CN113550925A - 一种高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警切换装置，所述报警切换装置包括转速探头组件、故障检测报警切换装置、OVS控制输入端，OVS控制器，OVS控制输出端，执行机构故障报警装置，温度位移检测组件、电磁阀组件、机组大轴转子以及转速探头安装支架；所述转速探头组件通过转速探头安装支架安装在机组大轴转子上端，所述转速探头组件通过控制线缆依次连接报警切换装置，OVS控制输入端、OVS控制器、OVS控制输出端、机构故障报警装置、电磁阀组件以及温度位移检测组件。

Description

一种高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警切换装置

技术领域

本发明涉及一种切换装置，具体涉及一种高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警切换装置，属于高炉控制技术领域。

背景技术

目前，国内AV-90型高炉汽动鼓风机组大部分均配置机组超速保护控制系统，一旦机组发生不可逆转的超速故障，超速保护控制系统立即响应，通过控制现场执行机构电磁阀动作迅速关闭机组进汽阀门，保证机组及人身安全。梅钢公司热电厂AV-90型汽动鼓风机组在正常运行过程中，经常发生超速保护控制系统简称（OVS）中包含的输入信号，即机组转速信号故障，导致控制系统故障报警，输出信号触发一路执行机构电磁阀失电动作，由于电磁阀组是3取2失电动作，一旦有2组转速信号故障触发2路电磁阀同时失电，机组保护停机，立即中断供风，影响高炉炼铁生产，此类故障严重影响机组安全稳定运行，经过总结，目前存在单一的转速探头故障引起保护控制系统动作，触发跳机电磁阀失电，风机存在误跳机风险（转速信号3取2，即2组转速信号如果同时发生故障，OVS超速保护控制系统默认为机组转速失效，立即控制机组停机）；以及电磁阀本身及线圈故障导致电磁阀直接失电动作引发的跳机风险。所以非常有必要发明一种针对机组超速保护控制系统包含的转速输入信号的故障检测，分类，报警，及自动切换保护装置，通过针对电磁阀组的运行工作状态进行实时的检测，监测，及时报警，全系统的充分保证超速保护控制系统（OVS）稳定运行。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警切换装置，该技术方案通过对控制系统的转速输入信号进行检测判断识别报警，可实现在线备用信号切换的功能，充分保证控制系统稳定运行，进一步通过对输出控制执行机构电磁阀组的电流，电压，电阻，温度，阀芯位置等变量的综合检测判断识别报警，提高检修效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警切换装置，所述报警切换装置包括转速探头组件、故障检测报警切换装置、OVS控制输入端，OVS控制器，OVS控制输出端，执行机构故障报警装置，温度位移检测组件、电磁阀组件、机组大轴转子以及转速探头安装支架；所述转速探头组件通过转速探头安装支架安装在机组大轴转子上端，所述转速探头组件通过控制线缆依次连接报警切换装置，OVS控制输入端、OVS控制器、OVS控制输出端、机构故障报警装置、电磁阀组件以及温度位移检测组件；故障检测报警切换装置的输出端与OVS控制输入端连接；OVS控制器分别OVS控制输入端和OVS控制输出端模块连接，OVS控制输出端与执行机构故障报警装置进行输入连接。

作为本发明的一种改进，所述转速探头组件包括一个备用转速探头、第一转速探头、第二转速探头以及第三转速探头，其中第一转速探头、第二转速探头以及第三转速探头，作为机组正常转速测量输入信号通过控制线缆分别进入故障检测报警切换装置输入端。

作为本发明的一种改进，所述装置还包括转速数显表，备用转速探头首先输入至转速数显表中进行现场转速显示后，再通过转速数显表的输出端将备用转速信号输入至故障检测报警切换装置中。

作为本发明的一种改进，故障检测报警切换装置控制面板包含3组发光二极管D1﹑D2﹑D3报警灯，及3组故障切换按钮SK1﹑SK2﹑SK3。

作为本发明的一种改进，所述温度位移检测组件包括第一温度位移检测元件、第二温度位移检测元件以及第三温度位移检测元件，所述电磁阀组件包括第一电磁阀、第二电磁阀以及第三电磁阀，执行机构故障报警装置分别与现场液压执行机构包含的第一电磁阀，第二电磁阀，第三电磁阀的控制端连接，其中第一电磁阀，第二电磁阀，第三电磁阀分别加装第一温度位移检测元件、第二温度位移检测元件以及第三温度位移检测元件，其中温度位移检测元件分别将3组电磁阀的线圈温度和阀芯位移检测信号送至执行机构故障报警装置中进行检测报警。

作为本发明的一种改进，第一转速探头、第二转速探头以及第三转速探头分别采集机组转速信号SE1，SE2，SE3再通过转换电压信号VA，VB，VC，再分别进入到运算比较报警触发电路IC1，IC2，IC3的输入端中，IC1，IC2，IC3的输出端分别通过转速信号故障切换继电回路后直接进入OVS控制系统输入端。在机组转速信号正常的情况下，该3组运算电路可以实现无干扰地传输转速信号至OVS控制系统进行实时的转速控制。其中备用转速探头1采集的机组转速信号SE4通过现场转速表后，进入转速信号故障切换继电回路中作为切换信号备用。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1）该技术方案设计了一种转速输入信号故障检测报警切换装置，不但实时传输输入信号给控制系统，同时可实现检测信号异常，报警，备用信号无扰动切换功能，充分保证OVS控制系统正常工作，避免机组误跳机的可能；2）该技术方案在于输入信号故障检测报警切换装置的多功能显示控制面板，直观的显示报警故障信号位置，一键切换故障信号与备用信号，保证备用信号实时上线工作；3）该方案通过转速电压信号运算放大比较电路，报警触发电路，继电无扰动切换回路组成信号故障检测报警切换电路装置，实现了信号的传输与故障报警切换功能；4）该方案设计一种多变量信号实时传输和报警装置，通过运算电路，比较电路，报警触发电路组成执行机构故障检测报警电路装置。

附图说明

图1高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警装置现场布置图；

图2转速信号故障检测报警切换装置电路原理图；

图3转速信号故障切换继电回路原理图；

图4执行机构故障报警装置工作原理图，

图中：1备用转速探头，2转速数显表，3第一转速探头，4第二转速探头，5第三转速探头，6故障检测报警切换装置，7 OVS控制输入端，8 OVS控制器，9 OVS控制输出端，10执行机构故障报警装置，11第一温度位移检测元件，12第一电磁阀，13第二温度位移检测元件，14、第二电磁阀，15、第三电磁阀，16、第三温度位移检测元件，17机组大轴转子，18、转速探头安装支架。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警切换装置，所述报警切换装置包括转速探头组件、故障检测报警切换装置6、OVS控制输入端7，OVS控制器8，OVS控制输出端9，执行机构故障报警装置10，温度位移检测组件、电磁阀组件、机组大轴转子17以及转速探头安装支架18；所述转速探头组件通过转速探头安装支架18安装在机组大轴转子17上端，所述转速探头组件通过控制线缆依次连接报警切换装置6，OVS控制输入端7、OVS控制器8、OVS控制输出端9、机构故障报警装置10、电磁阀组件以及温度位移检测组件；故障检测报警切换装置6的输出端与OVS控制输入端7连接；OVS控制器8分别OVS控制输入端7和OVS控制输出端9模块连接，OVS控制输出端9与执行机构故障报警装置10进行输入连接，所述转速探头组件包括一个备用转速探头1、第一转速探头3、第二转速探头4以及第三转速探头5，其中第一转速探头3、第二转速探头4以及第三转速探头5，作为机组正常转速测量输入信号通过控制线缆分别进入故障检测报警切换装置6输入端，所述装置还包括转速数显表2，备用转速探头1首先输入至转速数显表2中进行现场转速显示后，再通过转速数显表2的输出端将备用转速信号输入至故障检测报警切换装置6中，故障检测报警切换装置6控制面板包含3组发光二极管D1﹑D2﹑D3报警灯，及3组故障切换按钮SK1﹑SK2﹑SK3，所述温度位移检测组件包括第一温度位移检测元件11、第二温度位移检测元件13以及第三温度位移检测元件16，所述电磁阀组件包括第一电磁阀12、第二电磁阀14以及第三电磁阀15，执行机构故障报警装置10分别与现场液压执行机构包含的第一电磁阀12，第二电磁阀14，第三电磁阀15的控制端连接，其中第一电磁阀12，第二电磁阀14，第三电磁阀15分别加装第一温度位移检测元件11、第二温度位移检测元件13以及第三温度位移检测元件16，其中温度位移检测元件分别将3组电磁阀的线圈温度和阀芯位移检测信号送至执行机构故障报警装置10中进行检测报警。上述方案中，机组超速保护控制系统包含的3组转速测量输入信号一旦有1组发生故障，就会严重威胁机组正常运行，因为控制系统设定为3组转速信号如果同时有2组信号故障，机组立即保护停机。通过转速信号故障检测报警装置专利的实施，可实时检测故障转速信号异常，发出报警，并可通过切换继电回路备用正常转速信号无扰动切换至OVS控制系统进行正常控制。充分保证了控制系统的稳定，降低了机组保护停机的可能。同时通过加装执行机构故障报警装置，即通过对电磁阀进行在线实时的运行参数的检测报警，通过加装电磁阀线圈温度检测，阀芯位移检测，再进一步通过运算将电磁阀工作的电压，电流，阻抗等变量进行实时监测，报警，提醒运行和检修人员及时检修，充分保证电磁阀工作的稳定性。通过本专利在机组OVS超速保护控制系统的输入和输出控制回路的应用，充分保证了控制系统的转速输入信号以及电磁阀执行机构的工作稳定性，从而进一步保证整个机组运行的安全稳定。

如图2所示，图2转速信号故障检测报警切换装置电路原理图，第一转速探头3、第二转速探头4以及第三转速探头5分别采集机组转速信号SE1，SE2，SE3再通过转换电压信号VA，VB，VC，再分别进入到运算比较报警触发电路IC1，IC2，IC3的输入端中，IC1，IC2，IC3的输出端分别通过转速信号故障切换继电回路后直接进入OVS控制系统输入端。在机组转速信号正常的情况下，该3组运算电路可以实现无干扰地传输转速信号至OVS控制系统进行实时的转速控制。其中备用转速探头1采集的机组转速信号SE4通过现场转速表后，进入转速信号故障切换继电回路中作为切换信号备用。

当其中任何一路转速测量信号，如SE1发生故障异常，运算电路IC1采集转速反馈电压信号VA，与设定的基准转速电压VA0在运算电路比较器内部进行比较，运算，报警触发输出至故障检测报警切换装置控制面板报警灯D1亮。此时可通过控制面板上的切换按钮SK1将故障转速信号SE1切换至备用转速信号SE4送至OVS控制系统中。始终保证OVS控制系统输入的3组转速信号均正常。

以此类推，如转速SE2信号发生故障，则故障检测报警切换装置控制面板报警灯D2亮，可通过切换按钮SK2将备用转速信号SE4送至OVS控制系统中；如转速SE3信号发生故障，则故障检测报警切换装置控制面板报警灯D3亮，可通过切换按钮SK3将备用转速信号SE4送至OVS控制系统中。

图3转速信号故障切换继电回路原理图，如图3所示，以转速信号SE1发生故障报警后需要信号切换为例：正常转速检测测量信号之一SE1的信号通过故障检测报警切换装置内部包含的切换继电器KM1的常闭触点K3，K4与OVS控制系统的输入端连接；备用转速SE4的信号通过切换继电器的常开触点K1，K2与OVS控制系统的输入端连接，当SE1发生故障报警需要信号切换时，通过切换按钮SK1的动作，继电器KM1线圈得电，常闭触点K3，K4断开，常开触点K1，K2立即闭合，此时，切换继电回路立即将备用转速测量信号SE4通过继电器KM1触点K1，K2送至OVS控制系统的输入端进行机组转速的实时控制，保证机组安全运行。以此类推，机组转速信号SE2，SE3发生故障报警后，同样可通过切换继电器KM2，KM3的触点切换将备用转速信号SE4送至OVS控制系统的输入端进行机组转速的实时控制，保证机组安全运行。

图4执行机构故障报警装置工作原理图，如图所示，执行机构故障报警装置在同时接受现场电磁阀的控制电压，电流，线圈电阻，线圈温度，阀芯位移等多变量检测信号，其中电磁阀的线圈电流和阻抗是通过故障检测装置内部运算电路计算后的实测正常运行结果。执行机构故障检测报警装置可以实时检测三组电磁阀的控制电压，电流，线圈阻抗，线圈温度，阀芯位移等变量是否正常，一旦检测变量超出设定值，故障检测报警装置通过比较电路，报警驱动电路发出异常变量报警信息，为及时检修提高正确可靠的依据。

工作过程：参照图1—图4，本专利技术所述的4组转速信号进入故障检测报警切换装置，3组是在线测量转速信号，1组是备用转速信号，备用转速信号经过现场转速显示表后进入检测装置。故障检测报警切换装置输出3组转速信号至OVS控制系统，以保证机组超速保护控制系统的输入信号正常运行。一旦3组在线转速测量信号其中的一组发生异常，转速探头故障或控制线缆故障，此时故障检测报警切换装置通过内部检测比较报警触发电路，发光二极管导通后通过装置面板显示故障转速信号位置，此时可现场观察备用转速探头信号是否正常，确认正常后，可以通过装置面板的切换键直接将备用转速信号和故障报警的转速信号互切，在装置内部实现备用正常的转速信号切换至OVS控制系统，以保证机组超速保护控制系统正常工作，避免信号故障引发的机组误跳级保护的可能。

本方案通过对现场三组电磁阀加装线圈温度检测元件，阀芯位移量检测接近开关，执行机构故障检测报警装置可以实时检测三组电磁阀的控制电压，电流，线圈阻抗，线圈温度，阀芯位移等变量是否正常，一旦检测变量超出设定值，执行机构故障检测报警装置通过比较电路，报警驱动电路发出异常变量报警信息，为及时检修提高正确可靠的依据。

综上所述，本方案所述的一种汽动高炉鼓风机组超速保护控制系统故障检测，分类，报警及信号自切装置和控制方法。通过对控制系统的转速输入信号进行检测判断识别报警，并可实现在线备用信号切换的功能，充分保证控制系统输入信号连续工作的稳定运行。避免了机组误保护跳级机动作的可能。同时进一步通过对控制系统输出控制的执行机构包含的电磁阀组的电流，电压，线圈电阻，线圈温度，阀芯位置等多种变量的综合检测判断识别故障报警，提高了检修效率，为正确判断控制系统故障提供依据。

本方案所述的高炉鼓风机超速保护控制系统简称（OVS）包含机组就地3组转速探头，控制信号输入输出线缆，OVS控制器，OVS控制输入模块，OVS控制输出模块，现场3组液压电磁阀执行机构组成，转速探头将机组转速实测信号实时通过控制线缆送至OVS控制系统的输入模块，经过OVS控制器的检测，运算，比较等功能，一旦转速信号异常或超出设定值，OVS控制器立即输出控制信号给现场液压电磁阀执行单元，电磁阀失电动作，3取2保护停机。

本方案装置安装在风机超速保护控制系统输入及输出控制线路之间。本方案所述输入信号故障检测报警切换装置安装在机组转速探头输入信号与超速保护控制系统输入模块之间，其中有4组转速信号进入故障检测报警切换装置，3组是在线测量转速信号，1组是备用转速信号，备用转速信号经过现场转速显示表后进入检测装置。故障检测报警切换装置输出3组转速信号至OVS控制系统，以保证机组超速保护控制系统的输入信号正常运行。一旦3组在线转速测量信号发生异常，转速探头故障或控制线缆故障，此时故障检测报警切换装置通过内部检测比较报警触发电路，发光二极管导通后通过装置面板显示故障转速信号位置，此时可现场观察备用转速探头信号是否正常，确认正常，可以通过装置面板的切换键直接将备用转速信号和故障报警的转速信号互切，在装置内部实现备用正常的转速信号切换至OVS控制系统，以保证机组超速保护控制系统正常工作，避免信号故障引发的机组误跳级保护的可能。

本方案所述的执行机构故障报警装置安装在现场3组液压电磁阀执行机构输出信号控制线缆与OVS控制系统输出模块之间，其中液压电磁阀正常控制时通过OVS控制系统提供的24VDC电源来保证正常工作，执行机构故障报警装置在进行3组电磁阀控制信号输入输出功能之外，同时接受现场电磁阀的控制电流，线圈电阻，线圈温度，阀芯位移等多变量检测信号，其中执行机构电磁阀的线圈电流和阻抗是通过故障检测装置内部运算电路计算后的实测正常运行结果。电磁阀控制电压为24V,线圈阻抗出厂设计为250Ω，根据公式U=I*R，则电磁阀线圈电流为0.096A。通过对现场三组电磁阀 加装线圈温度检测元件，阀芯位移量检测接近开关，执行机构故障检测报警装置可以实时检测3组电磁阀的控制电压，电流，线圈阻抗，线圈温度，阀芯位移等变量是否正常，一旦检测变量超出设定值，故障检测报警装置通过比较电路，报警驱动电路发出异常变量报警信息，为及时检修提高正确可靠的依据。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (6)

1.一种高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警切换装置，其特征在于，所述报警切换装置包括转速探头组件、故障检测报警切换装置、OVS控制输入端，OVS控制器，OVS控制输出端，执行机构故障报警装置，温度位移检测组件、电磁阀组件、机组大轴转子以及转速探头安装支架；所述转速探头组件通过转速探头安装支架安装在机组大轴转子上端，所述转速探头组件通过控制线缆依次连接报警切换装置，OVS控制输入端、OVS控制器、OVS控制输出端、机构故障报警装置、电磁阀组件以及温度位移检测组件；故障检测报警切换装置的输出端与OVS控制输入端连接；OVS控制器分别OVS控制输入端和OVS控制输出端模块连接，OVS控制输出端与执行机构故障报警装置进行输入连接。

2.根据权利要求1所述的高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警切换装置，其特征在于，所述转速探头组件包括一个备用转速探头、第一转速探头、第二转速探头以及第三转速探头，其中第一转速探头、第二转速探头以及第三转速探头，作为机组正常转速测量输入信号通过控制线缆分别进入故障检测报警切换装置输入端。

3.根据权利要求2所述的高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警切换装置，其特征在于，所述装置还包括转速数显表，备用转速探头首先输入至转速数显表中进行现场转速显示后，再通过转速数显表的输出端将备用转速信号输入至故障检测报警切换装置中。

4.根据权利要求2所述的高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警切换装置，其特征在于，故障检测报警切换装置控制面板包含3组发光二极管D1﹑D2﹑D3报警灯，及3组故障切换按钮SK1﹑SK2﹑SK3。

5.根据权利要求2所述的高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警切换装置，其特征在于，所述温度位移检测组件包括第一温度位移检测元件、第二温度位移检测元件以及第三温度位移检测元件，所述电磁阀组件包括第一电磁阀、第二电磁阀以及第三电磁阀，执行机构故障报警装置分别与现场液压执行机构包含的第一电磁阀，第二电磁阀，第三电磁阀的控制端连接，其中第一电磁阀，第二电磁阀，第三电磁阀分别加装第一温度位移检测元件、第二温度位移检测元件以及第三温度位移检测元件，其中温度位移检测元件分别将3组电磁阀的线圈温度和阀芯位移检测信号送至执行机构故障报警装置中进行检测报警。

6.根据权利要求2所述的高炉鼓风机超速保护控制系统故障检测报警切换装置，其特征在于，第一转速探头、第二转速探头以及第三转速探头分别采集机组转速信号SE1，SE2，SE3再通过转换电压信号VA，VB，VC，再分别进入到运算比较报警触发电路IC1，IC2，IC3的输入端中，IC1，IC2，IC3的输出端分别通过转速信号故障切换继电回路后直接进入OVS控制系统输入端。

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