Способ защиты котельного агрегата и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах защиты и управления котельными агрегатами с одновременной регистрацией их технологических параметров при выработке пара или нагреве воды. Задают очередность обработки параметров в соответствии с предварительно запомненными сигналами, синхронизируют эту обработку сформированной импульсной последовательностью в реальном масштабе времени, записывают в долговременную энергонезависимую память для хранения сформированные управляющие сигналы и прошедшие первичную обработку сигналы, пропорциональные технологическим параметрам котельного агрегата, и время появления этих сигналов для считывания всей информации при анализе и контроле работы котельного агрегата. Устройство содержит цифровой запоминающий блок, цифровой управляемый фильтр и таймер, первым выходом связанный со входом прерывания вычислительного блока, выполненного цифровым, и входом управления цифрового управляемого фильтра, информационным входом подключенного к информационному выходу вычислительного блока, а выходом - к исполнительному блоку и ко второму входу цифрового запоминающего блока, причем второй вход цифрового запоминающего блока соединен со вторым выходом таймера, кроме того, цифровой запоминающий блок и вычислительный блок выполнены с выходом считывания - записи информации. Такой способ защиты котельного агрегата и устройство для его осуществления позволяют повысить эксплуатационную надежность и обеспечить возможность регистрации технологических параметров котельного агрегата с фиксацией времени (даты) для контроля соответствия режимов эксплуатации режимной карте, определения ресурса работы котельного агрегата и расследования аварийных ситуаций, возникающих в процессе его эксплуатации. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, касается котельных агрегатов и может быть использовано в системах защиты и управления котельными агрегатами с одновременной регистрацией их технических параметров как при выработке пара, так и нагреве воды.

Известен способ автоматической защиты водогрейного котла [1], согласно которому измеряют параметры работы котельного агрегата и объединяют горелочные устройства в две группы, первую из которых включают при розжиге и наборе нагрузки, а вторую - при тепловой нагрузке котла свыше 50% от номинальной, причем задают выдержку времени и уставку расхода воды и в зависимости от величин расхода и недогрева воды включают или отключают соответствующие группы горелок.

Устройство, реализующее способ [1], содержит релейный блок с сигнальными контактами, связанными с выходами расходомера и потенциометра, причем расходомер входом соединен с датчиком расхода воды, а потенциометр - с выходом датчика температуры воды на выходе котла и через нормирующий преобразователь с манометром, а релейный блок подключен к исполнительным механизмам первой и второй групп горелок [1].

Недостатками указанного способа защиты котельного агрегата и устройства, его реализующего, является низкая эксплуатационная надежность, обусловленная релейно-контакторной схемой устройства, и отсутствие возможности фиксировать параметры котельной установки, что необходимо для анализа ее работы и при расследовании аварийных ситуаций.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ, реализованный в устройстве [2], и, согласно которому, измеряют сигналы, пропорциональные технологическим параметрам котельного агрегата как при выработке пара, так и при нагреве воды, выполняют первичную обработку указанных сигналов, в том числе преобразованных в цифровую форму, выполняют индикацию о режиме работы котельного агрегата и формируют управляющие сигналы для включения исполнительных устройств и устройств сигнализации [2].

Устройство, реализующее данный способ, содержит цепи контроля, представленные цифровыми и аналоговыми датчиками параметров работы котельного агрегата, исполнительный блок, включающий в себя блок розжига и электромагнитный клапан, блок звуковой сигнализации, блок индикации режимов работы, блок индикации памяти, блок индикации текущего состояния параметров, тактовый генератор и логический анализатор сигналов, представляющий собой вычислительный блок, выполненный на элементах логики, причем информационные выходы логического анализатора сигналов соединены с выходами датчиков параметров котельной установки и выходом тактового генератора, а выходы логического анализатора сигналов подключены ко входам электромагнитного клапана, блока розжига, блока звуковой сигнализации, блока индикации текущего состояния параметров, блока индикации памяти и блока индикации режимов работы [2].

Недостатками указанного способа защиты котельного агрегата являются сложность контроля соответствия режимов эксплуатации котельного агрегата режимной карте и отсутствие возможности регистрации параметров котельного агрегата с фиксацией времени (даты) для определения ресурса работы котельного агрегата и расследования аварийных ситуаций, возникающих в процессе эксплуатации.

Устройство, реализующее указанный способ защиты, характеризуется теми же недостатками и, кроме того, имеет невысокую надежность, сложно в наладке и в диагностике неисправностей.

Техническими результатами, на достижение которых направлены предлагаемый способ защиты котельного агрегата и устройство для его осуществления, являются повышение эксплуатационной надежности и обеспечение возможности регистрации технологических параметров котельного агрегата с фиксацией времени (даты) для контроля соответствия режимов эксплуатации режимной карте, определения ресурса работы котельного агрегата и расследования аварийных ситуаций, возникающих в процессе его эксплуатации.

Этот результат достигается тем, что в способе защиты котельного агрегата, основанном на том, что изменяют сигналы, пропорциональные технологическим параметрам котельного агрегата, выполняют первичную обработку указанных сигналов, преобразуют аналоговые сигналы в цифровую форму, выполняют индикацию о режиме работы котельного агрегата и после превышения измеренными сигналами допустимых значений формируют управляющие сигналы для защиты и управления котельным агрегатом, дополнительно задают очередность обработки измеренных сигналов, синхронизируют эту обработку сформированной импульсной последовательностью в реальном масштабе времени, записывают в долговременную энергонезависимую память для хранения сформированные управляющие сигналы и прошедшие первичную обработку сигналы, пропорциональные технологическим параметрам котельного агрегата, фиксируют время появления этих сигналов и считывают полученную информацию для анализа и контроля работы котельного агрегата.

Этот результат достигается также тем, что устройство для защиты котельного агрегата, содержащее выполненный со входом прерывания вычислительный блок, информационными входами соединенный с выходами m дискретных датчиков и через аналогово-цифровой преобразователь с выходами n аналоговых датчиков технологических параметров котельного агрегата, информационным выходом подключенный ко входу блока звуковой сигнализации и входу блока визуальной информации, и исполнительный блок, дополнительно содержит цифровой запоминающий блок, цифровой управляемый фильтр и таймер, первым выходом связанный со входом прерывания вычислительного блока, выполненного цифровым, и входом управления цифрового управляемого фильтра, информационным входом подключенного к информационному выходу вычислительного блока, а выходом - к исполнительному блоку, и ко второму входу цифрового запоминающего блока, причем второй вход цифрового запоминающего блока соединен со вторым выходом таймера, кроме того, цифровой запоминающий блок и вычислительный блок выполнены с выходами считывания - записи информации.

Совокупность указанных операций при управлении котельным агрегатом, а также включение дополнительных элементов позволяет повысить эксплуатационную надежность, обеспечить возможность регистрации технологических параметров котельного агрегата с фиксацией времени (даты) для контроля соответствия режимов эксплуатации режимной карте и расследования аварийных ситуаций, возникающих в процессе его эксплуатации, а также дополнительно получить такую информацию, как ресурс работы котельного агрегата, его производительность и др.

По предложенному способу защиты котельного агрегата выполняют следующие действия: - измеряют сигналы, пропорциональные технологическим параметрам котельного агрегата; - выполняют первичную обработку измеренных сигналов; - преобразуют аналоговые сигналы в цифровую форму; - задают очередность обработки этих сигналов; - синхронизируют эту обработку импульсной последовательностью в реальном масштабе времени; - выполняют индикацию о режиме работы котельного агрегата; - после превышения обработанными сигналами допустимых значений формируют управляющие сигналы для защиты и управления котельным агрегатом; - записывают прошедшие обработку сигналы и управляющие сигналы в долговременную энергонезависимую память; - фиксируют время появления этих сигналов;
- считывают полученную информацию на блок визуальной информации, например, дисплей для анализа и контроля работы котельного агрегата.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства защиты котельного агрегата, реализующего указанный способ защиты, на фиг. 2 - блок-схема запоминающего блока, на фиг. 3 - блок-схема таймера.

Устройство защиты котельного агрегата (фиг. 1) содержит вычислительный блок 1, выполненный цифровым, n аналоговых датчиков 2 технологических параметров котельного агрегата, через аналого-цифровой преобразователь 3 подключенных к информационному входу вычислительного блока 1, m дискретных датчиков 4 параметров котельного агрегата, связанных также с информационными входами вычислительного блока 1. Таймер 5 первым выходом связан со входом прерывания вычислительного блока 1 и выходом цифрового управляемого фильтра 6, выходом подключенного ко входу исполнительного блока 7 и ко входу цифрового запоминающего блока 8. Информационный выход вычислительного блока 1 соединен со входом блока 9 визуальной информации и со входом блока 10 звуковой сигнализации 10.

Цифровой запоминающий блок 8 (фиг. 2) содержит подключенный своими входами к внутренней шине контроллер 11, выход которого является двунаправленным входом-выходом считывания-записи цифрового запоминающего блока 8, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 12, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 13, блок 14 долговременной энергонезависимой памяти, первый вход которого подсоединен к таймеру 5, а второй - к цифровому управляемому фильтру 6, причем второй двунаправленный вход ОЗУ, выход ПЗУ и третий двунаправленный вход блока 14 долговременной энергонезависимой памяти объединены и подключены к вычислительному блоку 1. Таймер 5 (фиг. 3) может быть выполнен, например, из последовательно соединенных генератора 15 импульсной последовательности и формирователя 16 отметок реального времени. Выход генератора 15 импульсной последовательности подключен ко входу вычислительного блока 1, а выход формирователя 16 отметок реального времени - ко входу цифрового запоминающего блока 8.

Работа устройства защиты котельного агрегата осуществляется следующим образом.

Аналоговые датчики 2 технологических параметров котельного агрегата имеют на выходе сигналы, характеризующие его работу. К этим датчикам относятся, например, датчик давления воздуха на форсунки, датчик давления пара в барабане, датчик расхода воды, датчики температуры воды до и после котла и т. д. Измеренные сигналы с датчиков 2 и 4 проходят первичную обработку, т.е. согласуются по уровню напряжения с параметрами вычислительного блока 1 и аналого-цифрового преобразователя 3. Сигналы с датчиков 2 поступают на многоканальный аналого-цифровой преобразователь 3, управляемый вычислительным блоком 1.

Управление производится таким образом, что аналоговые сигналы с датчиков 2 последовательно преобразуются в цифровую форму и эта информация заводится в вычислительный блок 1. Кроме того, вычислительный блок производит последовательно опрос датчиков 4 для получения дискретной информации о работе котельного агрегата. К этой информации относится, например, разрежение в топке котла, давление воды до после котла и т.д. Вся информация, получаемая с датчиков 2 и 4 вместе с информацией, извлекаемой из ПЗУ 13 цифрового запоминающего блока 8, перерабатывается в вычислительном блоке 1. При пуске котельного агрегата в вычислительный блок 1 подается сигнал с дискретного датчика 4 от кнопки "Пуск" (не показана), при этом фиксируется время включения контакта пускателя дымососа или дутьевого вентилятора.

При предварительной вентиляции топки котла вычислительный блок 1 (дискретный датчик 4) производит опрос состояния контактов реле газоанализатора и при наличии метана фиксирует это состояние и дает запрет на дальнейший розжиг котельного агрегата.

По срабатыванию блока контроля факела горелки котельного агрегата вычислительный блок 1 дает команду на фиксацию времени начала отсчета времени прогрева котла, включает программу проверки состояния датчиков защиты котла и включает программу регистрации параметров аналоговых датчиков 2.

Генератор импульсной последовательности 15, входящий в таймер 5, синхронизирует работу вычислительного блока 1, в котором поступающая информация перерабатывается в параметры, отражающие работу контрольной установки, подаваемые на блок 9 визуальной информации. В вычислительном блоке 1 производится также сравнение контролируемых параметров с заданными пороговыми уровнями и при переходе этих параметров через заданный уровень включают блок 10 звуковой сигнализации, а величина превышения по информационному входу с вычислительного блока 1 поступает на цифровой управляемый фильтр 6. Кроме того, на управляемый цифровой фильтр 6 поступает сигнал с таймера 5 (импульсная последовательность сигнала).

При аварийном превышении параметров над установленными значениями цифровой управляемый фильтр 6 формирует сигнал на исполнительный блок 7 и одновременно подает его на долговременную энергонезависимую память 14, куда также поступает сигнал с формирователя 16 отметок реального времени. Из вычислительного блока 1 обработанные сигналы, пропорциональные регистрируемым параметрам, заносятся в блок 14 энергонезависимой памяти для дальнейшего считывания через контроллер 11.

Постоянное запоминающее устройство 13 выдает команды в вычислительный блок 1 для управления обработкой сигналов в нем, а в оперативное запоминающее устройство 12 заносятся результаты промежуточных вычислений, которые могут быть либо считаны через контроллер 11, либо обратно самим вычислительным блоком 1.

Таймер 5 может быть выполнен на микросхеме RTC-634221A [4, стр. 138], вычислительное устройство 1 на микросхеме H1013BM1 [4, стр. 88], аналого-цифровой преобразователь 3 на микросхеме AD78581LAR [3, стр. 218], цифровой запоминающий блок 8 на микросхемах AT29C020 и 537PY10 [5, стр. 43], блок 10 звуковой сигнализации на микросхемах AD7945N, 174YH19 и TS-G1030, блок 9 визуальной информации - ИЖЦ-21-4/7 [6, стр. 202 - 223].

В качестве датчиков технологических параметров котельного агрегата используются установленные на нем датчики, описанные, например, в [7, стр. 193 - 208].

Литература
1. Авт. свид. СССР N 1451448. Способ автоматической защиты водогрейного котла. Авторы Шанин Н.М., Райский Ю.Б., Зыков А.К. Кл. F 22 B 37/40, 1986 г.

2. Авт. свид. RU N 2073170. Устройство защиты парового котла. Авторы Сурогин Б. Г., Ипатов О.В., Воеводин Е.А., Ямников В.А., Дворянков В.Ф. Кл. F 22 B 37/42, 1997 г. (прототип).

3. Гитис Э.И., Пискулов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи. М., Энергоиздат, 1981 г.

4. Гришин Ю. П. и др. Микропроцессоры в радиотехнических системах. М., Радио и связь, 1982 г.

5. Мультимедиа. Под ред. Петренко А.И. М., БИНОМ, 1994 г.

6. Васенко И.В., Телец В.А. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры. М., Радио и связь, 1992 г.

7. Киселев Н.А. Котельные установки. М., Высшая школа., 1987 г.

Формула изобретения

1. Способ защиты котельного агрегата, основанный на том, что измеряют сигналы, пропорциональные технологическим параметрам котельного агрегата, выполняют первичную обработку указанных сигналов, преобразуют аналоговые сигналы в цифровую форму, выполняют индикацию о режимах работы котельного агрегата и после превышения измеренными сигналами допустимых значений формируют управляющие сигналы для защиты и управления котельным агрегатом, отличающийся тем, что дополнительно задают очередность обработки измеренных сигналов, синхронизируют эту обработку сформированной импульсной последовательностью в реальном масштабе времени, записывают в долговременную энергонезависимую память для хранения сформированные управляющие сигналы и прошедшие обработку сигналы, пропорциональные технологическим параметрам котельного агрегата, фиксируют время появления этих сигналов и считывают полученную информацию для анализа и контроля работы котельного агрегата.

2. Устройство защиты котельного агрегата, содержащее вычислительный блок, входами соединенный с выходами датчиков технологических параметров котельной установки, а выходами - с входами блока звуковой сигнализации, блока визуальной информации и исполнительным блоком, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено цифровым запоминающим блоком, цифровым управляемым фильтром и таймером, первым выходом связанным со входом прерывания вычислительного блока, выполненного цифровым, и входом управления цифрового управляемого фильтра, информационным входом подключенного к информационному выходу вычислительного блока, а выходом - к исполнительному блоку и ко второму входу цифрового запоминающего блока, причем второй вход цифрового запоминающего блока соединен со вторым выходом таймера, кроме того, цифровой запоминающий блок и вычислительный блок выполнены с выходами считывания - записи информации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3