CN211503993U - 一种在线监测汽轮机阀门lvdt冗余功能的试验装置 - Google Patents

Abstract

一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置，涉及发电机组汽轮机控制领域，解决冗余结构LVDT任一组故障无法及时发现引起安全隐患问题；包括数据采集装置、数据计算装置、继电器、人机接口、第一支LVDT、第二支LVDT；数据采集装置与数据计算装置连接，继电器与数据计算装置连接，第一支LVDT与第二支LVDT分别与继电器连接；人机接口与数据计算装置连接；LVDT采用6线制交流型号线性可变差动变压器，包括初级线圈、两个次级线圈以及铁芯；继电器包括两个以上常闭触点，LVDT线圈中至少串联一个常闭触点；该装置能够在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能，及时发现发生故障LVDT，结构简单、效率高。

Description

一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置

技术领域

本实用新型涉及发电机组汽轮机控制领域，尤其涉及一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置。

背景技术

随着我国电力工业迅猛发展，新建火电机组单机容量和参数等级不断提升，火电机组热工装置的可靠性对机组的安全稳定运行有着决定性作用。汽轮机的调节阀门起着稳定转速、控制负荷的关键作用，LVDT(Linear Variable Differential Transformer，线性可变差动变压器)作为汽轮机调节阀门的反馈，一般为冗余配置，冗余配置的好处在于可以有效的保证系统的可靠性。

但是由于冗余结构的存在，两支LVDT位移传感器中任一支发生故障后，汽轮机阀门仍然能正常控制，发电机组正常运行，且一般巡检中无法及时发现LVDT位移传感器已经发生故障，这就导致了安全隐患的存在，当另一支LVDT位移传感器再次出现故障时，该阀门将失去正常的控制手段。因此为了消除安全隐患，寻找一种可以在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置具有重要的意义。

现有技术中，授权公告号为CN206177232U的中国实用新型专利，《一种汽轮机阀门的行程测量装置及行程监控系统》中公开了一种汽轮机阀门的行程测量装置及行程监控系统。所述行程测量装置包括与汽轮机阀门引出杆连接的第一LVDT位移传感器、第二LVDT位移传感器和第三LVDT位移传感器，其中所述第一LVDT位移传感器安装在所述汽轮机阀门的防转杆侧，所述第二LVDT位移传感器和所述第三LVDT位移传感器平行安装在所述汽轮机阀门LVDT连杆侧的焊接上。

上述实用新型专利通过设置LVDT位移传感器的三重冗余结构，提高了LVDT位移传感器的可靠性。但是仍未解决汽轮机阀门冗余结构LVDT位移传感器中的任一组出现故障而无法及时发现引起的安全隐患问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于汽轮机阀门冗余结构LVDT位移传感器中的任一组出现故障而无法及时发现引起的安全隐患问题。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的。

一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置，包括数据采集装置、数据计算装置、多个继电器、人机接口、第一支LVDT、第二支LVDT；所述的数据采集装置与数据计算装置连接，所述的继电器与数据计算装置连接，所述的第一支LVDT、第二支LVDT分别与对应的继电器连接，所述的每个继电器至少包括1个常闭触点；所述的人机接口与数据计算装置连接；所述的LVDT采用6线制交流型号线性可变差动变压器，包括一个初级线圈、两个次级线圈，所述的第一继电器的常闭触点串联于第一支LVDT的初级线圈，所述的第二继电器、第三继电器的常闭触点分别串联于第一支LVDT的两个次级线圈；所述的第四继电器的常闭触点串联于第二支LVDT的初级线圈，所述的第五继电器、第六继电器的常闭触点分别串联于第二支LVDT的两个次级线圈。

本实用新型的装置能够在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能，及时发现发生故障的LVDT位移传感器，装置的连接结构简单、效率高，可工业化生产。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的数据计算装置还包括减法器与比较器，所述的数据采集装置与所述的减法器连接，所述的减法器与比较器连接，所述的继电器分别与比较器连接，所述的人机接口与所述的比较器连接。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置还包括显示接口，所述的显示接口与数据计算装置的比较器连接。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的数据采集装置采用高速A/D采样芯片AD7190。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的数据采集装置、数据计算装置之间采用光纤连接。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的LVDT采用3线制交流型号线性可变差动变压器。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的继电器采用低功耗的高频继电器。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的比较器采用比较放大器LM339。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述的显示接口连接LED或LCD显示屏。

本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型的装置能够在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能，及时发现发生故障的LVDT位移传感器，装置的连接结构简单、效率高，可工业化生产。

(2)本实用新型的装置的比较器采用比较放大器LM339，LM339的VCC电压范围宽，输出端电位可灵活方便地选用；差动输入电压范围很大，电压失调小，共模范围非常大，对比较信号源的内阻限制很宽。

(3)本实用新型的装置的数据采集装置采用高速A/D采样芯片AD7190，AD7190片内噪声增益低，可直接输入小信号。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置的结构图；

图2是本实用新型实施例一的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置的改进结构图；

图3是本实用新型实施例二的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置的结构图；

图4是本实用新型实施例的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置的主用LVDT的结构图；

图5是本实用新型实施例的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置的第二支LVDT的结构图；

图6是本实用新型实施例一的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置的使用步骤流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1、图4和图5所示，一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置，包括数据采集装置、数据计算装置、多个继电器、人机接口、第一支LVDT、第二支LVDT；所述的数据采集装置与数据计算装置连接，所述的继电器与数据计算装置连接，所述的第一支LVDT、第二支LVDT分别与对应的继电器连接，所述的每个继电器至少包括1个常闭触点；所述的人机接口与数据计算装置连接；所述的LVDT采用6线制交流型号线性可变差动变压器，包括一个初级线圈、两个次级线圈，所述的第一继电器的常闭触点串联于第一支LVDT的初级线圈，所述的第二继电器、第三继电器的常闭触点分别串联于第一支LVDT的两个次级线圈；所述的第四继电器的常闭触点串联于第二支LVDT的初级线圈，所述的第五继电器、第六继电器的常闭触点分别串联于第二支LVDT的两个次级线圈。

所述的数据采集装置、数据计算装置之间采用光纤连接以保证两者之间数据的传输速度。所述的数据采集装置采用高速A/D采样芯片AD7190，AD7190片内噪声增益低，可直接输入小信号。所述的数据计算装置采用CPU、单片机或FPGA。所述的继电器采用低功耗的高频继电器。

本实施例中所述的LVDT也可以采用3线制交流型号线性可变差动变压器。

如图2所示，所述的数据计算装置还包括减法器和比较器，所述的数据采集装置与减法器连接，所述的减法器与比较器连接，所述的继电器分别与比较器连接，所述的人机接口与比较器连接。所述的比较器采用比较放大器LM339，LM339的VCC电压范围宽，输出端电位可灵活方便地选用；差动输入电压范围很大，电压失调小，共模范围非常大，对比较信号源的内阻限制很宽。

所述的数据采集装置采集试验前第一支LVDT与第二支LVDT的位移反馈信号值F、F’，试验前的机组负荷值Pw。

通过人机接口设置比较器的位移变化阈值K1、阀门压力变化阈值K2、机组负荷变化阈值K3。

将位移反馈信号值F、F’送入数据计算装置的减法器中做差后取绝对值得到|F-F’|，将|F-F’|送入比较器与比较器的位移变化阈值K1进行比较，若|F-F’|≥K1，则判定LVDT反馈存在问题、设备存在隐患，此时不能进行试验，避免造成阀门出现异常动作。

(1)若|F-F’|＜K1，且机组负荷稳定时或机组处于停机状态时，可以进行试验，此时触发串联于第一支LVDT的初级线圈的第一继电器的常闭触点R1，使其处于断开状态，则第一支LVDT位移反馈信号值F反馈丢失；若阀门冗余功能正常，则阀门不动作，门前、门后的压力以及机组负荷值均保持稳定状态；此时，数据采集装置采集阀门的门前压力P、阀门的门后压力P’以及试验后的机组负荷值Pw’，将P’以及Pw’送入减法器分别与P以及Pw做差后取绝对值，得到|P-P’|信号和|Pw-Pw’|信号。

将|P-P’|信号和|Pw-Pw’|信号送入比较器，与比较器的阀门压力变化阈值K2、机组负荷变化阈值K3进行比较：

1)若|P-P’|＜K2且|Pw-Pw’|＜K3，则证明第二支LVDT处于正常状态；

2)若|P-P’|≥K2或|Pw-Pw’|≥K3，则证明第二支LVDT处于故障状态。

(2)重复上述步骤，分别触发串联于第一支LVDT的两个次级线圈的第二继电器、第三继电器的常闭触点R2或R3，使其处于断开状态，对R2或R3进行试验。

(3)按照(1)、(2)所述的步骤，对第二支LVDT进行在线试验。

实施例二

如图3所示，本实施例的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置与实施例一的区别在于，所述的在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置还包括显示接口，所述的显示接口与数据计算装置的比较器连接；所述的显示接口连接LED或LCD显示屏。试验过程中有故障，则在显示屏中报警；若试验正常进行，则在显示屏中显示试验正常。

所述的在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置的试验步骤如下：

步骤一：参数采集与设置；具体为：

所述的数据采集装置采集试验前第一支LVDT与第二支LVDT的位移反馈信号值F、F’，试验前的机组负荷值Pw；通过人机接口设置比较器的位移变化阈值K1、阀门压力变化阈值K2、机组负荷变化阈值K3。

步骤二：检查位移反馈信号是否正常；具体为：

将位移反馈信号值F、F’送入数据计算装置的减法器中做差后取绝对值得到|F-F’|，将|F-F’|送入比较器与比较器的位移变化阈值K1进行比较，若|F-F’|≥K1，则判定LVDT反馈存在问题、设备存在隐患，此时不能进行试验，避免造成的阀门出现异常动作。

步骤三：对第一支LVDT进行在线试验；具体为：

(1)若|F-F’|＜K1，且机组负荷稳定时或机组处于停机状态时，可以进行试验，此时触发串联于第一支LVDT的初级线圈的第一继电器的常闭触点R1，使其处于断开状态，则第一支LVDT位移反馈信号值F反馈丢失；若阀门冗余功能正常，则阀门不动作，门前、门后的压力以及机组负荷值均保持稳定状态；此时，数据采集装置采集阀门的门前压力P、阀门的门后压力P’以及试验后的机组负荷值Pw’，将P’以及Pw’送入减法器分别与P以及Pw做差后取绝对值，得到|P-P’|信号和|Pw-Pw’|信号。

将|P-P’|信号和|Pw-Pw’|信号送入比较器，与比较器的阀门压力变化阈值K2、机组负荷变化阈值K3进行比较：

1)若|P-P’|＜K2且|Pw-Pw’|＜K3，则证明第二支LVDT处于正常状态；

2)若|P-P’|≥K2或|Pw-Pw’|≥K3，则证明第二支LVDT处于故障状态。

(2)重复上述步骤，分别触发串联于第一支LVDT的两个次级线圈的第二继电器、第三继电器的常闭触点R2或R3，使其处于断开状态，对R2或R3进行试验。

步骤四：对第二支LVDT进行在线试验。具体为：

重复上述步骤，对第二支LVDT进行在线试验。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置，其特征在于，包括数据采集装置、数据计算装置、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、人机接口、第一支LVDT、第二支LVDT；所述的数据采集装置与数据计算装置连接，所述的继电器与数据计算装置连接，所述的第一支LVDT、第二支LVDT分别与对应的继电器连接，每个所述的继电器至少包括1个常闭触点；所述的人机接口与数据计算装置连接；所述的LVDT采用6线制交流型号线性可变差动变压器，包括一个初级线圈、两个次级线圈，所述的第一继电器的常闭触点串联于第一支LVDT的初级线圈，所述的第二继电器、第三继电器的常闭触点分别串联于第一支LVDT的两个次级线圈；所述的第四继电器的常闭触点串联于第二支LVDT的初级线圈，所述的第五继电器、第六继电器的常闭触点分别串联于第二支LVDT的两个次级线圈。

2.根据权利要求1所述的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置，其特征在于，所述的数据计算装置还包括减法器与比较器，所述的数据采集装置与所述的减法器连接，所述的减法器与比较器连接，所述的继电器分别与比较器连接，所述的人机接口与所述的比较器连接。

3.根据权利要求1所述的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置，其特征在于，所述的在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置还包括显示接口，所述的显示接口与数据计算装置的比较器连接。

4.根据权利要求1所述的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置，其特征在于，所述的数据采集装置采用高速A/D采样芯片AD7190。

5.根据权利要求1所述的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置，其特征在于，所述的数据采集装置、数据计算装置之间采用光纤连接。

6.根据权利要求1所述的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置，其特征在于，所述的LVDT采用3线制交流型号线性可变差动变压器。

7.根据权利要求1所述的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置，其特征在于，所述的继电器采用低功耗的高频继电器。

8.根据权利要求2所述的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置，其特征在于，所述的比较器采用比较放大器LM339。

9.根据权利要求3所述的一种在线监测汽轮机阀门LVDT冗余功能的试验装置，其特征在于，所述的显示接口连接LED或LCD显示屏。

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