CN115407741A - 蒸汽锅炉安全联锁检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸汽锅炉检测技术领域，是一种蒸汽锅炉安全联锁检测装置及检测方法，前者包括控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元、输入输出单元，输入输出单元分别与控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元连接，装置中间继电器线圈与控制单元连接，微安信号发射单元分别与控制单元和输入输出单元连接，控制单元分别与装置中间继电器、微安信号发射单元和输入输出单元连接。本发明能对蒸汽锅炉的自动化仪表信号链路、PLC模拟量通道进行检查，提升了自检工作效率；能对点火、主火、熄火安全时间进行检查，完成蒸汽锅炉的自检；能对蒸汽锅炉PLC进行模拟点炉，期间通过干涉各类信号进行程序试错，提高了锅炉的运行时率。

Description

蒸汽锅炉安全联锁检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种蒸汽锅炉检测技术领域，是一种蒸汽锅炉安全联锁检测装置及检测方法。

背景技术

油田注汽锅炉（蒸汽锅炉）是高温高压设备，运行中安全监控依托于PLC控制，当仪表长时间处于高温高压工作状态下会加速元器件的老化，导致出现故障，造成停炉。有些则仪表出现故障虽不会停炉，但会留下难以发现的安全隐患。目前检查手段为在发现问题后才进行检查，没有有效的提前预防性的批量检测手段，检查效率低。

同时根据集团公司关于燃烧器安全检测要求，每年都要对燃烧器及安全连锁保护装置进行检测。其中燃烧器控制类程序的安全检查步骤最为关键，所以检查耗时也最长，检查效率较低；其他部分安全检测项目还需借助有检测资质单位的设备才能进行检测，造成公司自检自查难度加大。

发明内容

本发明提供了一种蒸汽锅炉安全联锁检测装置及检测方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有蒸汽锅炉存在的没有相应的检测装置，导致检测效率低的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种蒸汽锅炉安全联锁检测装置，包括控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元、输入输出单元、显示单元和电源；

输入输出单元分别与控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元连接，接入信号至控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元，及输出控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元输出的信号；

装置中间继电器线圈与控制单元连接，装置中间继电器常闭触点与输入输出单元连接，用于模拟火焰熄灭信号；

微安信号发射单元分别与控制单元和输入输出单元连接，用于模拟微安信号；

控制单元分别与装置中间继电器、微安信号发射单元和输入输出单元连接，用于产生各类信号，并进行蒸汽锅炉安全联锁检测；

显示单元分别与控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元连接，用于显示各类信息；

电源为控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元、输入输出单元、显示单元供电。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述输入输出单元包括开开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、微安信号输入模块、微安信号输出模块、现场设备接口模块和备用接口模块，开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块均与控制单元连接，微安信号输入模块和微安信号输出模块均与微安信号发射单元连接，备用接口模块和现场设备接口模块均分别与控制单元和装置中间继电器常闭触点连接。

上述还包括箱体和箱盖，箱体和箱盖铰接在一起，在箱体内设有控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元和输入输出单元，在箱体上侧面设有开关量输出插座、模拟量输入插座、模拟量输出插座、微安信号输入插座、微安信号输出插座、现场设备接口插座、备用接口插座和显示单元。

上述还包括串口通讯插座、以太网通讯插座和外接电源插头，串口通讯插座、以太网通讯插座设置在箱体的上侧面，外接电源插头设置在箱体的一侧，串口通讯插座和以太网通讯插座均与控制单元连接，外接电源插头与电源连接。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种蒸汽锅炉安全联锁检测装置的检测方法，确定检测内容，根据所选检测内容接入信号，进行所选检测内容的检测，其中检测内容包括检测点火、主火、熄火安全时间、检测火焰放大器、检测PLC模拟量输入通道、检测仪表信号传输链路和点炉步骤试错，具体包括：

若检测点火、主火、熄火安全时间，则通过输入输出单元将装置中间继电器常闭触点的两端分别与火焰监测器信号线和锅炉火焰信号分析单元连接，并根据点火阶段、主火阶段和熄火阶段的运行原理，将对应的信号通过输入输出单元接入至控制单元，控制单元控制装置中间继电器常闭触点断开，实现点火、主火、熄火安全时间检测；

若检测火焰放大器，则通过输入输出单元将被检火焰放大器火焰信号线与微安信号发射单元连接，通过输入输出单元将火焰放大器反馈信号接至控制单元，微安信号发射单元输出模拟微安信号，根据火焰放大器的反馈信号实现火焰放大器检测；

若检测PLC模拟量输入通道，则通过输入输出单元将控制单元分别与蒸汽锅炉PLC通道输入端口和蒸汽锅炉PLC通讯接口连接，控制单元输出锅炉PLC通道模拟信号，实现PLC模拟量输入通道检测；

若检测仪表信号传输链路，则通过输入输出单元将蒸汽锅炉PLC模拟量输出端口、开关量输出端口、开关量输入端口、蒸汽锅炉的仪表信号均接至控制单元，实现仪表信号传输链路检测；

若点炉步骤试错，则通过输入输出单元将蒸汽锅炉PLC模拟量输入端口、模拟量输出端口、开关输入端口、开关输出端口均与控制单元连接，实现点炉步骤试错检测。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述检测点火、主火、熄火安全时间，包括：

检测点火安全时间，将蒸汽锅炉点火变压器中间继电器反馈信号和延长引燃中间继电器反馈信号通过现场设备接口插座接入控制单元，接着测量点火变压器开始点火，延长引燃中间继电器开始带电，点火安全时间为延长引燃中间继电器开始带电至延长引燃中间继电器的断开之间的时间间隔；

检测主火安全时间，通过备用接口模块将装置中间继电器常闭触点的两端分别与火焰监测器信号线和锅炉火焰信号分析单元连接，通过现场设备接口模块将主火燃料控制阀中间继电器信号接入控制单元，正常蒸汽锅炉点火燃烧至主火阶段，控制单元控制装置中间继电器常闭触点断开，模拟火焰熄灭，测量从装置中间继电器常闭触点断开开始，至主火燃料控制阀中间继电器断开的时间间隔；

检测熄火安全时间，通过备用接口模块将装置中间继电器常闭触点的两端分别与火焰监测器信号线和锅炉火焰信号分析单元连接，通过现场设备接口模块将主火燃料控制阀中间继电器信号接入控制单元，正常锅炉点火燃烧至主燃料控制阀都打开的阶段后，控制单元控制装置中间继电器常闭触点断开，模拟火焰熄灭，测量从装置中间继电器常闭触点断开开始，至主燃料控制阀中间继电器断开的时间间隔。

本发明能对蒸汽锅炉的自动化仪表信号链路、PLC模拟量通道进行快速、批量的检查，极大的提升了自检工作效率；能对点火、主火、熄火安全时间进行检查，完成蒸汽锅炉的自检；能对蒸汽锅炉PLC进行模拟点炉，期间通过干涉各类信号进行程序试错，保障点炉程序无漏洞，提高了注汽锅炉的运行时率。

附图说明

附图1为本发明装置的电路结构示意图。

附图2为本发明装置的立体结构示意图。

附图中的编码分别为：1为箱体，2为箱盖，3为开关量输入插座，4为开关量输出插座，5为模拟量输入插座，6为模拟量输出插座，7为微安信号输入插座，8为微安信号输出插座，9为现场设备接口插座，10为备用接口插座，11为显示单元，12为串口通讯插座，13为以太网通讯插座，14为外接电源插头。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1所示，本发明实施例公开了一种蒸汽锅炉安全联锁检测装置，包括控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元、输入输出单元、显示单元11和电源；

输入输出单元分别与控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元连接，接入信号至控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元，及输出控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元输出的信号；

装置中间继电器线圈与控制单元连接，装置中间继电器常闭触点与输入输出单元连接，用于模拟火焰熄灭信号；

微安信号发射单元分别与控制单元和输入输出单元连接，用于模拟微安信号；这里微安信号发射单元可为微安信号发射器；

控制单元分别与装置中间继电器、微安信号发射单元和输入输出单元连接，用于产生各类信号，并进行蒸汽锅炉安全联锁检测；

显示单元11分别与控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元连接，用于显示各类信息；

电源为控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元、输入输出单元、显示单元11供电。

本发明能通过输入输出单元接入各种检测需要的信号或设备至控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元，再通过控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元实现蒸汽锅炉安全联锁检测，从而实现了蒸汽锅炉的自检能力，有效降低工作人员的劳动强度。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

如附图1所示，所述输入输出单元包括开开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、微安信号输入模块、微安信号输出模块、现场设备接口模块和备用接口模块，开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块均与控制单元连接，微安信号输入模块和微安信号输出模块均与微安信号发射单元连接，备用接口模块和现场设备接口模块均分别与控制单元和装置中间继电器常闭触点连接。

上述开开关量输入模块和开关量输出模块用于输入或输出开关量信号；模拟量输入模块和模拟量输出模块用于输入或输出模拟量信号；微安信号输入模块和微安信号输出模块用于输入或输出微安信号；现场设备接口模块用于现场连接各类电磁阀、点火变压器继电器、火焰放大器有火反馈信号插座等；备用接口模块用于将装置中间继电器常闭触点与火焰放大器火焰信号线的连接。

如附图2所示，还包括箱体1和箱盖2，箱体1和箱盖2铰接在一起，在箱体1内设有控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元和输入输出单元，在箱体1上侧面设有开关量输入插座3，开关量输出插座4、模拟量输入插座5、模拟量输出插座6、微安信号输入插座7、微安信号输出插座8、现场设备接口插座9、备用接口插座10和显示单元11。

上述开关量输入插座3，开关量输出插座4、模拟量输入插座5、模拟量输出插座6、微安信号输入插座7、微安信号输出插座8、现场设备接口插座9、备用接口插座10均与对应的输入/输出模块连接。

如附图2所示，还包括串口通讯插座12、以太网通讯插座13和外接电源插头14，串口通讯插座12、以太网通讯插座13设置在箱体1的上侧面，外接电源插头14设置在箱体1的一侧，串口通讯插座12和以太网通讯插座13均与控制单元连接，外接电源插头14与电源连接。

上述串口通讯插座12、以太网通讯插座13用于控制单元与外部设备进行通信，实现数据交换；外接电源插头14用于对电源进行充电。

实施例2：本发明实施例公开了一种蒸汽锅炉安全联锁检测装置，确定检测内容，根据所选检测内容接入信号，进行所选检测内容的检测，其中检测内容包括检测点火、主火、熄火安全时间、检测火焰放大器、检测PLC模拟量输入通道、检测仪表信号传输链路和点炉步骤试错，具体包括：

（一）若检测点火、主火、熄火安全时间，包括：1、检测点火安全时间，将蒸汽锅炉点火变压器中间继电器反馈信号和延长引燃中间继电器反馈信号通过现场设备接口插座9接入控制单元，接着测量点火变压器开始点火，延长引燃中间继电器开始带电，点火安全时间为延长引燃中间继电器开始带电至延长引燃中间继电器的断开之间的时间间隔，控制单元获得点火安全时间后控制显示单元11进行显示；2、检测主火安全时间，则通过备用接口模块将装置中间继电器常闭触点的两端分别与火焰监测器信号线和锅炉火焰信号分析单元（可为火焰放大器）连接，通过现场设备接口模块将主火燃料控制阀中间继电器信号接入控制单元，正常蒸汽锅炉点火燃烧至主火阶段，控制单元控制装置中间继电器常闭触点断开（该过程可为工作人员通过显示单元11向控制单元发送模拟指令），模拟火焰熄灭，测量从装置中间继电器常闭触点断开开始，至主火燃料控制阀中间继电器断开的时间间隔，控制单元获得主火安全时间后控制显示单元11进行显示；3、检测熄火安全时间，则通过备用接口模块将装置中间继电器常闭触点的两端分别与火焰监测器信号线和锅炉火焰信号分析单元连接，通过现场设备接口模块将主火燃料控制阀中间继电器信号接入控制单元，正常锅炉点火燃烧至主燃料控制阀都打开的阶段后，控制单元控制装置中间继电器常闭触点断开（该过程可为工作人员通过显示单元11向控制单元发送模拟指令），模拟火焰熄灭，测量从装置中间继电器常闭触点断开开始，至主燃料控制阀中间继电器断开的时间间隔，控制单元获得熄火安全时间后控制显示单元11进行显示；

（二）若检测火焰放大器，则通过微安信号输出模块将被检火焰放大器火焰信号线与微安信号发射单元连接，通过现场设备接口模块将火焰放大器反馈信号接至控制单元，在显示单元11上调整微安输出值至厂家正常火焰放大器相同的微安值，微安信号发射单元输出该模拟微安信号至火焰放大器，通过火焰放大器的反馈信号，检测在同样正常的有火和熄火信号下，火焰放大器否能正常判断有火和熄火信号，并通过显示单元11进行结果显示；

（三）若检测PLC模拟量输入通道，则通过模拟量输出模块将控制单元与蒸汽锅炉PLC通道输入端口连接，通过模拟量输入模块将蒸汽锅炉PLC通讯接口与控制单元连接，控制单元输出发出模拟的4至20mA电流信号至蒸汽锅炉PLC模拟量输入端口，再通过蒸汽锅炉PLC通讯接口反馈读回通过蒸汽锅炉PLC采集的所有通道的信号至控制单元，控制单元将发出的检测信号和蒸汽锅炉反馈的信号进行对比，批量的检测PLC模拟量输入通道（6种检查措施），并将检查结果显示在显示单元11上；

本装置程序设计有6种信号检查措施：

（1）模拟信号阶梯式上升（4至20mA）；

（2）模拟信号阶梯式下降（204至4mA）；

（3）信号输出与输入延迟时间（信号发送与反馈的延迟时间）；

（4）信号输出与输入的误差检查（发送和接收同一毫安值的误差大小）；

（5）稳定信号下的跳变监测（检测在一段时间内模拟量信号短时间内大幅上升或下降的次数）；

（6）开关量输入通道信号的检查（本装置模拟开关量信号至锅炉开关量输入端子，检查端子信号接收是否正常）；

（四）若检测仪表信号传输链路，则通过模拟量输入模块将蒸汽锅炉PLC模拟量输出端口与控制单元连接，通过开关量输出模块将蒸汽锅炉PLC开关量输入端口与控制单元连接，通过开开关量输入模块将蒸汽锅炉PLC开关量输出端口与控制单元连接，通过模拟量输入模块将蒸汽锅炉的仪表信号接入控制单元，可针对现场每条仪表链路检查反馈的4至20mA信号是否跳变和断线，开关量信号链路检查是否通断正常；

（五）若点炉步骤试错，则控制单元通过模拟量输出模块发出模拟的4至20mA电流信号传输给蒸汽锅炉PLC模拟量输入端口，通过模拟量输入模块将蒸汽锅炉PLC模拟量输出端口信号传输给控制单元，控制单元通过开关量输出模块发出开关信号传输给蒸汽锅炉PLC开关输入端口，控制单元通过开开关量输入模块将接收的蒸汽锅炉PLC输出的开关信号传输给控制单元，从而可以在现场不启用真实设备的情况下对锅炉PLC进行模拟点炉。在模拟点炉期间，可对发给蒸汽锅炉PLC的模拟信号进行信号干涉（9项干涉内容），检查锅炉PLC在这种干涉的极端信号面前是否能保护锅炉正常运行或停炉；

（1）开关量输入信号的不正常开启和中断；

（2）开关量输出信号的不正常开启和中断；

（3）模拟量输入信号的不正常跳变；

（4）模拟量输入信号的不正常上升和下降；

（5）模拟量输入信号的不正常断开；

（6）模拟量输出信号的不正常跳变；

（7）模拟量输出信号的不正常上升和下降；

（8）模拟量输出信号的不正常断开。

综上本发明能对蒸汽锅炉的自动化仪表信号链路、PLC模拟量通道进行快速、批量的检查，极大的提升自检工作效率；能对点火、主火、熄火安全时间进行检查，完成蒸汽锅炉的自检；能对蒸汽锅炉PLC进行模拟点炉，期间通过干涉各类信号进行程序试错，保障点炉程序无漏洞，提高了注汽锅炉的运行时率。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (6)

1.一种蒸汽锅炉安全联锁检测装置，其特征在于，包括控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元、输入输出单元、显示单元和电源；

输入输出单元分别与控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元连接，接入信号至控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元，及输出控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元输出的信号；

装置中间继电器线圈与控制单元连接，装置中间继电器常闭触点与输入输出单元连接，用于模拟火焰熄灭信号；

微安信号发射单元分别与控制单元和输入输出单元连接，用于模拟微安信号；

控制单元分别与装置中间继电器、微安信号发射单元和输入输出单元连接，用于产生各类信号，并进行蒸汽锅炉安全联锁检测；

显示单元分别与控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元连接，用于显示各类信息；

电源为控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元、输入输出单元、显示单元供电。

2.根据权利要求1所述的蒸汽锅炉安全联锁检测装置，其特征在于，所述输入输出单元包括开开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、微安信号输入模块、微安信号输出模块、现场设备接口模块和备用接口模块，开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块均与控制单元连接， 微安信号输入模块和微安信号输出模块均与微安信号发射单元连接，备用接口模块和现场设备接口模块均分别与控制单元和装置中间继电器常闭触点连接。

3.根据权利要求1或2所述的蒸汽锅炉安全联锁检测装置，其特征在于，还包括箱体和箱盖，箱体和箱盖铰接在一起，在箱体内设有控制单元、装置中间继电器、微安信号发射单元和输入输出单元，在箱体上侧面设有开关量输出插座、模拟量输入插座、模拟量输出插座、微安信号输入插座、微安信号输出插座、现场设备接口插座、备用接口插座和显示单元。

4.根据权利要求3所述的蒸汽锅炉安全联锁检测装置，其特征在于，还包括串口通讯插座、以太网通讯插座和外接电源插头，串口通讯插座、以太网通讯插座设置在箱体的上侧面，外接电源插头设置在箱体的一侧，串口通讯插座和以太网通讯插座均与控制单元连接，外接电源插头与电源连接。

5.一种蒸汽锅炉安全联锁检测装置的检测方法，其特征在于，确定检测内容，根据所选检测内容接入信号，进行所选检测内容的检测，其中检测内容包括检测点火、主火、熄火安全时间、检测火焰放大器、检测PLC模拟量输入通道、检测仪表信号传输链路和点炉步骤试错，具体包括：

若检测点火、主火、熄火安全时间，则通过输入输出单元将装置中间继电器常闭触点的两端分别与火焰监测器信号线和锅炉火焰信号分析单元连接，并根据点火阶段、主火阶段和熄火阶段的运行原理，将对应的信号通过输入输出单元接入至控制单元，控制单元控制装置中间继电器常闭触点断开，实现点火、主火、熄火安全时间检测；

若检测火焰放大器，则通过输入输出单元将被检火焰放大器火焰信号线与微安信号发射单元连接，通过输入输出单元将火焰放大器反馈信号接至控制单元，微安信号发射单元输出模拟微安信号，根据火焰放大器的反馈信号实现火焰放大器检测；

若检测PLC模拟量输入通道，则通过输入输出单元将控制单元分别与蒸汽锅炉PLC通道输入端口和蒸汽锅炉PLC通讯接口连接，控制单元输出锅炉PLC通道模拟信号，实现PLC模拟量输入通道检测；

若检测仪表信号传输链路，则通过输入输出单元将蒸汽锅炉PLC模拟量输出端口、开关量输出端口、开关量输入端口、蒸汽锅炉的仪表信号均接至控制单元，实现仪表信号传输链路检测；

若点炉步骤试错，则通过输入输出单元将蒸汽锅炉PLC模拟量输入端口、模拟量输出端口、开关输入端口、开关输出端口均与控制单元连接，实现点炉步骤试错检测。

6.根据权利要求5所述的蒸汽锅炉安全联锁检测装置的检测方法，其特征在于，所述检测点火、主火、熄火安全时间，包括：

检测点火安全时间，将蒸汽锅炉点火变压器中间继电器反馈信号和延长引燃中间继电器反馈信号通过现场设备接口插座接入控制单元，接着测量点火变压器开始点火，延长引燃中间继电器开始带电，点火安全时间为延长引燃中间继电器开始带电至延长引燃中间继电器的断开之间的时间间隔；

检测主火安全时间，通过备用接口模块将装置中间继电器常闭触点的两端分别与火焰监测器信号线和锅炉火焰信号分析单元连接，通过现场设备接口模块将主火燃料控制阀中间继电器信号接入控制单元，正常蒸汽锅炉点火燃烧至主火阶段，控制单元控制装置中间继电器常闭触点断开，模拟火焰熄灭，测量从装置中间继电器常闭触点断开开始，至主火燃料控制阀中间继电器断开的时间间隔；

检测熄火安全时间，通过备用接口模块将装置中间继电器常闭触点的两端分别与火焰监测器信号线和锅炉火焰信号分析单元连接，通过现场设备接口模块将主火燃料控制阀中间继电器信号接入控制单元，正常锅炉点火燃烧至主燃料控制阀都打开的阶段后，控制单元控制装置中间继电器常闭触点断开，模拟火焰熄灭，测量从装置中间继电器常闭触点断开开始，至主燃料控制阀中间继电器断开的时间间隔。

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