃气轮机起动过程中控制外接电路的泄油电磁阀超温泄油或者在燃气轮机工作过程中控制外接电路的停车电磁阀超温断油停机。本发明结构简单、可靠性高、维修方便；测试简单、产品集成度高、重量轻；工作稳定性高、响应时间快。

Description

燃气轮机用温度限制装置

技术领域

本发明涉及燃气轮机排气温度控制领域，特别地，涉及一种燃气轮机用温度限制装置。

背景技术

一般地说，燃气轮机排气温度控制系统包括热电偶、补偿电缆和温度限制装置等主要部件。现代燃气轮机技术的发展，对发动机的功率、经济性和工作的安全可靠提出了更高的要求。而提高其功率性能的一个主要措施便是在保证安全的前提下提高其排气温度，排气温度是衡量燃气轮机性能的一个重要参数。但排气温度的提升却又对燃气轮机工作的安全性和可靠性带来了负面的影响。为了保证燃气轮机的安全工作，必须设计相应的温度限制装置以对排气温度进行限制和保护，一旦排气温度超过规定值，温度限制装置进入工作状态，自动控制燃油的加减以限制排气温度。

因此，排气温度的提升对燃气轮机工作的安全性和可靠性带来的负面影响，是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种燃气轮机用温度限制装置，以解决排气温度的提升对燃气轮机工作的安全性和可靠性带来的负面影响的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种燃气轮机用温度限制装置，包括温度信号处理电路、电压比较电路和执行电路，其中，温度信号处理电路，外接热电偶，用于将热电偶采集的与燃气轮机的涡轮后排气温度相对应的电压信号进行放大并对热电偶进行冷端补偿以输出温度信号电压；电压比较电路，与温度信号处理电路相连，用于预设参考电压，并将预设的参考电压与温度信号处理电路输出的温度信号电压进行比较以输出相应的比较结果；执行电路，与电压比较电路相连，用于根据电压比较电路的比较结果输出控制电压以在燃气轮机起动过程中控制外接电路的泄油电磁阀超温泄油或者在燃气轮机工作过程中控制外接电路的停车电磁阀超温断油停机。

进一步地，温度信号处理电路包括热电偶放大器和冰点补偿电路，热电偶放大器与热电偶相连，用于对热电偶输出的温度毫伏信号进行放大；冰点补偿电路，与热电偶和电偶放大器相连，用于将热电偶放大器放大后的温度毫伏信号进行冰点补偿以对热电偶进行冷端补偿及温度的极性补偿。

进一步地，燃气轮机用温度限制装置还包括电源变换电路，电源变换电路与温度信号处理电路、电压比较电路和执行电路相连，用于将外接电源提供的电源转换为工作电压以给温度信号处理电路、电压比较电路和执行电路供电。

进一步地，电压比较电路包括基准电压电路和电压比较模块，基准电压电路与电源变换电路相连，用于将电源变换电路转换的工作电压调整为基准电压以作为电压比较电路预设的参考电压；电压比较模块，与基准电压电路相连，用于将基准电压电路调整的预设的参考电压与温度信号处理电路输出的温度信号电压进行比较，当温度信号电压小于参考电压时输出低电平；当温度信号电压大于参考电压时输出高电平。

进一步地，基准电压电路还包括分压电阻，分压电阻，与基准电压电路相连，用于对将电源变换电路转换的工作电压进行分压以生成参考电压。

进一步地，基准电压电路还包括电位器，电位器与分压电阻相连，用于对分压电阻生成的参考电压进行微调。

进一步地，执行电路包括第一继电器和功率晶体管，功率晶体管与第一继电器相连，第一继电器与电压比较模块相连，第一继电器，用于根据电压比较模块输出的高电平或低电平来控制功率晶体管)的开或关以在燃气轮机起动过程中控制外接电路的泄油电磁阀超温泄油或者在燃气轮机工作过程中控制外接电路的停车电磁阀超温断油停机。

进一步地，燃气轮机用温度限制装置还包括自检电路，自检电路与热电偶、温度信号处理电路、电压比较电路、执行电路和电源变换电路相连，用于在电压比较电路的同相端输入一个大于参考电压的检测电压来驱动第一继电器的触点的闭合情况以检测出温度信号处理电路、电压比较电路、执行电路或电源变换电路工作状态是否正常。

进一步地，温度信号处理电路采用温度处理集成芯片，温度处理集成芯片为带冷端补偿的热电偶放大器。

进一步地，燃气轮机用温度限制装置还包括断偶保护电路，断偶保护电路与温度处理集成芯片相连，用于将温度处理集成芯片转换为非超载状态以对热电偶进行断偶保护。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的燃气轮机用温度限制装置，采用温度信号处理电路、电压比较电路和执行电路，将温度信号电压和参考电压进行比较，以在燃气轮机起动过程中控制外接电路的泄油电磁阀超温泄油或者在所述燃气轮机工作过程中控制外接电路的停车电磁阀超温断油停机。本发明提供的燃气轮机用温度限制装置结构简单，准确实现了燃机排气温度的限制功能，可靠性高、维修方便；测试简单、产品集成度高、重量轻；工作稳定性高、响应时间快。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明燃气轮机用温度限制装置第一优选实施例的功能模块框图；

图2是图1中温度信号处理电路一优选实施例的功能模块图；

图3是本发明燃气轮机用温度限制装置第二优选实施例的功能模块框图；

图4是本发明燃气轮机用温度限制装置第三优选实施例的功能模块框图；

图5是图1中电压比较电路一优选实施例的功能模块图；

图6是本发明燃气轮机用温度限制装置第四优选实施例的功能模块框图；

图7是本发明燃气轮机用温度限制装置优选实施例的电路图。

附图标注说明：

10、温度信号处理电路；20、电压比较电路；30、执行电路；11、热电偶放大器；12、冰点补偿电路；40、电源变换电路；50、自检电路；21、基准电压电路；22、电压比较模块；60、断偶保护电路。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种燃气轮机用温度限制装置，包括温度信号处理电路10、电压比较电路20和执行电路30，其中，温度信号处理电路10，外接热电偶，用于将热电偶采集的与燃气轮机的涡轮后排气温度相对应的温度毫伏信号进行放大并对热电偶进行冷端补偿以输出温度信号电压；电压比较电路20，与温度信号处理电路10相连，用于预设参考电压，并将预设的参考电压与温度信号处理电路10输出的温度信号电压进行比较以输出相应的比较结果；执行电路30，与电压比较电路20相连，用于根据电压比较电路20的比较结果输出控制电压以在燃气轮机起动过程中控制外接电路的泄油电磁阀超温泄油或者在燃气轮机工作过程中控制外接电路的停车电磁阀超温断油停机。本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，用于在燃气轮机起动过程中，当涡轮后排气温度达到720℃时，接通泄油电磁阀，实现超温泄油，防止燃气轮机起动时超温；在燃气轮机工作过程中，当涡轮后排气温度达到720℃时，接通工作/停车电磁阀，实现超温断油停机，防止燃气轮机工作时超温。

本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，采用温度信号处理电路、电压比较电路和执行电路，将温度信号电压和参考电压进行比较，以在燃气轮机起动过程中控制外接电路的泄油电磁阀超温泄油或者在所述燃气轮机工作过程中控制外接电路的停车电磁阀超温断油停机。本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置结构简单，准确实现了燃机排气温度的限制功能，可靠性高、维修方便；测试简单、产品集成度高、重量轻；工作稳定性高、响应时间快。

优选地，如图2所示，本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，温度信号处理电路10包括热电偶放大器11和冰点补偿电路12，热电偶放大器11与热电偶相连，用于对热电偶输出的温度毫伏信号进行放大；冰点补偿电路12，与热电偶相连，用于将热电偶放大器11放大的温度毫伏信号进行冰点补偿以对热电偶进行冷端补偿及温度的极性补偿。温度信号处理电路10将K分度号热电偶输入的温度毫伏信号放大，并对K型热电偶进行冷端补偿。输出的温度信号电压为10mV/℃。

本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，采用热电偶放大器和冰点补偿电路，将K分度号热电偶输入的温度毫伏信号放大，并对K型热电偶进行冷端补偿，提高了燃气轮机用温度限制装置的精确度，从而提升对燃气轮机工作的安全性和可靠性。

优选地，如图3所示，本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，还包括电源变换电路40，电源变换电路40与温度信号处理电路10、电压比较电路20和执行电路30相连，用于将外接电源提供的电源转换为工作电压以给温度信号处理电路10、电压比较电路20和执行电路30供电。电源变换电路40将燃气轮机上提供的24V电源转换为12V工作电压提供给温度信号处理电路10、电压比较电路20及执行电路30。具体地，如图7所示，通过三端集成稳压芯片CW78H15来实现外接电源的变换，三端集成稳压芯片CW78H15的电压输入端与外接电源相连，三端集成稳压芯片CW78H15的电压输出端与温度信号处理电路10、电压比较电路20和执行电路30相连，三端集成稳压芯片CW78H15的接地端直接接地。

本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，通过电源变换电路中的三端集成稳压芯片来统一为温度信号处理电路、电压比较电路和执行电路供电，电路简单。

优选地，如图5所示，本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，电压比较电路20包括基准电压电路21和电压比较模块22，基准电压电路21与电源变换电路40相连，用于将电源变换电路40转换的工作电压调整为基准电压以作为电压比较电路20预设的参考电压；电压比较模块22，与基准电压电路21相连，用于将基准电压电路21调整的预设的参考电压与温度信号处理电路10输出的温度信号电压进行比较，当温度信号电压小于参考电压时输出低电平；当温度信号电压大于参考电压时输出高电平。具体地，基准电压电路21还包括分压电阻，分压电阻，与基准电压电路21相连，用于对将电源变换电路40转换的工作电压进行分压以生成参考电压。基准电压电路21还包括电位器，电位器与分压电阻相连，用于对分压电阻生成的参考电压进行微调。为得到精确的温度数据，在进行电压比较时，需要高精密的参考电压。如图7所示，电压比较电路20参考电压以一个精密电压源LT1031DMH输出的10V电压经精密电阻R3和R4分压得到。LT1031DMH输出精度为0.2％，输出电压温度系数最大为25ppm/℃。

本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，电压比较电路采用精密电压源和精密电阻，提高了燃气轮机用温度限制装置的精确度，从而提升对燃气轮机工作的安全性和可靠性。

优选地，本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，执行电路30包括第一继电器K1和功率晶体管T1，功率晶体管T1与第一继电器K1相连，第一继电器K1与电压比较模块22相连，第一继电器K1，用于根据电压比较模块22输出的高电平或低电平来控制功率晶体管的T1开或关以在燃气轮机起动过程中控制外接电路的泄油电磁阀超温泄油或者在燃气轮机工作过程中控制外接电路的停车电磁阀超温断油停机。具体地，功率晶体管T1为PNP三极管，功率晶体管T1的基极与电压比较模块22的输出端相连，功率晶体管T1的集电极与第一继电器K1的线圈相连，功率晶体管T1的发射极与基准电压电路21相连，当电压比较电路20中的温度信号处理电路10输出的温度信号电压大于基准电压电路21的参考电压时，电压比较模块22的输出端输出高电平；功率晶体管T1平时是截止的，只有在基极输入高电平时，才能提高基极电压，功率晶体管T1导通，此时，第一继电器K1的线圈得电吸合，第一继电器K1的常开触点闭合，第一继电器K1的常闭触点断开，以完成外部电路的接通与断开功能，从而实现在在燃气轮机起动过程中控制外接电路的泄油电磁阀超温泄油或者在燃气轮机工作过程中控制外接电路的停车电磁阀超温断油停机。

本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，通过一个功率三极管作为开关来控制第一继电器的工作以实现在在燃气轮机起动过程中控制外接电路的泄油电磁阀超温泄油或者在燃气轮机工作过程中控制外接电路的停车电磁阀超温断油停机。电路结构简单，控制精度高。

优选地，如图4所示，本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，还包括自检电路50，自检电路50与热电偶、温度信号处理电路10、电压比较电路20、执行电路30和电源变换电路40相连，用于在电压比较电路20的同相端输入一个大于参考电压的检测电压来驱动继电器的触点的闭合情况以检测出温度信号处理电路10、电压比较电路20、执行电路30和电源变换电路40工作状态是否正常。自检电路50包括控制端口，控制端口与热电偶、温度信号处理电路10、电压比较电路20、执行电路30和电源变换电路40的输入输出信号相连，自检电路50可以通过一个控制端口来检查电路中各主要功能单元的工作状态及参数，便于调试和维护。检查时可通过一个按钮来检测电路工作是否正常。具体地，将电路中各主要功能单元的输入输出信号引至控制端口。各主要功能单元的输入输出信号包括：热电偶输入信号、二次电源电压、温度信号处理电路输出信号、参考电压。检查按钮的功能可通过在电压比较电路20的同相端输入一个大于参考电压的检测电压，再通过检测第一继电器K1的触点的闭合情况即可检测出相应电路工作是否正常。

本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，通过自检电路来检测温度信号处理电路、电压比较电路、执行电路和电源变换电路的工作状况，以保证燃气轮机用温度限制装置的工作正常，提升对燃气轮机工作的安全性和可靠性。

优选地，如图6和图7所示，本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，温度信号处理电路10采用温度处理集成芯片，温度处理集成芯片为带冷端补偿的热电偶放大器。具体地，温度处理集成芯片采用美国ANALOG DEVICE公司的集成电路AD595CD，此芯片为带冷端补偿的热电偶放大器，专门适配K型热电偶。其补偿、零点、标度系数都预先用激光校准；校准误差不大于±l℃；差动输入抑制了热电偶两引线端的共模干扰。另外，燃气轮机用温度限制装置还包括断偶保护电路60，断偶保护电路60与温度处理集成芯片相连，用于将温度处理集成芯片转换为非超载状态以对热电偶进行断偶保护。集成电路AD595具有超载检测功能，断偶属于超载中的一种，根据分析AD595CD温度处理集成芯片内部原理图可知，当AD595CD温度处理集成芯片作为设定值温度控制器使用时，外部设定值本身已使集成电路处于超载状态，此时AD595CD温度处理集成芯片内部的超载检测三极管导通，即AD595CD温度处理集成芯片的第12引脚和第13引脚接通。断偶保护电路60采用第二继电器K2和第三继电器K3将AD595CD转换为非超载状态，第二继电器K2和第三继电器K3的线圈分别与AD595CD温度处理集成芯片的第1引脚相连，断偶与否可以通过按下“检查”按钮时输出第一继电器K1的不同工作状态而判断。

本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，采用断偶保护电路将温度处理集成芯片转换为非超载状态以对热电偶进行断偶保护，以保证燃气轮机用温度限制装置的工作正常，提升对燃气轮机工作的安全性和可靠性。

进一步参见图7，本实施例提供的燃气轮机用温度限制装置，其工作原理如下所示：

+24V电源经电连接器进入电路板，经过电源变换电路40而给温度信号处理电路10和电压比较电路20提供工作电压。电压比较电路20产生一个与规定温度相对应的参考电压。温度信号处理电路10及电压比较电路20将K型热电偶传来的信号放大并经冷端补偿后与参考电压比较，低于参考电压输出低电平，高于则输出高电平，让执行电路30中的第一继电器K1工作，使电连接器的5脚和6脚输出24V电压，以在燃气轮机起动过程中控制外接电路的泄油电磁阀超温泄油或者在燃气轮机工作过程中控制外接电路的停车电磁阀超温断油停机。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃气轮机用温度限制装置，其特征在于，包括温度信号处理电路(10)、电压比较电路(20)和执行电路(30)，其中，

所述温度信号处理电路(10)，用于外接热电偶并将所述热电偶采集的与燃气轮机的涡轮后排气温度相对应的电压信号进行放大及对所述热电偶进行冷端补偿以输出温度信号电压；

所述电压比较电路(20)，与所述温度信号处理电路(10)相连，用于预设参考电压，并将预设的所述参考电压与所述温度信号处理电路(10)输出的所述温度信号电压进行比较以输出相应的比较结果；

所述执行电路(30)，与所述电压比较电路(20)相连，用于根据所述电压比较电路(20)的比较结果输出控制电压以在所述燃气轮机起动过程中控制外接电路的泄油电磁阀超温泄油或者在所述燃气轮机工作过程中控制外接电路的停车电磁阀超温断油停机；

所述温度信号处理电路(10)包括热电偶放大器(11)和冰点补偿电路(12)，所述热电偶放大器(11)与所述热电偶相连，用于对所述热电偶输出的温度毫伏信号进行放大；所述冰点补偿电路(12)，与所述热电偶和所述热电偶放大器(11)相连，用于将所述热电偶放大器(11)放大后的所述温度毫伏信号进行冰点补偿以对所述热电偶进行冷端补偿及温度的极性补偿。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机用温度限制装置，其特征在于，

所述燃气轮机用温度限制装置还包括电源变换电路(40)，所述电源变换电路(40)与所述温度信号处理电路(10)、所述电压比较电路(20)和所述执行电路(30)相连，用于将外接电源提供的电源转换为工作电压以给所述温度信号处理电路(10)、所述电压比较电路(20)和所述执行电路(30)供电。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机用温度限制装置，其特征在于，

所述电压比较电路(20)包括基准电压电路(21)和电压比较模块(22)，所述基准电压电路(21)与所述电源变换电路(40)相连，用于将所述电源变换电路(40)转换的工作电压调整为基准电压以作为所述电压比较电路(20)预设的所述参考电压；所述电压比较模块(22)，与所述基准电压电路(21)相连，用于将所述基准电压电路(21)调整的所述述参考电压与所述温度信号处理电路(10)输出的所述温度信号电压进行比较，当所述温度信号电压小于所述参考电压时输出低电平；当所述温度信号电压大于所述参考电压时输出高电平。

4.根据权利要求3所述的燃气轮机用温度限制装置，其特征在于，

所述基准电压电路(21)还包括分压电阻，所述分压电阻，与所述基准电压电路(21)相连，用于对将所述电源变换电路(40)转换的工作电压进行分压以生成所述参考电压。

5.根据权利要求4所 述的燃气轮机用温度限制装置，其特征在于，

所述基准电压电路(21)还包括电位器，所述电位器，与所述分压电阻相连，用于对所述分压电阻生成的所述参考电压进行微调。

6.根据权利要求3所述的燃气轮机用温度限制装置，其特征在于，

所述执行电路(30)包括第一继电器和功率晶体管，所述功率晶体管与所述第一继电器相连，第一继电器与所述电压比较模块(22)相连，所述第一继电器，用于根据所述电压比较模块(22)输出的高电平或低电平来控制功率晶体管的开或关以在所述燃气轮机起动过程中控制外接电路的泄油电磁阀超温泄油或者在所述燃气轮机工作过程中控制外接电路的停车电磁阀超温断油停机。

7.根据权利要求6所述的燃气轮机用温度限制装置，其特征在于，

所述燃气轮机用温度限制装置还包括自检电路(50)，所述自检电路(50)与所述温度信号处理电路(10)、所述电压比较电路(20)、所述执行电路(30)和所述电源变换电路(40)相连，用于在所述电压比较电路(20)的同相端输入一个大于所述参考电压的检测电压来驱动所述执行电路(30)的所述第一继电器的触点的闭合情况以检测出所述温度信号处理电路(10)、所述电压比较电路(20)、所述执行电路(30)或所述电源变换电路(40)工作状态是否正常。

8.根据权利要求1所述的燃气轮机用温度限制装置，其特征在于，

所述温度信号处理电路(10)采用温度处理集成芯片，所述温度处理集成芯片为带冷端补偿的热电偶放大器。

9.根据权利要求8所述的燃气轮机用温度限制装置，其特征在于，

所述燃气轮机用温度限制装置还包括断偶保护电路(60)，所述断偶保护电路(60)与所述温度处理集成芯片相连，用于将所述温度处理集成芯片转换为非超载状态以对所述热电偶进行断偶保护。