DE3044688A1

DE3044688A1 - Selektierende stoermeldungseinrichtung fuer eine sicherheitsschaltung

Info

Publication number: DE3044688A1
Application number: DE19803044688
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(grad.) 8502 Zirndorf Kühnlein
Original assignee: AEG Kanis Turbinenfabrik GmbH
Current assignee: Alstom Power Turbinen GmbH
Priority date: 1980-11-27
Filing date: 1980-11-27
Publication date: 1982-07-08
Also published as: DE3044688C2

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine selektierende Störmeldungseinrichtung für eine Sicherheitsschaltung gemäß Oberbegriff.
Zur tiberwachung von essentiellen Größen an gefährdeten oder für die Umwelt gefährlichen Anlagen und Einrichtungen werden mehrere gleichartige parallele Kanäle vorgesehen, die in Schaltmatrizen so zusammengeschaltet sind, daß die gleichzeitige Störungsmeldung einer bestimmten Anzalll der vorhandenen Kanäle als mebrheitsbestimmte Meldung weitergeleitet wird und Alarm auslöst oder die Anlage gleich abschaltet. Ein solches System wird allgemein als X-von-Y-System genannt, normalerweise wird ein 2-von-3-Sytem angewendet. Hierbei wird das Störsignal nur weitergeleitet, wenn zwei von den vorhandenen drei Kanälen gleichzeitig eine Störung anzeigen.
Beispiele solcher Systeme zur Überwachung von Kernkraftwerken sind durch die DE-PS 17 64 955 und DE-OS 22 35 937 bekannt.
Nun unterliegen diese Überwachungssysteme selbst Fehlern und Störungen, so daß es im Interesse der Siciierheit notwendig ist, sie selbst dauernd auf ire einwandfreie Funktionsfähigkeit zu überwachen.
Aus der deutschen Auslegeschrift 10 67 508 ist eine 2-von-3-Schaltung unter Verwendung von elektrischen Relais bekannt, deren Kontalcte in zwei Schaltkreisen zusammengeschaltet sind, von denen der eine den eigentlichen Steuerkreis, der andere jedoch einen Überwachungskreis für die einwandfreie Funktion der Relais selbst, der den Ausfall eines Relais signalisiert, bildet.
In dem Aufsatz 11Auswahlsysteme zur Erhöhung der Sicherheit von Signalen" in der Zeitschrift "llegelungstechnik", lleft 3/1958, S. 93 bis 96 ist eine Schaltung beschrieben, bei der die Meßwerte der Kanäle periodisch oder stetig mit inander v(^rglichon werden, so daß ein Fehler in einem Neßkanal schnell erkannt und angezeigt wird.
Nun soll einerseits eic hohe Ansprechempfirldlichkeit und natiirlich vor ttllem Aiis1>rchgeschwincJigkeit im Störungsfalle gewährleistet sein, die Zuverlässigkeit leitet sich ja aus dem angewendeten X-von-Y-System selbst ab, andererseits ergeben sich natürlich Toleranzprobleme: der Nullpunkt, die Steigung und die Linearität der eingesetzten Meßwandler, die Widerstände der Übertragungsleitungen, sowie auch die eingestellten Grenzwerte können bei allen Kanälen nicht absolut identisch sein, d.h. die einzelnen Kanäle sprechen bei Erreichen der jeweiligen Grenzwerte nacheinander an. Erreicht zuerst nur ein Kanal seinen Grenzwert, so erfolgt nur die Eigenfehlermeldung für den Kanal, der Alarm, die Störungsmeldung für die überwachte Anlage, der Abschaltbefehl erfolgen erst dann, wenn die vorbestimmte Anzahl X der vorhandenen Kanalzahl Y unter Berücksichtigung der jeweiligen individuellen Toleranzen ihren jeweiligen Grenzwert erreicht, im 2-von-3-System also zwei Kanäle; hierhei erfolgt dann die Störmeldung für den dritten Kanal, der noch nicht angesprochen hat.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Einfluß der individuellen Toleranzen der einzelnen Kanäle auf die Ansprechempfindlichkeit und -geschwindigkeit der gesamten Sicherheitsschaltung weitgehend auszuschalten, so daß Störungen zuverlässiger und schneller zu Alarm oder Abschaltung führen, Fehlauslösungen jedoch weitgehender ausgeschlossen werden.
Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung gemäß Kennzeichen des Patentanspruchs gelöst.
An ligand der anliegenden Zeichnung werden ein Verkörperungsbeispiel und die Wirkungsweise der Erfindung erläutert.
In Fig. 1 ist das Blockschaltbild für ein 2-von-3-System mit den drei Kanälen a, b und c dargestellt, in dem zwei Bausteine gezeigt sind, ein elektronischer Schaltkreis l für jeden Kanal, in dem die Differenz der Signale von jeweils zwei Kanälen als Absolutwert gebildet la-b|,{b-cl,1a-cf und mit einem vorgegebenen Toleranzwert #x x verglichen wird und die UND-Gatter 2, die den gestörten Kanal selektieren.
In Fig. 2 ist der elektronische Schaltkreis 1, der üblicherweise ein handelsübliches Bauelement sein wird, im einzelnen dargestellt.
In dem Differenzverstärker 3 kommen jeweils - zyklisch ausgetauscht -die Signale weier Kanäle an, im D ei spiel a + b, die verbleibeiide Absolut-Differenz wird ill den beiden in X,weiwege-Cleichrichterschaltung geschalteten Operations-Verstärkern 4 verstärkt und dem Summierglied 5 zugeleitet. Dieses besteht aus dem Operationsverstärker 6, dem zur Differenzbildung mit dem ankommenden Signal ein gewünschter Toleranzwert # x ausgeben wird, und aus dem Rückkopplungsbegrenzer 7. Durch die an die Ausgänge angeschlossenen drei UND-Gatter ist es nun möglich, bei Überschreitung der Toleranzgrenze durch nur ein Analog-Signal den betreffenden Kanal sofort zu bestimmen.
Beispiel: Kanal c.ist gestört: | a # b |, | b # c| , | a # c|, d.h.
a-Signal ist ungefähr gleich b-Signal, c-Signal weicht jedoch von a-Signal und von b-Signal über die Toleranzgrenze hinaus ab,dwird die Störung des c-Kanals angezeigt.
Mit der vorbeschriebenen Einrichtung werden also Y-drei - analoge Signale gegenseitig überwacht und eine Störmeldung abgegeben, wenn der Wert eines Kanals von den - beiden - anderen Kanälen zu stark abweicht.
Insbesondere ist es somit möglich, eine Störmeldung zu erhalten, bevor auch nur einer, der Grenzwertgeber anspricht. Dadurch werden Fehler aufgedeckt, die von einer digitalen Überwachung der X-aus-Y-(2-aus-3-) Schutzschaltung allein nicht erkannt werden können.
Andererseits jedoch ist eine weitere Verfeinerung des Ansprechens bei gleichzeitiger Unempfindlichkeit gegen Individualtoleranzen der Kanäle erreichbar, wenn nach einem weiteren Erfindungsgedanken die analoge Überwachung über UND-Catter mit einer digitalen Überwachung ver' iüpft wird, wie in Fig. 3 dargestellt, so daß die Störmeldung der digitalen Überwachung unterbleibt, wenn sie von der analogen Uberwachung nicht bestätigt wird.

Claims

Selektierende Störmeldungseinrichtung für eine Sicherheitsschaltung Patentansprüche 1.Selektierende Störmeldungseinrichtung für eine Sicherheitsschaltung zur. Überwachung betriebswichtiger physikalischer Größen in Maschinen und Anlagen, insbesondere zur Überwachung essentieller Grenzwerte an Turbinen, mittels Mehrfachkanälen und mehrheitsbestimmender Schaitmatrix, allgemein X-von-Y-System, insbesondere 2-von-3-System, d a d u r c h g e -k e n nnz e i c h n e t , daß das Signal jedes Kanals stetig von den Signalender anderen Kanäle subtrahiert, die Differenzen (|a-b},|b-c3,} jc-aJ .... ) mit vorgegebenen Toleranzwerten (dx) verglichen und die Ausgangssignale Schaltmatrizen (2) zu selektiver Kanalstörmeldung zugeleitet sind.
2. Störmeldungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzbildung der Signale und der Vergleich mit der Toleroanzwertvorgabe in einem handelsüblichen elektronischen Bauelement (1) enthaltend Differenzverstärker (3), zwei Operationsverstärker (4) in Zweiwege-Gleicllrichtererhaltung und ein Summierglied (5) mit Toleranzwerteingabe COx) erfolgt.
3. Störmeldungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Summierglied (5) aus zwei Summierwiderständen1 einem Operationsverstärker (6) und einem Gegenkopplungsbegrenzer (7) besteht.
4. Störmeldungseinrichtung nach einem der Ansprüche t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmatrizen (2) aus NAND-UND-Gattern bestehen.
5. Störmeldungseinrichtung nach einem der Ansprüche l bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in die Sicherheitsschaltung und deren Schaltmatrizen integriert ist.
6. Störmeldungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbeschriebene analoge Störmeldungseinrichtung einer digitalen Kanalüberwachung, bestehend aus Grenzwertbildung, X-ausY- (2-aus-3-)Schaltlogik und Y (3) -Exclusic-Oder-Gattern parallelgeschaltet ist (Fig. 3).