CS252567B1

CS252567B1 - Device for evaluating the malfunction of the electronic steam turbine control system

Info

Publication number: CS252567B1
Application number: CS854783A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Sluka; Ivan Barenet
Original assignee: Zdenek Sluka; Ivan Barenet
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-09-17
Also published as: CS478385A1

Abstract

Zařízení pro vyhodnocení nesprávné funkce elektronického regulačního systému parní turbíny se týká systémového zpracování všech poruchových signálů generovaných vlastním regulačním systémem i spolupracujícími zařízeními K zpracování poruchových signálů se využívá redukce přicházejících signálů pomocí modelů, filtrů, vyhodnocení signálů podle zvolených priorit a následné změny provozní úrovně. Tím je vždy dosaženo převedení systému do bezpečného provozního stavu, odstraněno zpracování redundantních poruchových signálů a poskytnutí dostatečných informací k vícestupňové funkční rekonfigurací řídicího systému. Lze využít i pro řídicí systémy jiných technologických procesů.The device for evaluating the incorrect function of the electronic control system of a steam turbine concerns the system processing of all fault signals generated by the control system itself and by cooperating devices. The processing of fault signals uses the reduction of incoming signals using models, filters, evaluation of signals according to selected priorities and subsequent changes in the operating level. This always achieves the transfer of the system to a safe operating state, eliminates the processing of redundant fault signals and provides sufficient information for multi-stage functional reconfiguration of the control system. It can also be used for control systems of other technological processes.

Description

Vynález se týká zařízení pro vyhodnocení nesprávné funkce elektronického regulačního systému parní turbíny,.The invention relates to a device for evaluating a malfunction of an electronic steam turbine control system.

Dosud známé systémy obvykle provádějí vyhodnocení nesprávné funkce řídicího systému parní turbíny, které vyžaduje zpracování řady signálů přiváděných do řídicího systému, signálů z vlastního řídicího systému, napájecích napětí apod. Funkční decentralizace moderních řídicích systémů do samostatných, hardwarově shodných modulů určuje rovněž nejnižší úroveň, na které je možné a nutné budovat komplexní systém vyhodnocení nesprávné funkce.Previously known systems usually evaluate the malfunction of the steam turbine control system, which requires processing a number of signals supplied to the control system, signals from the control system itself, supply voltages, etc. Functional decentralization of modern control systems into separate hardware identical modules also determines which is possible and necessary to build a comprehensive system of malfunction evaluation.

Současné systémy řeší tento problém v zásadě dvěma způsoby. Bud omezují množství zpracovávaných poruchových signálů na co nejnižší míru, např. jen vyhodnocení některých poruch napájení a nejdůležitějšich vnějších a vnitřních poruch. Obvykle pak chybí dostatek informací pro rekonfiguraci řídicího systému, přičemž právě schopnost několikastupňové rekonfigurace je důležitým požadavkem na řídicí systém parní turbíny, u které vždy nelze, pro ekonomické ztráty, považovat odstavení řízeného objektu např. turbíny z provozu za optimální řešení poruchového stavu na rozdíl od např. obráběcího stroje, dopravního prostředku apod.There are basically two ways of solving this problem today. They reduce the amount of error signals processed to the minimum possible, eg only the evaluation of some power failures and the most important external and internal failures. Usually, there is not enough information for reconfiguration of the control system, and the ability of multi-stage reconfiguration is an important requirement for the control system of a steam turbine, where shutdown of the controlled object eg turbine cannot be considered as optimal solution of failure state. eg machine tool, vehicle, etc.

Je hospodárnější udržet blok v provozu i za cenu sníženi úrovně řízení než blok odstavit a znovu najíždět. Druhý přístup, kterým současné systémy řeší vyhodnoceními nesprávné funkce je zpracování značného množství poruchových signálů, které však v mnohých provozních stavech obsahují řadu redundantních signálů a jejich zpracování zbytečně zatěžuje řídicí systém a komplikuje programové nebo hardwarové vybavení.It is more economical to keep the unit in operation even at the expense of lowering the control level than to shut down and restart the unit. A second approach that current systems address by malfunction evaluation is the processing of a large number of fault signals, but in many operating states they contain a number of redundant signals and their processing unnecessarily burdens the control system and complicates software or hardware.

Zařízeni podle vynálezu spočívá v tom, že vyhodnocovaná napájecí napětí jsou přivedena na vstup bloku vyhodnocení přepětí a zároveň na vstup bloku vyhodnoceni podpěti. Výstup bloku vyhodnocení přepětí je připojen na vstup bloku odpojení napájení. Výstup bloku vyhodnocení podpěti je připojen na vstup paměti poruch a současně na vstup bloku priorit poruch. Vnější poruchové signály jsou přivedeny na vstup bloku modelů a na jeho druhý vstup jsou přivedeny všechny vnitřní poruchové signály. Výstup bloku modelů obsahující více signálů je připojen na druhý vstup paměti poruch a současně na druhý vstup bloku priorit poruch, přičemž na tento druhý vstup je současně připojen výstup paměti poruch. Výstup bloku priorit poruch je připojen na vstup přepínače provozní úrovně.The device according to the invention is characterized in that the evaluated supply voltages are applied to the input of the overvoltage evaluation block and at the same time to the input of the undervoltage evaluation block. The output of the overvoltage evaluation block is connected to the input of the power disconnection block. The output of the undervoltage evaluation block is connected to both the fault memory input and the fault priority block input. External fault signals are applied to the input of the model block and all internal fault signals are applied to its second input. The output of the model block containing multiple signals is connected to the second input of the fault memory and simultaneously to the second input of the fault priority block, and to the second input the fault memory output is simultaneously connected. The fault priority block output is connected to the input of the operating level switch.

Výhodou zařízeni pro vyhodnocení nesprávné funkce elektronického regulačního systému parní turbíny oproti dosavadním řešením je možnost zpracování všech dostupných poruchových signálů, odstranění jejich redundantnosti při různých provozních stavech a poskytnutí dostatečných informací k vícestupňové funkční rekonfiguraci řídicího systému, přičemž je zajištěna signalizace a registrace poruchových signálů.The advantage of the device for evaluating the malfunction of the electronic control system of the steam turbine over the previous solutions is the possibility of processing all available fault signals, eliminating their redundancy in various operating states and providing sufficient information for multi-stage functional reconfiguration of the control system.

Zařízení podle vynálezu je zřejmé z připojeného blokového vyobrazení.The device according to the invention is apparent from the attached block diagram.

Zařízení podle vynálezu sestává z bloku JL vyhodnocení přepětí, jehož výstup 1.2 je připojen na vstup 1.2 bloku 2^ odpojení napájeni, přičemž všechna vyhodnocovaná napáječi napětí A jsou připojena jednak na vstup 11 bloku _1 vyhodnoceni přepětí a jednak na vstup 3.1 bloku J3 vyhodnocení podpěti, jehož výstup 32 je připojen na první vstup 5.1 paměti poruch 5^ a současně na první vstup 61 bloku 6 priorit poruch, který vyhodnocuje všechny došlé poruchy, jehož výstup 6.3 je připojen na vstup 7.1 přepínače T_ provozní úrovně.The device according to the invention consists of an overvoltage evaluation block J1, whose output 1.2 is connected to the input 1.2 of the power disconnection block 2, all of the evaluated supply voltage A being connected both to the input 11 of the overvoltage evaluation block 1 and to input 3.1 of the undervoltage evaluation block. whose output 32 is connected to the first input 5.1 of the fault memory 5 and at the same time to the first input 61 of the fault priority block 6, which evaluates all incoming faults, whose output 6.3 is connected to the input 7.1 of the operating level switch.

Dále zařízení sestává z bloku 4^ modelů, který provádí výběr význačných poruch; na jehož první vstup 41 jsou přivedeny vnější poruchové signály B a na jehož druhý vstup 4.2 jsou přivedeny vnitřní poruchové signály C. Výstup 4.3 bloku £ modelů je připojen jednak na druhý vstup 5.2, jednak na druhý vstup 62 priorit poruch a současně na výstup 5.3 paměti poruch 5.Further, the apparatus consists of a block of models 4 which selects significant failures; the first input 41 receives external fault signals B and the second input 4.2 receives internal fault signals C. The output 4.3 of the model block 6 is connected to the second input 5.2 and the second input 62 of the priority of the faults and to the output 5.3 of the memory. 5.

Elektronické regulační systémy parní turbíny mohou být rozděleny do několika funkčních celků. Např. funkční celek regulace turbíny, funkční celek regulace přepouštěcích stanic, funkční celek vyhodnocování a regulace teplotního namáhání, funkční celek pomocných regulací apod. Tyto funkční celky obsahují jeden nebo více modulů (stanic decentralizovaného systému) realizujících obvykle regulaci jedné veličiny nebo jsou jinak samostatnou částí systému. Tak např. do funkčního celku regulace turbíny patří modul regulace otáček, modul regulace tlaku páry, modul ručního ovládání ventilů atd.The electronic control systems of the steam turbine can be divided into several functional units. E.g. turbine control functional unit, by-pass station control unit, thermal stress evaluation and control unit, auxiliary control unit, etc. These functional units comprise one or more modules (decentralized system stations) that usually control one variable or are otherwise a separate part of the system. For example, the turbine control function unit includes a speed control module, a steam pressure control module, a manual valve control module, etc.

Do funkčního celku regulace přepouštěcích stanic patří modul regulace NT teploty, modul regulace NZ tlaku, modul ovládání akčních členů apod. Uvedené moduly jsou nejmenší částí schopné samostatné funkce a jako takové jsou vybaveny zařízením pro vyhodnocení nesprávné funkce. Rovněž funkční celky mohou být vybaveny tímto zařízením.The control unit of the overflow stations includes the NT temperature control module, the NZ pressure control module, the actuator control module, etc. These modules are the smallest part capable of operating independently and as such are equipped with a device for evaluating a malfunction. Also functional units can be equipped with this device.

Všechna napájecí napětí použitá v modulu jsou přivedena na vstup 1.1 bloku _1 vyhodnocení přepětí a současně na 3.1 bloku 3_ vyhodnocení podpětí. Blok 1^ vyhodnocení přepětí může být realizován převodníkem, výběrovým obvodem MAX a komparátorem. Rozdílná napájecí napětí jsou převedena v převodníku na normovanou velikost danou nastavenou necitlivostí komparátoru. výběrový obvod MAX zajistí, že při zvýšení kteréhokoliv napájecího napětí nad normovanou úroveň dojde k aktivaci komparátoru a vydání signálu z výstupu 1.2 na vstup 2,1 bloku 2 odpojení napájení.All supply voltages used in the module are applied to input 1.1 of the overvoltage evaluation block 1 and simultaneously to 3.1 of the undervoltage evaluation block 3. The overvoltage evaluation block 1 may be realized by a transducer, a select circuit MAX and a comparator. The different supply voltages are converted in the converter to the standard size given by the set comparator insensitivity. the MAX selection circuit ensures that if any supply voltage rises above the standard level, the comparator is activated and a signal is output from output 1.2 to input 2.1 of block 2 of the power disconnection.

Obvody bloku 2 odpojení napájení upravují vstupní signál bud pro přímé ovládání elektromagnetického polovodičového apod. Členu umožňujícího odpojení napájení nebo pro odpojení jiným způsobem, např. zkratováním napájecích svorek tyristorem a následnou funkcí ochrany proti zkratu. Blok 2 vyhodnocení podpětí může být realizován převodníkem, výběrovým členem MIN a komparátorem. Rozdílná napájecí napětí jsou převedena v převodníku na normovanou velikost danou nastavenou necitlivostí komparátoru.The circuits of the power cut-off block 2 adjust the input signal either for direct control of the electromagnetic semiconductor, etc. A power cut-off element or for other cut-off, for example by shorting the power terminals with a thyristor and subsequent short-circuit protection function. The undervoltage evaluation block 2 can be realized by a transducer, a MIN selection member and a comparator. The different supply voltages are converted in the converter to the standard size given by the set comparator insensitivity.

Výběrový obvod MIN zajistí, že při snížení kteréhokoliv napájecího napětí pod normovanou úroveň dojde k aktivaci komparátoru a vydání signálu ze vstupu 3.2 bloku 2 vyhodnocení předpětí na vstup 5.1 paměti poruch 5_· Ostatní vstupní signály jsou přivedeny na vstupy 4.1 a 4.2 bloku modelů, a to vnější poruchové signály na první vstup 4.1 a vnitřní poruchové signály na druhý vstup 4.2.The MIN selection circuit ensures that whenever any supply voltage falls below the standard level, the comparator is activated and a signal from input 3.2 of block 2 is preloaded to input 5.1 of fault memory 5_ · Other input signals are applied to inputs 4.1 and 4.2 of the model block external fault signals at first input 4.1 and internal fault signals at second input 4.2.

Vnější poruchové signály B jsou informace o poruchách komponentů, jejichž signály jsou přivedeny do modulu, např. porucha čidla, jehož signál je do modulu přiváděn, porucha komunikace mezi čidlem a modulem, u sběrnicově orientovaných systémů porucha sběrnice, poruchy akčních členů apod.External fault signals B are information about component faults whose signals are fed into the module, eg sensor fault whose signal is fed to the module, sensor-module communication fault, bus-oriented systems fault, actuator faults, etc.

Dále to mohou být u decentralizovaných systémů informace o poruše jiných modulů, jejichž následkem může dojít k rekonfiguraci systému a tím ke změně požadavků na funkci modulů. Vnitřní poruchové signály G jsou informace o poruchách obvodů nebo programového vybavení vlastního modulu. Mohou to být např. porucha generátoru zadané hodnoty, porucha PID, porucha dekodéru logického řízení, porucha vnitřní komunikace, porucha vstupů-výstupů, porucha procesoru, porucha programu nebo jeho části.Furthermore, in decentralized systems, it may be the failure information of other modules that may result in system reconfiguration and thus change the module performance requirements. Internal fault signals G are information about faults in the circuits or software of the module itself. These can be, for example, a setpoint generator failure, PID failure, logic control decoder failure, internal communication failure, I / O failure, processor failure, program or part failure.

Mezí významné vnitřní poruchové signály, zvláště u modulů s velkými požadavky na spolehlivost, jsou výstupy z bloků predikce binárních a analogových signálů. V blocích predikce signálů jsou uloženy předem vypočtené změny technologických parametrů zahrnujících řadu faktorů, se kterými se porovnávají výstupní binární a analogové signály. Predikovanou hodnotou může být např. maximální strmost nárůstu otáček turbíny, maximální skokové změny výkonu, tlaku, zátěžného úhlu generátoru, a to pro různé provozní stavy a technologické parametry.Among the significant internal fault signals, especially in modules with high reliability requirements, are the outputs from the binary and analog signal prediction blocks. Signal prediction blocks store pre-calculated changes in technological parameters, including a number of factors, against which output binary and analog signals are compared. The predicted value can be, for example, the maximum steepness of the turbine speed increase, the maximum step changes in power, pressure, generator loading angle, for various operating states and technological parameters.

Blok 4_ modelů obsahuje obvody, které z množství přicházejících poruch vybírá pouze význačné, neredundantní poruchy. Uvedenou funkci lze realizovat statickými či dynamickými modely. V nejjednodušším případě lze využít pouze časovou selekci vstupních poruchových signálů a eliminovat tím např. některé přechodné stavy. Signály z výstupu 4.3 bloku 4. modelů jsou přivedeny na druhý vstup 5.2 paměti poruch _5 a případně i na druhý vstup 6.2 priorit poruch.The model block 4 comprises circuits that select only significant non-redundant faults from the plurality of incoming faults. This function can be realized by static or dynamic models. In the simplest case, only time selection of the input fault signals can be used and thus, for example, some transient states can be eliminated. The signals from output 4.3 of the Model 4 block are connected to second input 5.2 of fault memory 5 and possibly to second input 6.2 of fault priorities.

Pamět poruch 5^ umožňuje zaznamenat a uchovávat údaje o poruchách, případně o časovém sledu přicházejících poruch. Na druhý vstup 6.2 bloku priorit poruch může být přiveden signál bučí z výstupu 4.3 bloku 4. modelů nebo z výstupu 5.3 paměti poruch 5_* Lze zde využít skutečnosti, že signály z výstupů 5.3 paměti poruch 5. indikují stav poruchy i v případě, že na vstupech 5.1, 5.2 paměti poruch _5 již poruchové signály odezněly. Vynulováním paměti poruch _5 se zruší i signály na jeho výstupu 5.3. Blok priorit poruch vyhodnocuje poruchy podle jejich závažnosti a výstupem 6.3 ovládá přepínač T_ provozní úrovně přes vstup 7.1.The fault memory 5 allows to record and store data on faults or the time sequence of incoming faults. The second input 6.2 of the fault priority block can be signaled either from output 4.3 of model 4 block or from output 5.3 of fault memory 5_ * It can be used here that the signals from outputs 5.3 of fault memory 5 indicate the fault condition even if Inputs 5.1, 5.2 of fault memory 5 have already triggered fault signals. Resetting fault memory 5 also clears the signals on its output 5.3. The fault priority block evaluates the faults according to their severity and, via output 6.3, controls the operating level switch T_ via input 7.1.

Přepínač ]_ provozní úrovně určuje, zda bude modul pracovat bez omezení nebo s různými stupni omezení. Přepínač J_ provozní úrovně může např. umožnit přepnutí na tyto úrovně:The operating level switch 11 determines whether the module will operate without limitation or with different degrees of limitation. For example, the operating level switch 11 may allow switching to the following levels:

- modul bez omezení činnosti,- module without limitation of operation,

- modul s omezením činnosti - nezávazná porucha, přechod některé části modulu na záložní provoz, převzetí některých funkcí z jiného vadného modulu v decentralizovaném systému„a tím nutnost omezit po rekonfiguraci vlastní činnost,- module with limited operation - non-binding failure, transition of some part of the module to backup operation, taking over some functions from another defective module in decentralized system “and thus the necessity to limit its activity after reconfiguration,

- odstavení modulu z provozu, přechod na záložní modul nebo přechod na nouzové ovládání akčních členů.- decommissioning, switching to backup module or switching to emergency actuators.

Blok 4_ modelů, pamět poruch 5. a zvláště blok 6^ priorit poruch a přepínač 2 provozní úrovně mohou být realizovány programem mikropočítače.The model block 4, the fault memory 5, and in particular the fault priority block 6 and the operation level switch 2 may be implemented by a microcomputer program.

Zařízení pro vyhodnocování nesprávné funkce elektronického regulačního systému lze využít i pro řídicí systémy jiných technologických procesů.The device for evaluating the malfunction of the electronic control system can also be used for control systems of other technological processes.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Electronic Turbine Electronic Control System Malfunction Assessment Device, consisting of an Overvoltage Evaluation Block, Undervoltage Evaluation Block, Power Disconnection Block, Models Block, Fault Memory, Fault Priority Block and Operating Level Switch, characterized in that the evaluated supply voltages (A) are applied to the input (1.1) of the overvoltage evaluation block (1) and to the input (3.1) of the undervoltage evaluation block (3), the output (1.2) of the overvoltage evaluation block (1) being connected to the input (2.1) of the power disconnection block (2); the output (3.2) of the undervoltage evaluation block (3) is connected to the first input (5.1) of the fault memory (5) and simultaneously to the first input (6.1) of the fault priority block (6), the external fault signals (B) being applied to 4.1) a block (4) of models to which the second input (4.2) is connected internal fault signals (C) and whose output (4.3) is connected to the second input (5.2) In addition to the second input (6.2) of the fault block (6), the output (5.3) of the fault memory (5) is connected to the second input (6.2) of the fault ) of the fault priority block (6) is connected to the input (7.1) of the operating level switch (7).