ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ГН-20А-15 БАЗОВОГО ШКАФА УНИФИЦИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

Область техники.
Полезная модель относится к области энергетики, электротехники и автоматики и может быть использована для построения автоматизированных систем контроля и управления технологическими процессами электростанций.
Уровень техники
В настоящее время известные шкафы в целом служат для размещения блоков дистанционного управления, формирования команд технологических защит; сигнализации, аналого-дискретного преобразования сигналов, логического преобразования сигналов, временных задержек, преобразования напряжения, обеспечивая внутришкафные соединения между блоками и кроссовыми клеммниками.
При этом источники питания например, типа П41240/1 устанавливаются в эти шкафы. Такой источник предназначенный для питания функциональных блоков в соответствии с функциональным назначением и для правильного и безопасного управления механизмами электростанций устанавливается в шкаф УКТС-М, который обеспечивает условия для его нормального функционирования.
Шкаф УКТС-М в целом служит для размещения блоков дистанционного управления, формирования команд технологических защит; сигнализации, аналого-дискретного преобразования сигналов, логического преобразования сигналов, временных задержек, преобразования напряжения, обеспечивая внутришкафные соединения между блоками и кроссовыми клеммниками.
УКТС выполняет функции контроля технологических параметров и управления оборудованием технологических систем в соответствии с заданными в УКТС алгоритмами.
В аварийных условиях при формировании инициирующего события УКТС обеспечивает выдачу необходимых сигналов воздействия на механизмы и электроприводную арматуру технологических систем безопасности. Механизмы запускаются в определенной последовательности, закрытие/открытие арматуры происходит в соответствии с логикой работы технологических систем. УКТС осуществляет управление оборудованием технологических систем АЭС.
Например, известен источник питания в составе устройства - шкаф управления, содержащий вертикально ориентированный прямоугольный каркас, образованный скрепленными между собой вертикальными стойками и фронтальными балками, при этом шкаф выполнен с разделенными вертикальной перегородкой отсеками: присоединения кабелей и функциональной аппаратуры, последний из которых снабжен выдвижными модульными блоками, устанавливаемыми ярусами по всему объему отсека, при этом на каждом ярусе для каждого модульного блока закреплены направляющие, а каждый модульный блок снабжен направляющими для взаимодействия с направляющими соответствующего яруса и фиксатором требуемого положения в шкафу, обеспечивающим независимое выдвижение любого блока. При этом фиксатор положения блока содержит закрепленный на основании блока подпружиненный стержень, связанный с ручкой, установленной с возможностью перемещения в Г-образном отверстии, выполненном на лицевой панели блока, при этом на каждом ярусе установлены горизонтальные пластины с выполненными в них рядами отверстий для захода в них соответствующего подпружиненного фиксатора (см. патент на полезную модель RU 61471, 27.02.2007).
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является источник питания в составе шкафа КСО КТПС-ПН для сбора данных о состоянии технологического оборудования АЭС, состоящего из трех крейтов, один из которых служит для установки служебных блоков: источники питания, блок контроля напряжения, сетевые устройства, второй и третий служат для установки функциональных блоков, обеспечивающих сбор аналоговых сигналов - унифицированных сигналов постоянного тока и напряжения, сигналов от термопар и термопреобразователей сопротивления, а также сбор и выдачу дискретных сигналов, причем функциональные блоки имеют резервированную внутреннюю структуру преобразования входного сигнала и объединены локальной магистралью по стандарту RS-485, обеспечивающей возможность осуществления последовательного опроса функциональных блоков с циклом менее 20 мс, при этом в функциональные блоки встроены фильтры, обеспечивающие подавление синусоидальной помехи на частотах 50 и 60 Гц, при этом в аналоговых блоках применены гальваническая развязка в цифровых цепях и высокоточные измерительные АЦП, а линии связи шкафа от входов функциональных блоков до концентраторов дублированы полностью (см. патент на полезную модель RU 136608, 10.01.2014).
Обычно в комплексах УКТС происходит ввод (измерение значений) аналоговых сигналов, ввод дискретных сигналов, определяющих состояние оборудования и технологических процессов энергоблока АЭС, логическая обработка, вывод команд управления и сигнализации шкафами УКТС-М, в которых размещены источники питания П41240/1.
К недостаткам источника питания П41240/1 следует отнести:
- низкую надежность комплектующих частей;
- высокое тепловыделение и, как следствие, необходимость установки вентиляторов в шкафу, где установлен источник питания;
- назначенный срок службы 10 лет;
- наработку на отказ 50000 ч.
Раскрытие полезной модели
Технический результат заключается в повышении надежности работы разработанного источника питания с напряжением на выходе 15 В (ГН-20А-15) унифицированного комплекса технических средств УКТС.
Заявленный технический результат достигается тем, что источник питания с напряжением на выходе 15 В шкафа базового (ШБ) комплекса технико-программных средств повышенной надежности (КТПС-ПН) для автоматизации управления технологическим оборудованием электростанции, характеризуюется тем, что он содержит двухтактный полумостовой преобразователь широтно-импульсной модуляции (ШИМ), контакты для подключения к цепям питания, локальной сети и клеммникам и блок мгновенного отключения для защиты от уменьшения выходного напряжения.
Осуществление полезной модели
Источник питания ГН-20А-15 построен с использованием высоконадежных электронных компонентов по схеме с бестрансформаторным входом и схемотехнических решений, обеспечивающих надежность его работы в условиях повышенной температуры, влажности и при воздействии электромагнитных излучений с отклонением выходного напряжения при плавном изменении нагрузки не более ±4%.
На выходе каждого канала источника питания установлены разделительные диоды, обеспечивающие возможность параллельной работы двух источников ГН-20А-15 на одну нагрузку.
Источник питания ГН-20А-15 имеет защиту от уменьшения выходного напряжения (блок мгновенного отключения БМО), которая срабатывает при напряжении (12,0…13,0) В на выходе плюс 15 В и обеспечивает выключение выходного напряжения плюс 15 В от уровня 12,0 В до уровня 3,0 В с длительностью спада не более 3 мс.
Исполнительным элементом БМО является мощный симистор, который при срабатывании закорачивает выходные контакты источника.
Таким образом, заявленный источник питания ГН-26-12 имеет возможности, отсутствующие у известных аналогов, что крайне важно, поскольку к работоспособности оборудования, обеспечивающего технологический процесс, например, АЭС, предъявляются национальные и международные требования обеспечения безопасности.
Источник питания ГН-20А-15 размещается и функционирует в шкафу базовом ШБ УКТС или распределителей токов РТ (оборудованных принудительной вентиляцией) унифицированного комплекса технических средств УКТС и предназначен для питания функциональных блоков в шкафах унифицированного комплекса технических средств УКТС. Питание источника ГН-20А-15 осуществляется от сети однофазного переменного тока напряжением (187…242) В промышленной частоты или от сети постоянного тока напряжением (187…242) В с пульсацией не более 6%.
Источник питания обеспечивает:
- напряжение +15 В и -15 В постоянного тока при нормальных климатических условиях, причем отклонение при всех влияющих факторах не превышает ±10% при любом заполнении шкафа блоками;
- резервирование работы другого источника питания ГН-20А-15 установленного в этом же шкафу УКТС-М, поддерживая необходимые величины напряжений +15 В и -15 В, и обеспечивая нормальное функционирование шкафа.
Источник питания выполнен в унифицированном конструктивном исполнении, в своей конструкции содержит контакты для подключения к цепям питания самого источника и к цепям питания функциональных и служебных блоков УКТС. Источник питания имеет определенное место установки в шкафу.
Источник питания входит в группу источников питания шкафа базового ШБ УКТС и является составной частью унифицированного комплекса технических средств, предназначенного для создания проектным путем систем автоматизированного управления и контроля технологическими процессами и передачи информации о состоянии технических средств шкафа и технологического оборудования в систему верхнего блочного или станционного уровня.
Назначенный срок службы блока не менее 30 лет.
Наработка на отказ не ниже 100000 ч.
Применяемые в источнике питания ГН-20А-15 радиоэлектронные компоненты допускают работу источника без принудительной вентиляции шкафа, в котором источник питания установлен, при температуре окружающей среды до 55°C.
Дополнительно источник питания ГН-20А-15 имеет следующие возможности, отсутствующие у аналога.
В источнике питания ГН-20А-15 применен двухтактный полумостовой преобразователь ШИМ.
Источник питания ГН-20А-15 имеет схемное решение, которое позволяет производить переход на другой блок питания в шкафу без обесточивания нагрузки шкафа.
Для обеспечения помехоустойчивости в источнике питания ГН-20А-15 использованы на входе и выходе схемные решения с применением катушек с бифилярными обмотками.
В источнике питания ГН-20А-15 обеспечена возможность подключения его к сети переменного или постоянного тока без выполнения дополнительных процедур переключения.
В источнике питания ГН-20А-15 предусмотрена защита от уменьшения выходного напряжения (блок мгновенного отключения БМО), обеспечивающая его выключение при снижении выходного напряжения до величины (12,5±0,5) В.
В источнике питания ГН-26-12 обеспечена возможность подключения его к сети переменного или постоянного тока без выполнения дополнительных процедур переключения.
На выходе каждого канала источника питания ГН-20А-15 установлены разделительные диоды, обеспечивающие возможность параллельной работы двух источников ГН-20А-15 на одну нагрузку.
Источник питания ГН-20А-15 имеет схемное решение, которое позволяет производить переход на другой блок питания в шкафу без обесточивания нагрузки шкафа.
Технический результат в УКТС-М достигается совокупностью вышеперечисленных дополнительных возможностей.