ИМИТАТОР РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА ИРК КОМПЛЕКСА ТЕХНИКО-ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ

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 известно использование имитаторов, относящихся к средствам имитации аналоговых сигналов тока, напряжения, термометров сопротивления стандартных градуировочных характеристик и термопреобразователей типа ТХК, ТХА комплексов связи с объектом и комплексов технико-программных средств повышенной надежности при проведении испытаний перед отгрузкой оборудования, в период наладки и технического обслуживания в период эксплуатации на объекте применения.
К работоспособности оборудования, обеспечивающего режимы технического обслуживания программно-технических комплексов АСУ ТП, предъявляются общетехнические требования национальных стандартов.
Имитаторы относятся к средствам имитации аналоговых сигналов тока, напряжения и дискретных сигналов постоянного тока комплексов связи с объектом и комплексов технико-программных средств повышенной надежности при проведении испытаний перед отгрузкой оборудования, в период наладки и технического обслуживания в период эксплуатации на объекте применения.
КСО выполняет функции сбора и первичной обработки аналоговых и дискретных сигналов о состоянии оборудования и технологических процессов и передачи их в информационно-вычислительную систему верхнего уровня электростанций, например, атомных (АЭС) или тепловых (ТЭС).
КТПС-ПН выполняет функции контроля технологических параметров и управления оборудованием технологических систем в соответствии с заданными в КТПС-ПН алгоритмами.
В комплексах КТПС-ПН происходит ввод (измерение значений) аналоговых сигналов, ввод дискретных сигналов, определяющих состояние оборудования и технологических процессов энергоблока, логическая обработка, вывод команд управления и сигнализации шкафами КТПС-ПН.
В частности, известные имитаторы ИТС ЗТ2.890.027, ИТ ЗТ2.890.028 и ИДС ЗТ2.890.026 служат для имитации аналоговых сигналов тока, напряжения и дискретных сигналов постоянного тока 24 В в процессе периодических испытаний автоматизированных систем контроля и управления.
К недостаткам имитаторов сигналов ИТС ЗТ2.890.027,ИТ ЗТ2.890.028 и ИДС ЗТ2.890.026 следует отнести:
- низкую надежность комплектующих частей;
- назначенный срок службы 5 лет;
- наработку на отказ 1000 ч;
- неудобство применения в процессе технического обслуживания КСО (для имитации сигналов разного типа используются три типа имитаторов, отсутствие возможности имитации объекта управления);
- значительные трудозатраты на проведение технического обслуживания;
- отсутствие возможности проверки технологических алгоритмов управления оборудованием.
Известен имитатор аналоговых сигналов, в котором формирователь сложной функции содержит дешифратор, генератор тактовых импульсов, программируемый таймер, первый регистр, счетчик, второй регистр, сумматор, оперативное запоминающее устройство, второй и первый цифроаналоговые преобразователи. Программируемый таймер составлен из регистра, вычитающего счетчика и элемента ИЛИ-НЕ. Вновь введенные блоки обеспечивают соответственно регулирование периода, начальной фазы и амплитуды выходного сигнала (см., например, авторское свидетельство SU 1624694 A1, 30.01.1991, H03M 1/66).
Известен имитатор аналоговых сигналов в составе имитатора для функционального комплекса, содержащего вычислительный модуль, блок обработки релейных сигналов объекта управления и устройство кодового обмена, блок обработки релейных сигналов исполнительных устройств, блок обработки аналоговых сигналов исполнительных устройств, имитатор типа объекта управления, магистральный канал Манчестер, блок задания типов объектов управления и блок задания исполнительных устройств, при этом имитатор типа объекта управления взаимосвязан с устройством кодового обмена, блоки задания типов объектов управления и исполнительных устройств, магистральный канал Манчестер, блоки обработки релейных сигналов объектов управления и исполнительных устройств взаимосвязаны с вычислительным модулем через интерфейсную магистраль, к которой подключен также вход блока обработки аналоговых сигналов, выход которого и входы-выходы магистрального канала Манчестер, блоков обработки релейных сигналов управления и исполнительных устройств являются входами и выходами имитатора, подключаемыми к системе управления (см., например, патент на полезную модель RU 94010 U1, 10.05.2010).
Известно использование имитатора регулирующего клапана в способе тестирования системы управления клапанами в топливной системе, имеющей множество регулирующих клапанов, причем система управления включает вычислительное устройство, выполненное с возможностью приема сигналов обратной связи от каждого из множества регулирующих клапанов, при этом каждый из множества регулирующих клапанов выполнен с возможностью приведения в действие независимо двумя исполнительными двигателями, а вычислительное устройство выполнено с возможностью приема сигналов обратной связи от каждого исполнительного двигателя множества регулирующих клапанов, содержащий следующие шаги: подключают устройство для тестирования к системе управления таким образом, чтобы устройство для тестирования было подключено к вычислительному устройству с возможностью передачи сигнала; подают в вычислительное устройство сигнал, имитирующий сигнал обратной связи по меньшей мере от одного из регулирующих клапанов; обнаруживают сигнал управления, подаваемый вычислительным устройством к указанному одному из регулирующих клапанов; идентифицируют обнаруженный сигнал управления, поданный вычислительным устройством к регулирующему клапану, причем шаг подачи сигнала в вычислительное устройство включает подачу сигнала, имитирующего сигнал обратной связи от одного из независимых исполнительных двигателей клапана (см., например, патент на изобретение RU 2461860 C2, 20.09.2012).
Раскрытие полезной модели
Технический результат заключается в повышении надежности работы имитатора регулирующего клапана (ИРК) комплекса технико-программных средств повышенной надежности КТПС-ПН.
Заявленный технический результат достигается следующим образом.
Имитатор регулирующего клапана (ИРК) шкафа базового комплекса технико-программных средств повышенной надежности (ШБ КТПС-ПН) для автоматизации управления технологическим оборудованием электростанции, согласно полезной модели, содержит кабели для подключения к проверяемым блокам комплекса управления электростанции и контакты для подключения к цепям питания.
Осуществление полезной модели
Имитатор регулирующего клапана (условно в соответствии с программой может быть назван ПЮИЖ 3.081.159) предназначен для имитации работы исполнительных механизмов и выдачи тестовых аналоговых и дискретных сигналов на входы блоков управления исполнительными механизмами при проведении тестирования автоматизированных средств управления технологическими процессами управления технологическим оборудованием электростанций, в частности, атомных, выполнен в унифицированном конструктивном исполнении, содержит в своей конструкции контакты для подключения к цепям питания, кабели для подключения к проверяемым блокам комплекса технико-программных средств повышенной надежности и допускает подключение и отключение к цепям тестируемого шкафа без отключения питания шкафа, не создает помех, влияющих на работоспособность тестируемых блоков и шкафа и позволяет одновременно формировать стандартные аналоговые и дискретные сигналы различного типа, имитируя работу исполнительного механизма.
Такой имитатор регулирующего клапана ИРК позволяет задавать различные режимы работы исполнительных механизмов и проверять технологические алгоритмы управления исполнительными механизмами.
Имитатор регулирующего клапана построен с использованием высоконадежных электронных компонентов и схемотехнических решений, обеспечивающих одновременное формирование различных типов аналоговых и дискретных сигналов, имитацию объекта управления, высокую надежность в процессе работы.
Имитатор регулирующего клапана производит выдачу стандартных тестовых аналоговых и дискретных сигналов различного типа (0-20 мА, 0-10 В, 24 В) на входы проверяемых блоков управления технологическими механизмами, установленных в шкаф КТПС-ПН, имитируя работу исполнительного механизма и принимая управляющие сигналы открытия (включения) и закрытия (выключения).
Последовательность и длительность сигналов задается с помощью программы имитатора.
Программа обеспечивает возможность задания времени хода исполнительного механизма (клапан, арматура), отображая данную информацию на индикаторе имитатора, а также текущее положение клапана.
Имитатор обеспечивает:
- выдачу сигналов управления блоку управления клапаном:
- «автомат.», «дистанц.»;
- «ОТКРЫТЬ», «ЗАКРЫТЬ»;
- выдачу сигнала «Автомат питания отключен»;
- выдачу сигналов состояния блоку управления клапаном:
- концевых выключателей «не закрыто», «не открыто»;
- моментных выключателей «закрытия», «открытия»;
- выдачу сигналов положения блоку импульсного регулирования:
- постоянного тока (4…20) мА (жила «5» - «+», жила «4» - «-») при положении имитируемого клапана (0…100) % соответственно;
- постоянного тока 1,8 мА (жилы «5», «4») при нажатой кнопке «СИГНАЛ ПОЛОЖЕНИЯ < 2 mA» и 22,2 мА при нажатой кнопке «СИГНАЛ ПОЛОЖЕНИЯ > 22 mA» независимо от положения имитируемого клапана.
- прием сигналов от блока управления клапаном:
- «открыть», «закрыть»;
- режим «автоматическое управление», «дистанционное управление»;
- «неисправность»;
- «общий сигнализации»;
- ввод питания от шкафа: «+24 В» и «общий».
Работа имитатора осуществляется в соответствии с его функциональной схемой.
Имитатор выполнен в унифицированном конструктивном исполнении, в своей конструкции содержит контакты для подключения к цепям питания, кабели для подключения к проверяемым блокам шкафа комплекса технико-программных средств повышенной надежности.
Имитатор является составной частью комплекса технико-программных средств повышенной надежности, 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 имитатора не менее 10 лет.
Наработка на отказ не ниже 2500 ч.
Высокий показатель наработки на отказ имитатора регулирующего клапана достигается за счет использования высоконадежных электронных компонентов.
Таким образом, заявленный имитатор имеет следующие возможности, отсутствующие у аналога, что крайне важно, поскольку к работоспособности оборудования, обеспечивающего технологический процесс, например, АЭС, предъявляются национальные и международные требования обеспечения безопасности.
Имитатор допускает подключение и отключение к цепям шкафа без отключения питания шкафа.
Имитатор не создает помех, влияющих на работоспособность блоков и шкафа КТПС-ПН.
Имитатор позволяет одновременно формировать стандартные аналоговые и дискретные сигналы различного типа, имитируя работу исполнительного механизма.
Имитатор позволяет задавать различные режимы работы исполнительных механизмов.
Имитатор позволяет проверять технологические алгоритмы управления исполнительными механизмами.
Таким образом, технический результат достигается совокупностью существенных признаков полезной модели.