CN217421366U - 核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备，包括人机交互组件、数据处理组件以及数据采集组件，数据采集组件的输入端连接柴油发电机组，数据采集组件的输出端连接数据处理组件，数据处理组件包括冗余的服务器模块，服务器模块对柴油发电机组信号进行处理和记录，并传递至人机交互组件进行故障显示。本申请提出的核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备采用人机交互模块进行故障显示和报警，便于运维人员日常对柴油机组的监视、操作及故障排查；并且采用冗余服务器设计，提高了系统的可靠性。

Description

核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备

技术领域

本申请涉及核电站应急柴油发电机领域，特别是涉及核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备。

背景技术

作为核电厂应急安全电源，应急柴油发电机与核安全息息相关，在保证核安全方面发挥非常重要的作用。当核电站的工作电源和辅助电源发生故障时，应急柴油发电机可确保核电机组安全停堆，防止关键设备损坏，保护燃料元件不受损坏。基于此，核电厂对应急柴油机控制系统的可靠性、故障诊断、故障纪录、故障定位与处理能力要求较高。

现有技术中应急柴油发电机组通常采用继电器或继电器加PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程控制器)的形式对柴油机机组进行控制和保护。受限于技术方案制约，这种柴油发电机组控制系统对于人机接口设计不是很完善，通常采用硬指示灯和模拟仪表等形式进行报警显示，采用录波仪进行故障记录。

现有技术中的柴油发电机控制系统面临以下问题：

①模拟仪表和硬指示灯仅对部分安全重要报警信号进行显示，对于机组的常见故障、易损设备以及异常事件无法实现报警显示，当机组出现故障时，运维人员仅能通过录波仪进行分析定位；

②录波仪故障的记录点数有限，存储时间段短，故障记录功能简单，无法满足应急柴油发电机组日常运维、故障排查等要求；

③录波仪进行故障记录无法直接定位故障，人机交互功能不友好；

④录波仪数据需要专用软件进行分析，操作繁琐。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提出了一种核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备1，其特征在于，包括人机交互组件10、数据处理组件20以及数据采集组件30，所述数据采集组件30的输入端连接所述柴油发电机组，所述数据采集组件30的输出端连接所述数据处理组件20，所述数据处理组件20包括冗余的服务器模块210，所述服务器模块210对柴油发电机组信号进行处理和记录，并传递至所述人机交互组件10进行故障显示。

进一步的，所述服务器模块210包括数据传输单元211、数据计算单元212以及数据存储单元213，所述数据传输单元211的输入端连接所述数据采集组件30，所述数据传输单元211、所述数据计算单元212以及所述数据存储单元213依次连接，所述数据传输单元211的输出端连接所述人机交互组件10。

进一步的，数据采集组件30包括多个采集站，所述多个采集站的输入端连接所述柴油发电机组，分别采集所述柴油发电机组的不同输出信号。

进一步的，数据采集组件30包括第一采集站310，所述第一采集站310的输入端连接所述柴油发电机组控制系统。

进一步的，所述第一采集站310的输入端通过冗余光纤网络连接所述柴油发电机组控制系统。

进一步的，所述数据采集组件30包括第二采集站320，所述第二采集站320的输入端连接所述柴油发电机组本体。

进一步的，所述数据采集组件30包括第三采集站330，所述第三采集站330的输入端连接所述柴油发电机组现场总线。

进一步的，所述第一采集站310为采用主从冗余方式的数据采集系统。

进一步的，所述第二采集站320和第三采集站330为采用热备冗余方式的数据采集系统。

进一步的，所述人机交互组件10包括显示器110和操作员站120，所述显示器110连接所述操作员站120，所述操作员站120连接所述数据处理组件20，所述操作员站120接收所述数据处理组件20处理后的数据，并将数据发送至所述显示器110进行故障显示，所述操作员站120响应所述显示器110的操作指令，并将所述操作指令发送至所述数据处理组件20。

本申请提出的一种核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备在服务器模块中增设数据存储单元，可长时间存储报警、日志、历史数据的存储和查询等数据，有利于进行故障排查和防御；采用人机交互模块进行故障显示和报警，便于运维人员日常对柴油机组的监视、操作及故障排查，缩短了维修时间；服务器模块增设数据计算单元，可对故障进行自诊断；系统采用多种方式接收柴油发电机的各种信号，采集信号信息更加多样化，提高了系统扩展能力，满足用户多场景应用需求；服务器模块和采集站采用冗余设计，提高了故障监测系统的稳定性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备的结构示意图一；

图2示出了核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备的结构示意图二。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

以下结合具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本实用新型所要求保护的范围。

实施例

本申请提出了一种核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备，该故障监测设备可用于DCS(Distributed control system，分散式控制系统)、PLC(Programmable LogicController， PLC，可编程逻辑控制器)、FPGA(Field-programmable gate array，现场可程式化逻辑闸阵列) 以及CPLD(Complex programmable logic device，复杂可程式化逻辑装置)等数字化控制系统。

如图1所示，该核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备包括人机交互组件10、数据处理组件20以及数据采集组件30。其中，数据采集组件30的输入端连接柴油发电机组，数据采集组件30的输出端连接数据处理组件20；数据处理组件20包括冗余的服务器模块210，服务器模块210对柴油发电机组信号进行处理和记录，并传递至人机交互组件10进行故障显示。在该申请的一个实施例中，数据处理组件20包括主从冗余的服务器模块210，正常情况下由其中一个服务器模块输出，当该服务器模块发生故障后，可切换到另一个服务器模块输出。

本申请提出的核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备采用人机交互模块进行故障显示和报警，便于运维人员日常对柴油机组的监视、操作及故障排查；并且采用冗余服务器设计，提高了系统的可靠性。

本申请中的核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备中服务器模块210具有实时数据传输、数据计算、数据存储以及记录等功能。服务器模块210通过系统总线和管理总线分别与数据采集组件30和人机交互组件10进行数据交互。数字采集组件30采集的信号通过系统总线传递至服务器模块210进行数据分析和存储，然后通过管理总线将服务器模块210处理后的信号传递到人机交互组件10进行显示；另外服务器模块210可通过管理总线接收人机交互组件10的操作指令进行记录和下发。另外，服务器模块210还负责对数据采集组件30 进行校时。优选的，系统总线和管理总线均为冗余双数据网络。

在该申请的一个实施例中，服务器模块210包括多个逻辑处理单元，其中包括数据传输单元211、数据计算单元212以及数据存储单元213。其中，数据传输单元211的输入端连接数据采集组件30，数据传输单元211将采集到的信号传递至数据计算单元212进行运算，并通过数据存储单元213对运算后的至少部分信息进行存储；数据计算单元212和/或数据存储单元213中的至少部分数据信息可通过传输单元211传递至人机交互组件10进行显示和报警。另外，数据传输单元211可采集人机交互组件10的操作指令，通过数据计算单元212进行计算，通过数据存储单元213进行记录。

其中，数据计算单元212包括但不限于以下功能：权限控制；收集和管理报警数据并进行综合计算；系统日志管理、实时日志查询服务；系统的部分检索服务；控制计算功能；设备的诊断服务；组合报警功能、首故障、首报警等功能；在线趋势组管理功能等。

数据存储单元213包括但不限于以下功能：接收报警和日志信息；整理并长期存储历史数据；提供趋势和历史数据检索服务。通过扩充数据存储单元的硬盘容量可支持最大10000 点的数据处理及存储要求，满足柴油机组至少1年的包括全日志、操作日志、故障日志和报警日志及历史数据的存储及查询要求，便于运维人员日常对柴油机组的监视、操作及故障排查和预测。

本申请实施例中，人机交互组件10包括显示器110和操作员站120。操作员站120连接数据处理组件20，接收数据处理组件20处理后的数据，并将数据发送至显示器110进行故障显示；另外操作员站120响应显示器110的操作指令，并将操作指令发送至数据处理组件20。

优选的，显示器110为一台19寸液晶触摸屏显示器，可用于显示应急柴油发电机组的各类报警、日志信息等，便于运维人员对柴油机组的日常监视及操作。显示画面种类包括但不限于工艺流程画面、变量列表画面、报警画面、趋势画面以及各类日志画面。另外，显示器 110可用于手动输入，通过在屏幕上进行手动操作完成画面切换、报警确认、报警消音以及设备操作等功能。

操作员站120用于实时接收服务器模块210处理后的数据，并通过显示器110进行画面显示；并响应示器110的各类操作指令，并将指令传递到服务器模块210。另外，操作员站120 支持画面拷屏，并通连接打印机实现数据打印等功能，运维人员可通过操作员站120完成数据备份及数据打印等工作。

在该申请的一个实施例中，核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备采集柴油发电机组的多种信号，可全方位掌握柴油发电机组的运行情况，提高了系统扩展能力，满足用户多场景应用需求；采用数字化故障监测，采集速率快，对于数字量可实现1ms的采集速率及事件记录功能。

具体来说，数据采集组件30包括多个采集站，多个采集站的输入端连接柴油发电机组，分别采集柴油发电机组的不同输出信号，并通过系统总线发送至服务器模块210进行处理。其中第一采集站310的输入端采集柴油发电机组控制系统信号，其中包括安全级控制系统和非安全级控制系统信号；第二采集站320的输入端采集柴油发电机组本体信号，包括但不限于柴油机振动监测信号；第三采集站330的输入端采集柴油发电机组现场总线信号，包括但不限于各类具备现场总线功能的传感器信号和仪表信号。

另外，数据采集组件30采用多种方式接收柴油发电机的信号。第一采集站310的输入端通过光纤网络连接柴油发电机组控制系统；第二采集站320通过硬接线连接柴油发电机组本体；第三采集站330通过现场总线连接传感器和仪表。优选的，第一采集站310的输入端通过冗余光纤网络连接柴油发电机组控制系统，满足网络数据采集处理以及后续扩展要求。

另外，如图2所示，数据采集组件30中各个采集站可采用冗余设计，提高数据采集系统的稳定性和可靠性。优选的，第一采集站310为主从冗余方式；第二采集站320和第三采集站330为热备冗余方式。

从以上的描述中，可以看出，本申请提出的核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备实现了如下技术效果：①服务器模块增设数据存储单元，可长时间存储报警、日志、历史数据的存储和查询等数据，有利于进行故障排查和防御；②采用人机交互模块进行故障显示和报警，便于运维人员日常对柴油机组的监视、操作及故障排查，缩短了维修时间；③服务器模块增设数据计算单元，可对故障进行自诊断；④系统采用多种方式接收柴油发电机的各种信号，采集信息更加全面，可全方位掌握柴油发电机组的运行情况；提高了系统扩展能力，满足用户多场景应用需求；⑤服务器模块和采集站采用冗余设计，提高了故障监测系统的稳定性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器 (CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (10)

1.一种核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备(1)，其特征在于，包括人机交互组件(10)、数据处理组件(20)以及数据采集组件(30)，

所述数据采集组件(30)的输入端连接所述柴油发电机组，所述数据采集组件(30)的输出端连接所述数据处理组件(20)，

所述数据处理组件(20)包括冗余的服务器模块(210)，所述服务器模块(210)对柴油发电机组信号进行处理和记录，并传递至所述人机交互组件(10)进行故障显示。

2.根据权利要求1所述的核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备(1)，其特征在于，所述服务器模块(210)包括数据传输单元(211)、数据计算单元(212)以及数据存储单元(213)，所述数据传输单元(211)的输入端连接所述数据采集组件(30)，所述数据传输单元(211)的第一输出端连接所述人机交互组件(10)，所述数据传输单元(211)的第二输出端连接所述数据计算单元(212)，所述数据传输单元(211)、所述数据计算单元(212)以及所述数据存储单元(213)依次连接。

3.根据权利要求1所述的核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备(1)，其特征在于，数据采集组件(30)包括多个采集站，所述多个采集站的输入端连接所述柴油发电机组，分别采集所述柴油发电机组的不同输出信号。

4.根据权利要求3所述的核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备(1)，其特征在于，数据采集组件(30)包括第一采集站(310)，所述第一采集站(310)的输入端连接所述柴油发电机组的控制系统(41)。

5.根据权利要求4所述的核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备(1)，其特征在于，所述第一采集站(310)的输入端通过冗余光纤网络连接所述柴油发电机组控制系统。

6.根据权利要求3-5任一项所述的核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备(1)，其特征在于，所述数据采集组件(30)包括第二采集站(320)，所述第二采集站(320)的输入端连接所述柴油发电机组本体。

7.根据权利要求6所述的核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备(1)，其特征在于，所述数据采集组件(30)包括第三采集站(330)，所述第三采集站(330)的输入端连接所述柴油发电机组现场总线。

8.根据权利要求4或5所述的核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备(1)，其特征在于，所述第一采集站(310)为采用主从冗余方式的数据采集系统。

9.根据权利要求7所述的核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备(1)，其特征在于，所述第二采集站(320)和第三采集站(330)为采用热备冗余方式的数据采集系统。

10.根据权利要求1所述的核电厂应急柴油发电机组数字化故障监测设备(1)，其特征在于，所述人机交互组件(10)包括显示器(110)和操作员站(120)，所述显示器(110)连接所述操作员站(120)，所述操作员站(120)连接所述数据处理组件(20)，所述操作员站(120)接收所述数据处理组件(20)处理后的数据，并将数据发送至所述显示器(110)进行故障显示，所述操作员站(120)响应所述显示器(110)的操作指令，并将所述操作指令发送至所述数据处理组件(20)。

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