CN110206597B - 一种汽轮机保护电路及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电汽轮机技术领域，提供了一种汽轮机保护电路及装置。所述汽轮机保护电路包括：温度传感器，配置为采集设备的运行温度，输出温度信号；滤波电路，与温度传感器连接，配置为滤除所述温度信号中的高频干扰信号；AD工频陷波器，与滤波电路连接，配置为滤除所述温度信号中预设频率范围的干扰信号；其中，所述滤波电路输出的信号的幅值小于或等于所述AD工频陷波器的量程；放大电路，与AD工频陷波器连接，配置为对AD工频陷波器输出的信号进行放大；阀值比较电路，与所述放大电路连接，配置为比较所述放大电路输出的电压和预设阀值电压并输出比较结果；可控开关，与所述阀值比较电路连接，配置为根据所述比较结果，开启或关断设备。

Description

一种汽轮机保护电路及装置

技术领域

本发明属于核电汽轮机技术领域，尤其涉及一种汽轮机保护电路及装置。

背景技术

核电厂常规岛就地KRG(反应堆保护)系统包括机柜内部安装有压力、流量变送器和CT/AM系列硬件电路板的设备。这些设备的功能是采集现场汽轮机及设备本体及其辅助系统的温度、压力、流量、执行机构位置反馈等热工模拟量测量信号，并将其转换为标准的4-20mA信号；其中大部分为温度信号，这些温度信号经过信号变送送到温度采集电路中，但来自设备内部的测量信号存在干扰信号，干扰信号叠加在正常的测量信号中，采集电路滤波能力不足，导致热电偶输出信号偏高，从而导致误判断引起的误打闸停机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽轮机保护电路及装置，旨在解决传统的技术方案中存在的设备内部的测量信号存在干扰信号，干扰信号叠加在正常的测量信号中，采集电路滤波能力不足，导致热电偶输出信号偏高，从而导致误判断引起的误打闸停机的问题。

一种汽轮机保护电路，所述汽轮机保护电路包括：

温度传感器，配置为采集环境温度，输出温度信号；

滤波电路，与所述温度传感器连接，配置为滤除所述温度信号中的高频信号；

AD工频陷波器，与所述滤波电路连接，配置为滤除所述温度信号中的预设频率范围的干扰信号；其中，所述滤波电路输出的信号的幅值小于或等于所述AD工频陷波器的量程；

放大电路，与所述AD工频陷波器连接，配置为对所述AD工频陷波器的输出的信号进行放大；

阈值比较电路，与所述放大电路连接，配置为比较所述放大电路输出的电压和预设阈值电压并输出比较结果；

可控开关，与所述阈值比较电路连接，配置为根据所述阈值比较电路的比较结果，开启或关断所述设备。

在其中一个实施例中，所述温度传感器为热电偶传感器，所述热电偶传感器通过温度探头检测设备内部温度。

在其中一个实施例中，所述滤波电路包括滤波电容；所述滤波电容与所述温度传感器串联连接，与所述温度传感器的线阻形成RC滤波电路结构。

在其中一个实施例中，所述滤波电容为铝电解电容。

在其中一个实施例中，所述滤波电路的截止频率小于1.6HZ。

在其中一个实施例中，还包括保护电路，所述保护电路连接于所述温度传感器和所述滤波电路之间，配置为对汽轮机保护电路进行过压保护。

在其中一个实施例中，所述可控开关包括继电器。

在其中一个实施例中，还包括显示电路，所述显示电路与所述放大电路连接，所述显示电路配置为显示所述运行温度。

在其中一个实施例中，还包括手动操作装置，所述手动操作装置与所述继电器连接，所述手动操作装置配置为控制所述可控开关的导通和关断。

此外，还提供了一种汽轮机保护装置，所述汽轮机保护装置包括：上述的汽轮机保护电路。

上述的汽轮机保护电路，通过增大滤波电路的低通滤波参数，配合AD工频陷波器对温度信号中的干扰进行滤除，解决了核电厂就地KRG机柜热电偶温度信号受发电机内部强烈电磁干扰，导致热电偶显示虚高的问题，提高了机组的可靠性，避免因为温度显示虚高导致误判断引起的误打闸停机。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的汽轮机保护电路结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的汽轮机保护电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的汽轮机保护电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本申请实施例提供了一种汽轮机保护电路，该汽轮机保护电路包括：温度传感器10、滤波电路20、AD工频陷波器30、放大电路40、阈值比较电路50、可控开关60。温度传感器10配置为采集设备的运行温度，滤波电路20与温度传感器10连接，配置为滤除温度信号中的高频信号；AD工频陷波器30与滤波电路20连接，配置为滤除温度信号中的预设频率范围的干扰信号；放大电路40与AD工频陷波器30连接，配置为对工频AD陷波器的输出的信号进行放大；阈值比较电路50与放大电路40连接，配置为比较放大电路40输出的电压和预设阈值电压；可控开关60与阈值比较电路50连接，配置为根据阈值比较电路50的比较结果，关断设备。

温度传感器10配置为采集环境温度，温度传感器10为热电偶传感器，热电偶传感器通过温度探头检测设备内部温度。

滤波电路20与温度传感器10连接，配置为滤除温度信号中的高频信号。具体来说，滤波电路20包括滤波电容；滤波电容与温度传感器10串联连接，与温度传感器10的线阻形成RC滤波电路20结构。在实际应用中，温度传感器10的线阻需要通过测量仪(如欧姆表)进行测量，以对滤波电容的参数配置提供参考数据，滤波电路20的截止频率通常不会设置过低，否则不满足系统的阶跃响应时间指标，导致系统响应时间过长，所以滤波电路20只用于滤除高频干扰或噪声，在本实施例中，滤波电路20的截止频率小于1.6HZ，在保证干扰抑制功能的同时使响应时间符合预期要求，具体的，可以通过对滤波电容的参数进行有效的配置，以使滤波电路20输出的信号的幅值小于或等于AD工频陷波器30的量程。

其中，滤波电容为铝电解电容，根据干扰信号特性，选择滤波电容时主要考虑容值，耐压，大小，安装形式和温度等电容特性。在本实施例中，满足所需容值且大小和耐压合适的插装电容可选为铝电解电容，在滤波电容安装在端子片上受限时，电容引脚可以采取焊接延长线的方式，在满足安装空间要求的情况下，延长线应尽可能短，为了防止误操作短路，电容的引脚及延长线需要用热缩套管包裹。

AD工频陷波器30与滤波电路20连接，配置为滤除预设频率范围的干扰信号。AD工频陷波器30具有一定的量程，用于滤除某一频率内的特定干扰信号(50Hz或60Hz)，AD工频陷波器30在使用时，干扰信号的幅值不能超出 AD工频陷波器30的量程，对于大于量程的干扰信号，AD工频陷波器30无法正常工作，起不到滤除烦扰信号的作用，滤波电路20需要先对输入的温度信号进行以及滤波处理，以滤除温度信号中幅值大于AD工频陷波器30的量程的干扰信号。而申请中所针对的干扰信号的幅值较大的干扰信号对应的频率也普遍偏高，故在滤除大于AD工频陷波器30的量程干扰信号时，只需要滤除对应频率的干扰信号即可，在实际处理中，可以通过实验验证用于滤除高频的干扰信号的频率值的合理性，已达到预期的使滤波电路20输出的信号的幅值小于或等于所述AD工频陷波器30的量程的效果。

放大电路40与AD工频陷波器30连接，配置为对工频AD陷波器的输出的信号进行放大。放大电路40可以使用运算放大器和外围电路组成的放大系统，对滤波后的温度信号进行放大处理，以方便后级电路的显示和控制处理。阈值比较电路50与放大电路40连接，配置为比较放大电路40输出的电压和预设阈值电压并输出比较结果，可控开关60与阈值比较电路50连接，配置为根据阈值比较电路50的比较结果，开启或关断设备。可控开关包括继电器，阈值比较电路50通过比较放大电路40输出的电压和预设阈值电压，判断设备内的温度是否大于预设温度，若放大电路40输出的电压小于预设阈值电压，则认为设备内温度在设备安全运行的温度范围内，阈值比较电路50输出控制信号控制继电器60导通，保持设备继续正常运行，若放大电路40输出的电压大于或等于预设阈值电压，则认为为设备内温度已超出设备安全运行范围，阈值比较电路50 输出控制信号控制继电器60关断，使设备停止运行，有效的保护设备，避免设备因运行温度过高引起的设备损坏和人身安全等问题。

如图2所示，在其中一个实施例中，汽轮机保护电路还包括显示电路80，显示电路80与放大电路40连接，配置为显示设备的运行温度。汽轮机保护电路还包括手动操作装置90，手动操作装置90与可控开关60连接，配置为控制可控开关60的导通和关断。显示电路80为常用的温度显示电子仪表，手动操作装置90可以为操作按钮或操作杆等，手动操作装置90需要操作人员进行手动控制，正常情况下，手动操作装置90处于开启位置，此时手动操作装置90 控制可控开关60导通，设备正常运行；操作人员通过观察温度显示电子仪表的温度变化情况，当温度上升到预设的温度阈值时，通过操作手动操作装置90 控制可控开关60关断，使设备停止运行。在阈值比较电路50失效时，可以通过手动操作装置90主动对可控开关60进行控制，进一步保障了设备的安全运行和操作人员的人身安全。

在本实施例中，汽轮机保护电路还包括保护电路70，保护电路70连接于温度传感器10和滤波电路20之间，配置为汽轮机保护电路的过压保护。在其中一个实施例中，保护电路70可以为稳压管组成的稳压保护电路70，以对后级电路进行过压保护。

以下以使用AD工频陷波器30的量程为±10mV，而干扰信号最大为±64mV为例：

干扰信号的幅值在量程范围内，即±10mV时，汽轮机保护电路采集值能达到60dB，采集值基本不受影响，而干扰信号超出了采集量程，导致AD工频陷波器30无法正常工作，采集值产生了误差。

对于超出了±10mV的信号，根据现场的实际情况，采取在输入端子的正负极并联滤波电容的方案。截止频率的计算公式为

其中R为热电偶传感器的线阻，预设范围在80～100Ω，截止频率f参考原模拟系统取值为1.6Hz 左右，通过公式反算出滤波电容C为990～1200uF左右。为了验证电容取值配和AD工频陷波器30对差模抑制的可行性，可以对现场进行了实际验证，取 470uF和1000uF的电容分别接在不同点的通道中(包括干扰最大的通道)，观察KITKPS值的变化，发现470uF和1000uF的结果基本一致，此试验证明470uF 可把干扰信号抑制到量程范围内，再通过AD工频陷波器30能抑制差模干扰信号可达到最好效果，即截止频率为3～4Hz，上述测试的前提是热电偶传感器的线阻R的范围是80～100Ω，实际测量中不同的传感器的线阻不同，需要根据公式重新计算滤波电容C，以满足截止频率小于4Hz的测试结论。在实际应用中，为了保留一定裕量选择滤波电容的容值为1000uF。

在上述汽轮机保护电路的基础上，本申请还提供了一种汽轮机保护装置，汽轮机保护装置包括：上述的汽轮机保护电路。

综上，本申请实施例提供了一种汽轮机保护电路及装置，该汽轮机保护电路包括：温度传感器10、滤波电路20、AD工频陷波器30、放大电路40、阈值比较电路50、可控开关60。通过增大滤波电路20的低通滤波参数，配合AD 工频陷波器30对温度信号中的干扰进行滤除，解决了核电厂就地KRG机柜热电偶温度信号受发电机内部强烈电磁干扰，导致热电偶显示虚高的问题，提高了机组的可靠性，避免因为温度显示虚高导致误判断引起的误打闸停机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽轮机保护电路，其特征在于，所述汽轮机保护电路包括：

温度传感器，配置为采集设备的运行温度，输出温度信号；所述温度传感器为热电偶传感器，所述热电偶传感器通过温度探头检测设备内部温度；

滤波电路，与所述温度传感器连接，配置为滤除所述温度信号中的高频干扰信号；所述滤波电路包括滤波电容；所述滤波电容与所述温度传感器串联连接，与所述温度传感器的线阻形成RC滤波电路结构；所述线阻通过测量仪进行测量，以对滤波电容的参数配置提供参考数据；

AD工频陷波器，与所述滤波电路连接，配置为滤除所述温度信号中预设频率范围的干扰信号；其中，所述滤波电路输出的信号的幅值小于或等于所述AD工频陷波器的量程；放大电路，与所述AD工频陷波器连接，配置为对所述AD工频陷波器输出的、滤波后的温度信号进行放大；

阈值比较电路，与所述放大电路连接，配置为比较所述放大电路输出的电压和预设阈值电压并输出比较结果；

可控开关，与所述阈值比较电路连接，配置为根据所述比较结果，开启或关断设备。

2.如权利要求1所述的汽轮机保护电路，其特征在于，所述滤波电容为铝电解电容。

3.如权利要求1所述的汽轮机保护电路，其特征在于，所述滤波电路的截止频率小于1.6HZ。

4.如权利要求1所述的汽轮机保护电路，其特征在于，还包括保护电路，所述保护电路连接于所述温度传感器和所述滤波电路之间，配置为对所述汽轮机保护电路进行过压保护。

5.如权利要求1所述的汽轮机保护电路，其特征在于，所述可控开关包括继电器。

6.如权利要求1所述的汽轮机保护电路，其特征在于，还包括显示电路，所述显示电路与所述放大电路连接，所述显示电路配置为显示所述运行温度。

7.如权利要求5所述的汽轮机保护电路，其特征在于，还包括手动操作装置，所述手动操作装置与所述可控开关连接，所述手动操作装置配置为控制所述继电器的导通和关断。

8.一种汽轮机保护装置，其特征在于，所述汽轮机保护装置包括：如权利要求1至7任一项所述的汽轮机保护电路。

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