CN1255648C - 包括由电子电路保护的延时的锅炉安全装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于工业锅炉(CHA)的安全装置，所述安全装置包括机电式继电器(REn，RS)和至少一个分路继电器(RTn)，所述机电式继电器(REn，RS)串联连接以便形成一个机电式安全链(CH1)，而所述至少一个分路继电器(RTn)是常开的且并联安装到机电式继电器的之一(REn)上。所述分路继电器由自动装置(API)控制，以便在延时期间闭和。根据本发明，分路继电器(RTn)装备有一个触头，所述触头连接到电子电路(CEn)上，当所述分路继电器(RTn)闭合比延时更长的时间时，所述电子电路(CEn)使机电式继电器(RS)开路，所述机电式继电器(RS)串联安装在安全链中。由于所述安排，在自动装置出故障的情况下，延时由电子电路所保证，以便相对于装置确保保证令人满意的安全水平。

Description

包括由电子电路保护的延时的锅炉安全装置
技术领域
本发明涉及一种用于工业锅炉的安全装置，该装置包括连接成一种机电式安全链的若干继电器，以及至少一个通常是开路并与所述机电式继电器的其中之一并联的分路继电器，所述分路继电器由一个自动控制器控制，以便在延时期间闭合。
本发明尤其适用于包括用于生产，例如：水蒸汽或过热水的气体燃烧器的工业锅炉。这些锅炉都装有安全装置，所述安全装置位于安装在锅炉上的一个或多个传感器与一个或多个执行机构之间，并且当至少一个传感器检测出锅炉工作不正常时，通过执行机构触发锅炉停止运转。故障可能是过压、低水位或与燃烧器火焰有关的问题。每个传感器都是，例如：压敏开关，该传感器在230伏下提供交流电流，以便使串联在装置安全链中的相应的机电式继电器保持闭合。安全链是一种包括多个机电式继电器的电路，所述多个机电式继电器串联连接以便形成这样一个电路，所述电路在正常工作时闭合，而在传感器检测出故障时开路。执行机构可以是，例如：电磁阀，所述执行机构被设计成一旦不再由电源电路供电，就触发锅炉停止运转。因此，安全装置对每个传感器都包括一个继电器，所述继电器通过相应的电源电流保持闭合，并且当安全链闭路时将电力供给到执行机构。在不正常工作的情况下，传感器之一停止提供其电流，以便使安全链开路，这断开了来自执行机构的电力供给，以触发锅炉停止运行。
背景技术
某些传感器需每天进行测试，以确认在锅炉出现故障情况下，测试中的传感器使相应的继电器开路。这些测试是在运行期间进行的，并且相应的继电器必须开路，但不会引起锅炉停止运行。因此，把通常是开路的分路继电器与相应于测试中传感器的继电器并联连接。分路继电器通过一个自动控制器闭路一预定的延时，以便当传感器的继电器在测试期间开路时，安全链保持闭路。测试压敏开关在于，例如，临时闭合一个将装有压敏开关的室隔离的隔离阀，并增加室中的压力，以便确认当室中压力增加时安全链中相应的继电器开路。在关闭隔离阀时，分路继电器在延时持续期间被自动控制器闭合。压力增加造成传感器的继电器开路，但安全链由于分路继电器闭合而保持闭路。然后，打开隔离阀，以便通过使室返回常压而终止测试。因此，返回传感器环境中的常压使传感器的继电器闭路。然后，通过自动控制器解除延时，所述自动控制器命令分路继电器开路，所述分路继电器开路相应于返回到测试之前的原始状态。
延时产生的一个问题是它们只受自动控制器管理。因此，自动控制器工作不正常可以使安全链中的继电器在延时持续期间之外保持闭路。在这种情况下，相应的传感器被中断，因为如果它检测出故障，则由于其分路继电器闭合，所以传感器继电器开路不会造成安全链开路。因此，安全装置检测不出这种不正常工作，这种情况构成装置安全运行的主要危险。
发明概述
本发明的目的是弥补这些缺点。
为此，本发明在于提供一种用于锅炉的安全装置，所述装置包括若干机电式继电器和至少一个常开的分路继电器，所述若干机电式继电器串联连接形成一种机电式安全链，而所述至少一个常开分路继电器与所述机电式继电器之一并联连接并受自动控制器控制，以使其在延时持续期间闭合，所述装置的特征在于：所述分路继电器具有一连接到电子电路上的触头，并且所述电子电路在所述分路继电器闭合的持续时间超过所述延时持续时间时，控制串联连接在安全链中并且没有与所述分路继电器并联的机电式继电器开路。
在这种构造情况下，延时通过电子电路和通过自动控制器管理，以便保证装置令人满意的安全水平。
在本发明的一个特定实施例中，一种用于工业锅炉的安全装置包括若干机电式继电器，所述机电式继电器串联连接，以形成一个锅炉执行机构的电源电路，并且所述继电器之一由自动控制器控制，以便在接收延时开始指令时打开一段延时持续时间，所述装置的特征在于：一电子电路控制另一机电式继电器，所述另一机电式继电器也串联在所述电源电路中，并在接收所述延时开始指令时使所述另一机电式继电器开路所述延时持续时间。在这种安排下，还必须保证最少延时持续时间，如在投入使用之前所必须的最少初步清除持续时间。
在本发明的一个优选实施例中，由电子电路控制的继电器当用电子电路供电时闭合，否则开路。利用这种安排，在电子电路发生故障情况下，延时持续时间趋向于零，以便在这种情况下使安全链立即开路。这个特点进一步改善了延时管理系统的工作安全性。
在本发明的一个优选实施例中，各继电器和所述电子电路安装在一个印刷电路板形式的支承件上。利用这种安排，安全装置可以安装在一个紧凑的系统中，该紧凑系统被封闭在一个室内，所述室可以密封，以防操作人员改变其构造。
在本发明的另一个特定实施例中，电子电路包括一个PAL电路。利用这种安排，电子电路可以用较低的费用生产。
下面将参照附图更详细地说明本发明，所述附图作为非限制性实例示出本发明的一个实施例。
附图说明
图1是本发明的简略示图；
图2是本发明第一实施例的简略示图；
图3是本发明装置的电子电路的简略示图；及
图4是本发明第二实施例的简略示图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的安全装置连接到至少一个传感器PTn上和至少一个执行机构EVm上。传感器和执行机构一般安装在工业锅炉CHA中。在这个实例中，传感器PTn是一种压敏开关，它将电流In发送到安全装置DS，在这个实例中，所述安全装置DS被安装在一个电气设备柜AE中。当接收电流In时，安全装置将一个第二电流Jm发送到执行机构EVm，以便使执行机构保持在正常工作位置，在这个实例中，所述执行机构EVm是一个电磁阀。如果未接收到电流In，则安全装置DS命令继电器使执行机构EVm的电源电路开路，以便切断电流Jm并由此触发锅炉停止运行。电流In和Jm一般是230伏下的大功率交流电流。
图2十分简略地示出了安全装置DS的构造，它包括多个机电式继电器REn，串联连接以形成一个安全链CH1。每个继电器REn都由一相应传感器PTn供给的相应电流In保持闭合。安全链由此构成一个电路，该电路在正常运行时闭路，而当任何传感器PTn检测出一个故障时就立即开路。为了能定期检测传感器，将一个常开分路继电器RTn与传感器的继电器REn并联连接。分路继电器由一个自动控制器API控制，并从测试开始的一段延时持续时间内闭合。延时持续时间例如最多为30秒。当操作人员通过关闭相应隔离室CIn的隔离阀VIn并增加该室的压力而测试压敏开关PTn时，测试延时开始。隔离阀VIn一般装备有一个电触头，所述电触头连接到自动控制器API上，以便阀VIn一关闭就立即命令分路继电器RTn闭路。然后，分路继电器在延时持续时间一结束就立即根据自动控制器的指令开路。在自动控制器或分路继电器RTn工作不正常的情况下，分路继电器可以保持闭合一段时间，该时间超过延时持续时间。在这种情况下，相应的传感器被终止，因为如果它检测出故障，则由于它的分路继电器闭合，所以使其继电器开路将不会造成安全链开路。因此，这种不正常工作不能用安全链检测出来，这种情况构成安装操作安全的主要危险。
根据本发明，由自动控制器API控制的分路继电器RTn具有其延时，该延时由一个控制机电式继电器RS的电子电路CEn保证(secured)，所述机电式继电器RS与安全链CH1串联，以便如果继电器REn保持闭合一段超过延时持续时间的时间，使安全链CH1开路。电子电路具有一个输入E，该输入连接到分路继电器RTn的一个触头上，以便当检测出继电器RTn闭合时，它立即触发一个延时；如果继电器RTn在延时结束时仍然闭合，则它命令继电器RS开路。因此，电子电路CEn能与自动控制器API无关地并在检测超过延时持续时间时触发锅炉停止运行。根据本发明，由自动控制器API所控制的延时通过电子电路CEn保证，以便在延时管理方面实现多种硬件冗余。
以上以保证相应于传感器测试的延时为实例对这个实施例进行了说明，但该实施例也可以同等地应用于保证其它类似的延时。例如，在启动顺序期间，火焰传感器经受一个类似的延时，因为它必须在从供气到燃烧器开始最多5秒钟内检测燃烧器火焰的存在，否则，必须使锅炉或其起动器装置安全。
电路CEm可以采取各种不同的形式，例如，用若干受逻辑集成电路控制的电容器或电阻器，以便根据使电容器充电的时间来计数延时持续时间。
图3十分简略地示出了电子电路CEn的一个实施例，它包括一个逻辑集成电路CIL，该集成电路具有一个输入E和一个输出S，所述输入E连接分路继电器RTn的一个触头，而所述输出S用于如果输入E供电一段超过延时的时间，则命令继电器RS开路。所述逻辑集成电路连接到一个12伏直流电源上，并且还连接到一个电阻器R及电容器C1和C2上，用于控制电容器C1的充电，以便管理延时持续时间。在E处接收一个开始延时的指令时，逻辑集成电路开始电容器C1的充电。逻辑集成电路还具有一个输入，所述输入连接到电阻器R和电容器C1之间的一点V上，并且在电容器C1充电期间，当延时持续时间结束时该输入改变状态。因此，如果当延时结束时分路继电器RTn仍然闭合，则逻辑集成电路的输出S命令继电器RS开路。
有利的是，逻辑集成电路SIL可以利用例如一个PAL电路来实现。PAL电路在12V下工作，并且以低成本在输入通道和输出道之间产生逻辑算子。它们通过用电“燃烧”它们永久成形。
更具体地说，如果继电器RS由输出S供电，则它闭路，否则开路，因此，电路CEn的不正常工作触发继电器RS开路。因此，在电子电路中出现故障的情况下，延时持续时间趋向于零，以便在这种情况下即时使安全链开路。这个特点进一步改善了延时管理系统操作的安全。
在本发明的一个不同的实施例中，各种各样的电子电路和继电器在一个装有若干支承件的室中以印刷电路板形式集中在一起，所述各种电子电路和继电器焊接在印刷电路板上。这种室包括一个或多个印刷电路，形成电磁链的继电器安装在所述印刷电路上，其结果是各继电器不是通过硬接线逻辑相互连接，而是通过印刷电路的导电迹线相互连接。因此，各电路可以形成一个紧凑的组件，所述紧凑的组件被包含在一个室中，该室可以密封，以防操作人员改变其构造。有利的是，多个电路插入背板上的连接器中，所述背板还装备有提供与传感器和执行机构电气连接的连接器。
所述种类锅炉的启动要经过一个顺序，所述顺序也包括延时。例如，在锅炉启动之前，在完成初步清除燃烧室以便排空任何残留的气体之前，燃烧器一定不能点火。在初步清除顺序完成之前，必须防止电磁阀打开供气给燃烧器。这种启动顺序由一个自动控制器处理，所述自动控制器控制初步清除顺序，以便在初步清除顺序结束时命令供气电磁阀电源电路的继电器闭合。只是在相应于初步清除的最少延时持续时间之后才命令继电器闭合。自动控制器可以是基于微处理器的可编程自动控制器，或是一种装有控制顺序的伺服电机的“黑匣子”。
在保证安全链的一种类似方式中，本发明的装置可以在其启动顺序中具有延时，所述延时由一个或多个电子电路保证。为了管理初步清除延时，图4所示的自动控制器API管理一个延时，在这种情况下，所述延时是在它命令机电式链CA的继电器REm闭合之前必须过去的最少持续时间。这里保证的链CA是一个执行机构EVm的电源电路，所述执行机构EVm是例如：燃烧器供气电磁阀。
根据本发明，把开始初步清除延时的指令并联发送到自动控制器API和电子电路CEm中，所述初步清除延时在T处接收到。在接收指令开始延时时，电子电路CEm命令另一个机电式继电器RS开路最少的持续时间。结果，在自动控制器造成继电器REm过早闭合的不正常工作情况下，执行机构EVm不再供电，因为电源电路CA通过继电器RS保持开路，所述继电器RS受电子电路CEm控制。这里继电器RS构成一种启动授权继电器。
更具体地说，启动顺序包括构成各继电器必须运行的最少持续时间和最大持续时间的延时。因此，保证整个的这种启动顺序包括用多个电子电路来并行管理自动控制器的两种类型的延时。
管理这种初步清除延时的电子电路CEm，可以是，例如图3所示类型的电路，但受与上述不同的逻辑电路控制，所述初步清除延时是最少的持续时间。该电路使启动授权继电器RS在接收延时指令时保持开路，并在延时持续时间之后命令继电器闭合。
更具体地说，继电器RS当用输出S供电时闭合，否则开路，以便电路CEn工作不正常触发继电器RS开路。因此，在电子电路有故障的情况下，延时持续时间趋向于无限大，以便阻止燃烧器在这种情况下起动。这个特点进一步改善了延时管理系统的操作安全性。
显然，本发明的安全装置通过在所述延时管理方面提供不同的冗余，提供了一种改善的安全延时管理系统的安全水平。

Claims (5)

1.一种用于工业锅炉(CHA)的安全装置，所述装置包括机电式继电器(REn，RS)和至少一个常开的分路继电器(RTn)，所述机电式继电器(REn，RS)串联连接，以形成一机电式安全链(CH1)，而所述至少一个常开的分路继电器(RTn)与所述机电式继电器(REn)之一并联，并受自动控制器(API)的控制，以便它闭路一段延时持续时间，所述安全装置的特征在于：所述分路继电器(RTn)具有一连接到电子电路(CEn)上的触头，并且在所述分路继电器(RTn)闭合的持续时间超过所述延时持续时间时，所述电子电路(CEn)控制一串联连接在安全链中并且没有与所述分路继电器并联的机电式继电器(RS)开路。
2.一种用于工业锅炉(CHA)的安全装置，所述装置包括机电式继电器(REm，RS)，所述机电式继电器(REm，RS)串联连接，以形成锅炉执行机构(EVm)的电源电路(CA)，并且所述继电器之一(REm)由一自动控制器控制，以便在接收延时开始指令时，开路一段延时持续时间，所述安全装置的特征在于：电子电路(CEm)控制也串联在所述电源电路(CA)中的另一机电式继电器(RS)并在接收所述延时开始指令时立即使所述另一机电式继电器(RS)开路所述延时持续时间。
3.根据权利要求1的装置，其中当由电子电路供电时，所述由电子电路(CEn)控制的继电器(RS)闭合，否则开路。
4.根据权利要求1-3之一的安全装置，其中所述继电器(REn，REm，RS)和所述电子电路(CEn，CEm)都安装在一个印刷电路板形式的支承件上。
5.根据权利要求1-3之一的安全装置，其中所述电子电路(CEn，CEm)包括PAL电路。
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