Устройство для защиты установки от перегрева Советский патент 1993 года по МПК H02H5/04 H02H7/08 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, для контроля, сигнализации и защиты компрессора от перегрева.

Цель изобретения - повышение удобства эксплуатации и надежности работы устройства.

Такое техническое решение способствует повышению удобства эксплуатации устройства за счет введения новых режимов работы:

пошаговый режим индикации температуры контролируемых узлов с индикацией номера этих узлов;

автоматический режим индикации температуры контролируемого узла с индикацией номера этого узла;

пошаговый режим индикации уставок предупредительного и аварийного уровней срабатывания устройства;

автоматический режим индикации уставок предупредительного и автоматического уровней срабатывания устройства.

Кроме того, устройство обеспечивает установку и проверку настроечных параметров без дополнительных измерительных приборов в виде значений температуры, что

00

го

Оч

повышает производительность труда при его настройке.

Повышение надежности работы устройства обусловлено исключением ложных срабатываний устройства в момент переключения коммутаторов и одновибра- тора, связанных с разбросом параметров этих блоков, за счет того, что сигнал запрета на срабатывание устройства появится раньше и длительность его превышает время переключения коммутаторов.

Это достигается введением в устройство ключей 24.28 и 29, блоков управления 20, 22, 25 и 27, а также конкретным исполнением и включением блока управления 21 и кроме того применением элементов ИЛИ 26-, ИЛИ-НЕ23.

Другие цели и преимущества станут более понятны из следующего конкретного примера выполнения и чертежей, на которых:

на фиг. 1 изображена блок-схема устройства согласно изобретению;

на фиг. 2 - изображена блок-схема второго блока управления согласно изобретению;

на фиг. 3 - изображена блок-схема второго блока индикации.

Устройство защиты установки от перегрева содержит датчики температуры 1,2,3, соединенные через первый коммутатор 4, первый блок сравнения 5, первый элемент И 6 с приводом 7 отключения установки, последовательно соединенные первый блок уставок 8 и второй коммутатор 9, последовательно соединенные второй блок уставок 10. третий коммутатор 11, второй блок сравнения 12. второй элемент И 13 и блок сигнализации 14, последовательно соединенные одновибратор 15 и элемент НЕ 16, последовательно соединенные первый элемент ИЛИ 17 и первый блок индикации 18, а также второй блок индикации 19, первый блок управления 20, второй блок управления 21, причем последний выходом подсоединен к адресным входам первого 4, второго 9, третьего 11 коммутаторов и первого блока 18 индикации, первый 5 и второй 12 блоки сравнения другими входами подсоединены соответственно к входам второго 9 и первого 4 коммутаторов, первый элемент И 6 другим входом подсоединен к выходу элемента НЕ 16. первый элемент ИЛИ 17 выходом подсоединен к входу второго блока индикации 19, а входами к выходу соответственно первого 6 и второго 13 элементов И, а также - к выходу первого блока управления 20, последовательно соединенные третий блок управления 22, элемент ИЛИ-НЕ 23 и первый ключ 24, последовательно соединенные четвертый блок управления 25 и второй элемент ИЛИ 26, а также пятый блок управления 27, второй 28 и третий 29 ключи, причем управляющие входы второго 28 и

третьего 29 ключей подсоединены к выходу соответственно третьего 22 и четвертого 25 блоков управления, второй элемент ИЛИ 26 вторым и третьим входами подсоединены соответственно к выходам третьего 22 и пя0 того 27 блоков управления, а выходом - к соответствующим входам блока управления 21 и первого элемента ИЛИ 17, второй блок индикации 19 другим входом через первый 24, второй 28 и третий 29 ключи подсоеди5 йены соответственно к входам первого 4, второго 9 и третьего 11 коммутаторов, а второй 21 блок управления другим входом подсоединен к выходу первого блока 20 управления, а другим выходом - к входу

0 одновибратора 15.

Второй блок управления 21 представляет собой, например, устройство, представленное на фиг. 2, и содержит последовательно соединенные генератор 30,

5 элемент задержки 31 и счетчик 32. Генератор 30 может быть выполнен, например, на базе специализированной микросхемы типа КР1006ВИ1 -таймер, в соответствующем включении, показанном, например, на фиг.

0 2, Частота генерируемых импульсов зависит от параметров элементов С1, R1 и R2 и может уменьшаться при подаче управляющего сигнала от второго элемента ИЛИ 26 и размыкании ключа К2; конденсатор С2 - вспо5 могательный, защищает формирователь образцового напряжения, входящего в состав микросхемы, от помех и пульсаций, которые могут проникнуть со стороны источника питания. Резистор R3 вспомога0 тельный и служит для ограничения тока разряда конденсатора С1 при замыкании ключа К1. Ключ К1 служит для остановки генератора (прекращение генерации импульсов) при поступлении управляющего импульса от

5 первого блока управления 20 (при замыкании ключа К1). В качестве ключей К1 и К2 могут быть использованы, например, специализированные микросхемы типа К561КТЗ или контакты реле. Элемент задержки 31

0 представляет собой, например, схему, представленную на фиг. 14.5 (Зельдин Е.Л. Цифровые интегральные микросхемы в информационной измерительной аппаратуре. Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отделе5 ние, 1986, с. 266). Счетчик 32 представляет собой, например, обычный двоичный счетчик.

В качестве датчиков 2, 1, 3 могут быть использованы, например, обычные термометры сопротивлений типа ТСП

В качестве коммутаторов 4, 9, 11 могут быть использованы, например, обычные мультиплексоры, которые имеют п входов и один выход с последовательным подключением каждого входа к выходу при подаче на его управляющие входы цифрового кода.

В качестве блоков уставок 8 и 10 могут быть использованы, например, переменные резисторы, опорное напряжение на которые подается со стабилизированного источ- ника напряжения, а значения уставок снимается с их средних выводов.

Первый 5 и второй 12 блоки сравнения могут быть выполнены, например, в виде обычных компараторов на операционных усилителях.

Элементы И 6, ИЛИ 17, И 13, ИЛИ 26 и ИЛИ-НЕ 23, например, обыкновенные логические элементы.

Первый блок индикации 18 может быть выполнен, например по схеме (Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. Справочник / В.И.Иванов. А.И.Аксенов, А.М.Юшин, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1989, с. 146, рис. 4.1 а).

Второй блок индикации 19 представляет собой, например, устройство, представленное на фиг„ 3, и содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 33, индикаторы 34 и ключ 35. В качестве АЦП 33 может быть использован, например, АЦП двойного интегрирования К572ПВ2; в качестве индикаторов 34-35 декадный индикатор на семисегментных светодиодных матрицах; в качестве ключа 35 - обычный транзистор соответствующей мощности, включенный последовательно.в цепь питания индикаторов.

Одновибратор 15 представляет собой, например, схему (см. Книгу Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. Л.: Энергоиздат, Ленингр. отд-ние, 1986, с. 266, рис. 14.4).

В качестве четвертого 25 и третьего 22 блоков управления могут быть использованы, например, кнопки с зависимой фиксацией, т.е. при нажатии одной из них другая приходит в отжатое положение. В отжатом положении через размыкающий контакт на вход четвертого 25 (третьего 22) блока управления поступает сигнал логического О, в нажатом положении через замыкающий контакт - сигнал логической 1.

В качестве первого 20 и пятого 27 бло- ков управления могут быть использованы, например, кнопки с независимой фиксацией, т.е. положение одной (нажатое или отжатое) не зависит от положения другой. В отжатом положении через размыкающий

контакт на выход первого 20 (пятого 27) блока управления поступает сигнал логического О, в нажатом положении через замыкающий контакт - сигнал логической 1.

В качестве первого 24, второго 28 и третьего 29 ключей может быть использована, например, специализированная микросхема К561КТЗ.

Устройство защиты установки от перегрева работает следующим образом.

Второй блок управления 21 обеспечивает пять режимов работы устройства:

основной режим работы - режим контроля и защиты;

автоматический режим индикации температуры контролируемых узлов с индикацией номера этих узлов;

пошаговый режим индикации температуры контролируемого узла с индикацией номера этого узла;

пошаговый режим индикации уставок предупредительного и аварийного уровней срабатывания устройства;

автоматический режим индикации уставок предупредительного и аварийного уровней срабатывания устройства.

Режим контроля и защиты.

Первый 20, третий 22, четвертый 25 и пятый 27 блоки управления находятся в исходном состоянии, т.е. на их выходах присутствует сигнал логического О. Следовательно, на управляющих входах второго 28 и третьего 29 ключей присутствует сигнал логического О - ключи разомкнуты, на управляющем входе первого ключа 24 присутствует сигнал логической 1 - этот ключ замкнут. На первом и втором управляющих входах второго блока управления 21 присутствуют сигналы логического О, следовательно ключ К1 (входящий в состав генератора 30, см. фиг. 2)- разомкнут, ключ К2 (см, фиг. 2) - замкнут.

Второй блок управления 21 формирует с помощью своего генератора 30 тактовые импульсы, которые поступают через элемент задержки 31 на счетчик 32, который формирует цифровой код управления коммутаторам 4, 9, 11, а также первому блоку индикации 18. Включение элемента задержки 31 между генератором 30 и счетчиком 32 позволяет формировать одновибратору 15 импульсы, которые появляются раньше (на время задержки, определяемое параметрами элемента задержки 31) и полностью перекрывающие по длительности момент переключения коммутаторов 4, 9 и 11. Сигнал с выхода одновибратора 15 поступает на вход элемента НЕ 16, который в момент переключения коммутаторов формирует

сигнал логического О (сигнал запрета) на прохождение импульсов с выхода блоков сравнения 5 и 12 и тем самым полностью исключает ложные срабатывания устройства в момент переключения коммутаторов 4, 9и 11.

Второй блок управления 21 формирует на своем выходе цифровой код с помощью которого управляет поочередным подключением входных сигналов (величину напряжения, пропорциональную температуре контролируемого узла уставки) датчиков и соответствующих им уставок (формируемых первым 8 и вторым 10 блоками уставок) для одновременной подачи на блоки сравнения 5 и 12, а также через замкнутый первый ключ 24 на второй блок индикации 19. При достижении входным сигналом предупредительного (тревожного) уровня уставки на выходе второго 12 блока сравнения появится сигнал, который через второй элемент И 13 поступит на вход блока сигнализации 14 и через первый элемент ИЛИ 17 поступит на блоки 18 и 19 индикации. При этом блок сигнализации 14 будет сигнализировать, например, с частотой опроса датчиков, т.е. прерывисто - сигнализируя о достижении контролируемым узлом температуры тревожного уровня, а-блоки 18 и 19 будут индицировать номер и значение температуры перегретого узла, тем самым позволяя обслуживающему персоналу, например, осуществить подготовку для пуска резервной установки.

Если температура контролируемого узла установки резко возрастает и достигнет аварийной уставки задаваемой первым блоком установок 8, то на выходе первого блока 5 сравнения появится сигнал, который поступит через первый элемент И 6 на привод отключения установки. Привод 7 отключит установку. При этом этот же сигнал через первый элемент ИЛИ 17 поступит на входы блоков 18 и 19 индикации, которые высветят номер и значение температуры узла, температура которого превысила аварийный уровень.

В процессе эксплуатации,установки требуется через заданные промежутки времени осуществлять контроль температуры каждого узла установки. Для этого используют автоматический или пошаговый режим индикации температуры контролируемых узлов с индикацией номера этих узлов.

Автоматический режим индикации температуры осуществляется с помощью пято,- го блока управления 27. При воздействии на этот блок на его выходе возникает сигнал логической Г, который через второй элемент ИЛИ 26 поступает на первый элемент

ИЯИ 17, тем самым разрешая индикацию температуры и номера контролируемого узла. Сигнал логической 1 с выхода второго элемента ИЛИ 26 поступит также на управляющий вход второго блока управления 21 и разомкнет ключ К2, входящий в состав генератора 30 (см. фиг. 2), уменьшая тем самым частоту тактовых импульсов генератора. При.этом время индикации температу0 ры и номера контролируемого узла достигнет заданного значения. Время индикации выбирается из условия этих параметров. Повторное воздействие на пятый блок управления 27 вызовет появление на его

5 выходе сигнала логического О, что приведет к замыканию ключа К1 (см. фиг. 2) и появлению сигнала запрета индикации и, следовательно, восстановлению режима контроля и защиты.

0Пошаговый режим индикации температуры осуществляется с помощью первого блока управления 20. При воздействий на этот блок на его выходе возникнет сигнал логической 1, который через первый эле5 мент ИЛИ 17 поступит на управляющие входа первого 18 и второго 19 блоков индикации, тем самым разрешая индикацию температуры и номера контролируемого узла. Сигнал логической 1 с выхода

0 первого блока управления 20 поступит также на другой управляющий вход второго блока управления 21 и замкнет ключ, входящий $ состав генератора-30 (см. фиг. 2), который остановит генератор 30. На выходе

5 второго блока управления 21 будет присутствовать та кодовая комби/нация, которая присутствовала в момент воздействия на первый блок управления 20, следовательно, будет происходить индикация температуры

0 и номера узла, которому соответствует данная кодовая комбинация. В таком состоянии устройство будет находиться до тех пор пока повторным воздействием на первый блок управления 20 не вызовется сигнал лргиче5 ского О на его выходе. Этот.сигнал приведет к размыканию ключа К1, входящего в состав генератора 30, а значит к возобновлению генерации тактовых импульсов этим генератором.

0 Автоматический и пошаговый режим индикации уставок предупредительного и аварийного уровней срабатывания устройства применяется в процессе настройки устройства, причем индикация уставок осуществ5 ляется в значениях температуры, что не требует дополнительных контрольно-измерительных приборов и пересчета величина уставок из вольт в градусы.

Режим автоматической индикации уставок предупредительного(аварийного) уровня осуществляется воздействием на четвертый 25 (третий 22) блок управления, при этом на его выходе появляется сигнал логической 1. Этот сигнал через второй 26 и первый 17 элементы ИЛИ поступает на уп- равляющие входы блоков индикации 18 и 19, разрешая их работу. Одновременно сигнал логической 1 поступит на второй блок управления 21, уменьшая тем самым частоту тактовых импульсов генератора 30 (К2 ра- зомкнут, см. фиг. 2). Сигнал логической 1 с выхода четвертого 25 (третьего 22) блока управления также поступит на вход элемента ИЛИ-НЕ 23 и на управляющий вход третьего элемента 29 (второго 28) ключа. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 23 появится сигнал логического О, который поступит на управляющий вход первого ключа 24 и разомкнет его, отключая тем самым сигнал температуры контролируемого узла от входа второго блока индикации 19. Сигнал логической 1, присутствующий на управляющем входе третьего 29 (второго 28) ключа, замкнет его и подключит тем самым сигнал уставки предупредительного (аварийного) уровня с выхода третьего 11 (второго 9) коммутатора к входу второго блока индикации 19. При этом второй 19 и первый 18 блоки индикации покажут величину уставки предупредительного (аварийного) уровня и соответствующий ему номер контролируемого узла.

При необходимости подстройки величины уставки конкретного контролируемого узла воздействуют на первый блок управления 20. При этом устройство переходит из автоматического в пошаговый режим. Сигнал логической 1 на выходе .блока управления 20 остановит генератор 30. На выходе второго блока управления 21 установится кодовая комбинация, соответствующая не- обходимому номеру контролируемого узла. После подстройки величины уставки, воздействуя на первый блок управления 20, ус- танавливают на его выходе сигнал логического О, тем самым обеспечивают дальнейший перебор уставок предупредительного (аварийного) уровня.

Для корректировки следующей уставки необходимо установить на выходе первого блока управления 20 сигнал логической 1 и прекратить воздействие на этот блок после появления необходимого номера контролируемого узла.

Для обеспечения режима контроля и защиты четвертый 25. третий 22 и первый 20 блоки управления переводят в исходное состояние (сигнал логического О на выходах этих блоков).

Таким образом, введение- в устройство защиты первого, второго, и третьего ключей, первого, второго и третьего блоков управления, генератора, элемента задержки и второго блока сигнализации, а также логических элементов ИЛИ, НЕ, И и ИЛИ-НЕ позволило повысить удобство эксплуатации и надежность работы устройства.

Формула изобретения

Устройство для защиты установки от перегрева, содержащее датчики температуры, подсоединенные через первый коммутатор, первый блок сравнения, первый элемент И, предназначенный для соединения с приводом отключения установки, последовательно соединенные первый блок уставок и второй коммутатор, последовательно соединенные второй блок уставок, третий коммутатор, второй блок сравнения, второй элемент И и блок сигнализации, последовательно соединенные одновибратор и элемент НЕ, последовательно соединенные первый элемент ИЛИ и первый блок индикации, а также второй блок индикации, пер- вый блок управления, второй блок управления, при этом последний выходом подсоединен к адресным входам первого, второго, третьего коммутаторов и первого блока индикации, первый и второй блоки сравнения другими входами подсоединены соответственно к выходам второго и первого коммутаторов, первый элемент И одним входом соединен с выходом первого блока сравнения, другим входом подсоединен к выходу элемента НЕ и одному входу второго элемента И, первый элемент ИЛИ выходом подсоединен к входу второго блока индикации, а входами - к выходу соответственно первого и второго элементов И, а также - к выходу первого блока управления, отличающееся -тем, что, с целью повышения удобства эксплуатации и надежности работы устройства, оно дополнительно содержит последовательно соединенные третий блок управления, элемент ИЛИ-НЕ и первый ключ, последовательно соединенные четвертый блок управления и второй элемент ИЛИ. а также пятый блок управления, второй и третий ключи, при этом управляющие входы второго и третьего ключей подсоединены к выходу соответственно третьего и четвертого блоков управления, а другой вход элемента ИЛИ-НЕ подсоединен к выходу четвертого блока управления, второй элемент ИЛИ вторым и третьим входами подсоединен соответственно к выходам третьего и пятого блоков управления, а выходом - к соответствующим входам второго блока управления и первого элемента ИЛИ, второй блок индикации другим входом через первый, второй и третий ключи подсоединен соответственно к входам первого, второго и третьего коммутаторов, а второй

чблок управления другим входом подсоединен к выходу первого блока управления, а другим выходом - к входу одновибратора.

Использование: область электротехники и автоматики, например, для контроля, сигнализации и защиты компрессора от перегрева. Сущность изобретения: устройство защиты установки от перегрева содержит три датчика температуры, соединенных через первый коммутатор с первым блоком сравнения, последовательно соединенные одновибратор, элемент НЕ, первый элемент И и первый элемент ИЛИ. Первый блок уставок, соединенный через второй коммутатор с другим входом первого блока сравнения, а также привод отключения установки. Первый блок индикации и первый блок управления, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов и первого блока индикации. При этом первый элемент И другим входом соединен с выходом первого блока сравнения, последовательно соединенные второй блок уставок, третий коммутатор, второй блок сравнения, второй элемент И и блок сигнализации. Последовательно соединенные второй блок управления и второй элемент ИЛИ, последовательно соединенные третий блок управления и элемент ИЛИ- НЕ. Зил.

Первый коммутатор

Третий

Пятый блок

Четвертый блок управления

Одяовибратор $яг,1

21 - второй управления Фиг.2

Привод отключен установки

Элемент НЕ

Управ«яп5им входам noptoro 4, второго 9, третьего II коммута торов як первоиу вяоку тиНа вход одновивраторв К

33

о

25 -Второй ел ох индихоции ЗЗ-ана/гогоцифробой лреод°рю06ателб ЗУ - индикаторы 35 - ключ

Фиг.З

34

35

От элемента

МИ9