Устройство для защиты технологического оборудования Советский патент 1992 года по МПК H02H5/00 H02H5/04 H02H3/08 H02H11/00 

VJ

О VI О 00 О

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты технологического оборудования в устройствах автоматического контроля технологических параметров.

Известно устройство для защиты от аварий теплоэнергетического оборудования, содержащее источник питания, датчик контролируемого параметра, подключенный к аналого-дискретным преобразователям сигнализации и защиты, выходные контакты которых подключены к сигнальному табло и к обмотке исполнительного реле, реле времени, обмотка которого подключена к источнику питания через выходной контакт аналого-дискретного преобразователя сигнализации, промежуточное реле, обмотка которого подключена к источнику питания через последовательно включенные размыкающий контакт реле времени и выходной контакт аналого-дискретного преобразователя защиты, а последовательно с обмоткой исполнительного реле включены замыкающий контакт реле времени и размыкающий контакт промежуточного реле.

Недостатком данного устройства является его низкая надежность.

Известно устройство для реализации способа защиты технологического обрудо- вания. содержащее датчик, аналого-релей- ные преобразователи, элементы И, ИЛИ, НЕ, исполнительный орган и сигнальные табло, причем первые входы первого, второго, третьего и четвертого аналого-релейных преобразователей соединены с входами устройства, предназначенными для подачи соответствующих уставок, а вторые входы - с датчиком, выходы первого и второго аналого-релейных преобразователей соединены, соответственно, с первым и вторым входами первого элемента И, третий вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ, а выход - с исполнительным органом. Выход второго релейного-аналогового преобразователя соединен также с входом второго элемента НЕ. выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого аналого-релейного преобразователя, а выход - с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым сигнальным табло. Выходы второго аналого-релейного преобразователя и первого элемента НЕ соединены также с соответствующими входами третьего элемента И, выход которого соединен с вторым сигнальным табло. Выходы третьего и четвертого аналого-релейных преобразователей соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого элемента НЕ и к первому входу первого элемента ИЛИ.

Недостатком устройства является низкая надежность, обусловленная тем, что при

возникновении аварийной ситуации с формированием соответствующего сигнала на выходе первого аналого-релейного преобразователя при неисправности второго аналого-релейного преобразователя, фор0 мирующего предупредительный сигнал, отсутствует сигнал на втором входе и, соответственно, на выходе первого элемента И. Вследствие этого не подается команда на исполнительный орган, предназначен5 ный для ликвидации аварийной ситуации или для предупреждения дальнейшего ее развития, что может привести к весьма тяжелым последствиям. Кроме того, недостат- ком устройства является низкая

0 информативность, связанная с тем, что информация, предоставляемая первым и вторым сигнальными табло, не дифференцирует виды неисправностей (неисправность датчика или аналого-релейных

5 преобразователей), а также не сообщает о возникновении аварийной ситуации (т.е. о достижении контролируемым технологическим параметром предельной установки). Цель изобретения - повышение надеж0 ности и информативности устройства.

Повышение надежности достигается за счет обеспечения возможности ликвидации аварийной ситуации или предупреждения дальнейшего ее развития при неисправно5 сти аналого-релейного преобразователя, формирующего предупредительный сигнал. а повышение информативности - за счет того, что при том же количестве сигнальных табло персоналу предоставляется следую0 щая информация: о неисправности датчика: о неисправности аналого-релейного преобразователя, формирующего предупредительный сигнал: о неисправности аналого-релейного преобразователя, фор5 мирующего аварийный сигнал; о нарушении технологического режима (предупредительный сигнал): о возникновении аварийной ситуации (аварийный сигнал).

Поставленная цель достигается за счет

0 того, что в устройство для защиты технологического оборудования, содержащее датчик, с первого по четвертый аналого-ре- лейные преобразователи, с первого по третий элементы И, первый и второй элементы

5 ИЛИ, первый и второй элементы НЕ. исполнительный орган и первое и второе сигнальные табло, причем первые входы первого, второго, третьего и четвертого аналого-релейных преобразователей соединены, соответственно, с первым, вторым, третьим и

Хмим граничных значений контролируемого технологического параметра. Эти сигналы поступают далее на соответствующие входы аналого-релейных преобразователей 2-5, предназначенных для сравнения пропорци- онального аналогового сигнала X. получаемого от датчика 1 контролируемого технологического параметра, с соответствующими уставками. При этом сигнал X сравнивается в аналого-релейном преобразо- вателе 2 с предельной уставкой X. Для защиты, действующей при повышении параметра до предельной уставки, выходной дискретный сигнал аналрго-релейного преобразователя 2 при (технологический параметр не достиг предельной уставки) равен нулю, а при X S X (технологический параметр достиг предельной уставки) равен единице.

Аналоговый сигнал X сравнивается так же с предупредительной уставкой X в аналого-релейном преобразователе 3. Для защиты, действующей при повышении параметра, выходной дискретный сигнал ана- лог р-дискретного преобразователя 3 при (технологический параметр не достиг уставки предупредительной сигнализации) равен нулю, а при X X (технологический параметр достиг уставки предупредительной сигнализации) равен единице.

В аналого-релейных преобразователях 4 и 5 этот же аналоговый сигнал X сравнивается с уставками Хмин и Хмакс.. определяющими минимальное и максимальное значения технологического параметра, со- ответственно ниже и выше которых он не может быть при исправном датчике 1. Выходной дискретный сигнал аналого-релейного преобразователя 4 при X ХМин. (датчик 1 исправен) равен нулю, а при . (дат- чик 1 неисправен) равен единице. Выходной дискретный сигнал аналого-релейного преобразователя 5 при X ХМакс. (датчик 1 исправен) равен нулю, а при Х ХМакс (датчик 1 неисправен) равен единице.

Таким образом, анэлого-релейные преобразователи 4 и 5 служат для контроля нахождения аналогового сигнала, пропорционального величине технологического параметра, в диапазоне возможных значений, т.е. для контроля исправности датчика 1.

В исходном состоянии, соответствующем нормальной работе технологического оборудования, сигнал на выходе аналого- релейного преобразователя 2 отсутствует, соответственно отсутствует сигнал на выходе элемента И 7, триггер 20 находится .в исходном состоянии. При этом отсутствует сигнал на его первом (прямом) выходе и

присутствует сигнал на его втором (инверсном) выходе,следовательно,бесконтактный ключ 21 замкнут, бесконтактный ключ 22 разомкнут, и на второй вход аналого-релейного преобразователя 3 поступает сигнал от датчика 1.

Если в процессе работы-при исправном датчике 1 его аналоговый сигнал достиг предупредительной уставки % т.е. выполняется

условие (ХгХ) Л (Хмми. Х Хмакс.), ПОЯВЛЯЮТСЯ сигналы на первом и втором входах элемента И 8, на третьем входе которого присутствует импульсный сигнал от генератора 23 импульсов. В результате импульсный сигнал появляется на выходе элемента ИЛИ 12 и вызывает свечение сигнального табло 18 мигающим светом с частотой, определяемой генератором 23 импульсов, свидетельствующее о нарушении технологического режима.

Если при дальнейшем развитии событий аналоговый сигнал датчика 1 достиг предельной уставки X, т.е. выполняется условие (X ХХХМин. Х Хмакс.), то появляется сигнал на первом входе элемента И 6. При этом отсутствует сигнал на первом и присутствует сигнал на втором входе элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 19, следовательно имеются сигналы на втором и третьем входах элемента И 6. Это вызывает появление сигнала на его выходе и приводит к подаче с выдержкой времени, определяемой элементом ЗАДЕРЖКА 24, управляющей команды на исполнительный орган 16. Перемещение исполнительного органа 16 под воздействием управляющей команды приводит к ликвидации аварийной ситуации или предотвращает дальнейшее ее развитие. Одновременно сигнал с выхода элемента И 6 через элемент ИЛИ 12 поступает на сигнальное табло 17 и вызывает его свечение ровным светом, свидетельствующее о возникновении аварийной ситуации.

Появление в процессе работы сигнала на выходе аналого-релейного преобразователя 2 при отсутствии сигнала на выходе аналого-релейного преобразователя 3 возможно при выходе из строя любого из аналого-релейных преобразователей 2 или 3 (одновременный выход их из строя представляется весьма маловероятным). Поэтому при возникновении данной ситуации выполняется автоматический поиск неисправного аналого-релейного преобразователя. Так как при этом присутствуют сигналы на обоих входах элемента И 7, триггер 20 переводится в единичное состояние, т.е. на его первом (прямом) выходе появляется сигнал, а на его втором (инверсном) выходе

четвертым входами устройства, а вторые входы первого, второго, третьего и четвертого агналого-релейных преобразователей - с датчиком, выход первого аналого-релей- ного преобразователя соединен с первым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ, выход второго аналого-релейного преобразователя - с .входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с пер- вым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого аналого-релейного преобразователя, выходы второго аналого-релейного преобразователя и первого элемента НЕ - соответственно с первым и вторым входами третьего элемента И, выходы третьего и четвертого аналого-релейных преобразователей - с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого элемента НЕ и к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым сигнальным табло введены четвертый элемент И, третий элемент ИЛИ, третий элемент НЕ, элемент НЕ- РАВНОЗНАЧНОСТЬ, триггер, первый и второй бесконтактные ключи, генератор импульсов и элемент ЗАДЕРЖКА, причем информационные входы первого и второго бесконтактных ключей соединены, соответ- ственно, с датчиком и с четвертым входом устройства, а выходы - с вторым входом второго релейно-аналогового преобразователя, выход второго элемента И соединен с первым входом триггера, выход первого аналого-релейного преобразователя через третий элемент НЕ соединен с вторым входом триггера, первый выход которого соединен с управляющим входом второго бесконтактного ключа и первыми входами четвертого элемента И и элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, а второй выход - с управляющим входом первого бесконтактного ключа, выходы первого и второго аналого- релейных преобразователей соединены, со- ответственно, с вторыми входами четвертого элемента И и элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход генератора импульсов - с третьими входами третьего и четвертого элементов И, выходы первого и третьего элементов И соединены, соответственно, с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым сигнальным табло, выход четвертого элемента И - с вторым вхо- дом первого элемента ИЛИ, выход первого элемента И через элемент ЗАДЕРЖКА соединен с исполнительным органом.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1, аналого- релейные преобразователи 2-5, элементы И 6-9, элементы ИЛИ 10-12, элементы НЕ 13- 15, исполнительный орган 16, сигнальные табло 17 и 18, элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 19, триггер 20, бесконтактные ключи 21 и 22. генератор 23 импульсов, элемент

ЗАДЕРЖКА24, входы 25-28, причем первые входы аналого-релейных преобразователей 2-5 соединены, соответственно, с входами 25-28 устройства, вторые входы аналого-релейных преобразователей 2, 4 и 5 соединены с датчиком 1, выход аналого-релейного преобразователя 2-е первыми входами элементов И 6 и 7, вторым входом элемента И 9 и входом элемента НЕ 15, выход аналого-релейного преобразователя 3-е первым входом элемента И 8, с входом элемента НЕ 14 и с вторым входом элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 19, выходы аналого-релейных преобразователей 4 и 5 - с соответствующими входами элемента ИЛИ 11, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 10 и с входом элемента НЕ 13, выход которого соединен с третьим входом элемента Ибис вторым входом элемента И 8, выход элемента НЕ 14 - с первым входом элемента И 7, выход которого соединен с первым входом триггера 20, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ 15. информационные входы бесконтактных ключей 21 и 22 соединены, соответственно, с датчиком 1 и с входом 28 устройства, а выходы - с вторым входом аналого-релейного преобразователя 3, первый выход триггера 20 соединен с первыми входами элемента И 9 и элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 19 и с управляющим входом бесконтактного ключа 22, а второй выход - с управляющим входом бесконтактного ключа 21, выход элемента 6 соединен с первым входом элемента ИЛИ 12 и через элемент ЗАДЕРЖКА 24 с исполнительным органом 16. второй вход элемента ИЛИ 12 - с выходом элемента И 8, а выход - с сигналь- нымтабло 18, второй вход элемента ИЛИ 10 соединен с выходом элемента И 9. а выход - с сигнальным табло 17, выход элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 19 соединен с вторым входом элемента И 6. выход генератора 23 импульсов соединен с третьими входами элементов И 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

На входы 25 и 26 устройства от внешних источников (не показаны) поступают сигна ; лы заданных, соответственно, предельной X и предупредительной 5Густавок, а на входы 27 и 28 устройства - сигналы, соответственно, максимального Хмакс. и минимального

сигнал исчезает. Это вызывает размыкание бесконтактного ключа 21 и замыкание бесконтактного ключа 22. При этом на второй вход аналого-релейного преобразователя 3 поступает сигнал, соответствующий граничному значению контролируемого параметра Хмакс.. т.е. заведомо больший, чем сигнал. находящийся на его первом входе (сигнал предупредительной устааки X).

В случае, если рассматриваемая ситуация возникла из-за неисправности аналого- релейного преобразователя 2, т.е. при выполнении условия (Х Xj А (Хмин Х Хнакс). появляется сигнал на выходе аналого-релейного преобразователя 3 и исчезает сигнал на выходе элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 19. Так как выдержка времени, определяемая элементом ЗАДЕРЖКА 24, выбирается больше, чем время поиска неисправного аналого-релейного преобразователя, управляющая команда на исполнительный орган 16 не поступит и не произойдет его ложного перемещения. Одновременно появляются сигналы на первом и втором входах элемента И 9, на третьем входе которого присутствует импульсный сигнал от генератора 23 импульсов. В результате импульсный сигнал появляется на выходе элемента ИЛИ 10 и вызывает свечение сигнального табло 17 мигающим светом с частотой, определяемой генератором 23 импульсов, свидетельствующее о неисправности аналого-релейного преобразователя 2. После устранения неисправности появляется сигнал на втором входе триггера 20. триггер 20 возвращается в исходное состояние, замыкается бесконтактный ключ 21, размыкается бесконтактный ключ 22 и устройство готово к дальнейшей работе.

В случае же. если рассматрипаемая ситуация возникла из-за неисправности аналого-релейного преобразователя 3 т.е. при выполнении условия ( Я) А(Хмин Х Хмакс.), сигнал на выходе аналого-релейного преобразователя 3 не появится, сохраняется сигнал на выходе элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 19 и через время, определяемое элементом ЗАДЕРЖКА 24, подается управляющая команда на исполнительный орган 16. Одновременно сигнал с выхода элемента ИЛИ 12 поступает на сигнальное табло 18 и вызывает его свечение равным светом, а импульсный сигнал с выхода элемента И 9 через элемент ИЛИ 10 поступит на сигнальное табло 17 и вызывает его свечение мигающим светом с частотой, определяемой генератором 23 импульсов. Такой характер совместного свечения сигнальных табло 17 и 18 свидетельствует о возникновении аварийной ситуации при неисправности аналого-релейного преобразователя 3. После ликвидации аварийной ситуации и устранения неисправности аналого-релейного преобразователя 3 появляется сигнал на втором входе триггера 20, триггер 20 возвращается в исходное состояние, замыкается бесконтактный ключ 21, размыкается бесконтактный ключ 22 -и устройство готово к дальнейшей работе.

Если в процессе работы выходит из строя датчик 1, т.е. при выполнении условий X Хмакс или X Хмин на одном из входов элемента ИЛИ 11 появляется сигнал, который через элемент НЕ 13 блокирует

подачу управляющей команды на исполнительный орган 16 и исключает возможность его ложного перемещения. Одновременно сигнал с выхода элемента ИЛИ 11 через элемент ИЛИ 10 поступает на сигнальное

табло 17 и вызывает его свечение ровным светом, а также через элемент НЕ 13, элементы И 6 и 8 блокирует свечение сигнальное табло 18. Это свидетельствует о неисправности датчика 1.

Представленная на чертеже схема устройства без каких-либо структурных изменений обеспечивает его работу применительно к защите, действующей при понижении контролируемого технологического

параметра. При этом условие формирования управляющей команды, поступающей на исполнительный орган 16. записывается в виде (X Х)Д (Х X) Л (ХНи, X Хм«с). Таким образом, заявляемое устройствс в отличие от известного позволяет повысить надежность и информативность за счет обеспечения возможности ликвидации аварийной ситуации при неисправности аьэ- лого-релейного преобразователя, формирующего предупредительный сигнал, и предоставления персоналу дополнительной информации при том же количестве сигнальных табло.

Формула изобретения

Устройство для защиты технологического оборудования содержащее датчик, с первого по четвертый аналого-релейные преобразователи, с первого по третий эпементы И, первый и второй элементы ИЛИ. первый и второй элементы НЕ. исполнительный орган и первое и второе сигнальные табло, при этом первые входы всех аналого-релейных преобразователей соединены соответственно с первым-четвертым входами устройства, вторые входы аналого- релейных преобразователей соединены с датчиком, выход первого аналого-релейного преобразователя - с первым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ, выход второго аналого-релейного преобразователя - с входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второ- го элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого аналого-релейного преобразователя, выходы второго аналого- релейного преобразователя и первого элемента НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента И, выходы третьего и четвертого анало- ro-релейных преобразователей - с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого элемента НЕ и к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым сигнальным табло, от л и ч а ю щ е е- с я тем, что. с целью повышения надежности и информативности, в устройство введе- ны четвертый элемент И, третий элемент ИЛИ. третий элемент НЕ, элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, триггер, первый и второй бесконтактные ключи, генератор импульсов и элемент ЗАДЕРЖКА, при этом информа- ционные входы первого и второго бескон- т:: тных ключей соединены соответственно

с датчиком и с чевертым входом устройства, а выходы - с вторым входом второго релей- но-аналогового преобразователя, выход второго элемента И соединен с первым входом триггера, выход первого аналого-релейного преобразователя через третий элемент НЕ - с вторым входом триггера, первый выход которого соединен с управляющим входом второго бесконтактного ключа и первыми входами четвертого элемента И и элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, а второй внход - с управляющим входом первого бесконтактного ключа, выходы первого и второго аналого-релейных преобразователей соединены соответственно с вторыми входами четвертого элемента И и элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход генератора импульсов соединен с третьими входами третьего и четвертого элементов И, выходы первого и третьего элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым сигнальным табло, выход четвертого элемента И - с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход первого элемента И через элемент ЗАДЕРЖКА - с исполнительным органом.

Изобретение позволяет повысить надежность и информативность устройства за счет обеспечения возможности ликвидации аварийной ситуации и предоставления дополнительной информации при том же количестве сигнальных табло. Для этого при нормальной работе технологического оборудования уровень сигнала на выходе датчика 1 ниже предупредительной установки X, сигнальные табло 17 и 18 не светятся. Если при исправном датчике 1 уровень сигнала на его выходе достиг предупредительной уставки X, начинает светиться мигающим светом сигнальное табло 18 что свидетельствует о нарушении технологического режима. Если уровень сигнала на выходе датчика 1 достиг предельной уставки X, начинает светиться ровным светом сигнальное табло 17, что свидетельствует о возникновении аварийной ситуации, для ликвидации которой подается управляющая команда на исполнительный орган 16. При неисправности аналого-релейного преобразователя 2 начинает светиться мигающим светом сигнальное табло 17, а неисправность аналого-релейного преобразователя 3 вызывает свечение сигнальных табло 17 и 18 соответственно мигающим и ровным светом. 1 ил. Ё