СИСТЕМА ЗАЩИТЫ И УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОПОТРЕБЛЯЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

Изобретение относится к газопотребляющему оборудованию, конкретно к его системе защиты и управления, например для котлоагрегата.
Известна система защиты и управления газопотребляющего оборудования (Блок управления котлоагрегатом малой мощности. БУК-2Д. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Тверь, «ТИМ», 1996, ТУ499111-001-70946457-2003), содержащая кнопку включения розжига, блок регистрации аварий и последовательно соединенные блок датчиков, включающий датчик факела, блок модулей реле промежуточных, блок модулей реле силовых и блок исполнительных устройств, а также - модуль контроля факела, установленный между датчиком факела и первым модулем блока промежуточных реле, при этом все модули выполнены съемными и снабжены световыми индикаторами, отображающими состояние работы модуля. При этом блок регистрации аварий выполнен в виде светодиодов, установленных в блоках промежуточных реле. Кнопка включения розжига соединена через модуль силового реле, с запальником, включающим последовательно соединенные высоковольтный трансформатор и электрический разрядник
Недостатком известной системы является недостаточная надежность работы. Кроме того, обслуживание системы требует относительно высокой квалификации технических работников.
Задачей полезной модели является устранение недостатков известной системы.
Техническим результатом является повышение надежности, а также снижение требований к квалификации обслуживающих ее работников.
Технический результат достигается совокупностью признаков, изложенных в первом независимом пункте формулы полезной модели, а именно тем, что система защиты и управления газопотребляющего оборудования, содержащая кнопку включения розжига, блок регистрации аварий и последовательно соединенные блок датчиков, включающий датчик факела, блок модулей реле промежуточных, блок модулей реле силовых и блок исполнительных устройств, а также - модуль контроля факела, установленный между датчиком факела и первым модулем блока промежуточных реле, при этом все модули выполнены съемными и снабжены световыми индикаторами, отображающими состояние работы модуля, согласно полезной модели, она дополнительно содержит съемный модуль программного управления, включающий последовательно соединенные блок диодов развязки, микроконтроллер и блок управляющих транзисторов, при этом блок диодов развязки соединен по входам с выходами блока модулей реле промежуточных и кнопкой включения розжига, а выходы блока управляющих транзисторов - с входами блока модулей реле силовых. При этом блок регистрации аварий снабжен блоком памяти, звуковыми и световыми средствами оповещения аварий.
Введение в систему съемного модуля программного управления, включающего последовательно соединенные блок диодов развязки, микроконтроллер и блок управляющих транзисторов, позволяет повысить степень автоматизации контроля, защиты, управления газопотребляющим оборудованием и, тем самым, повысить надежность системы в целом. Выполнение этого модуля съемным позволяет
обеспечить быструю замену модуля из комплекта запасных частей, соответствующих программному обеспечению и технологии работы конкретного газопотребляющего оборудования. Тем самым дополнительно повышается универсальность системы и упрощается процесс ее ввода в эксплуатацию на новом газопотребляющем оборудовании. Полная автоматизация процесса управления и защиты газопотребляющего оборудования дополнительно снижает требования к квалификации специалистов, обслуживающих систему. Введение в блок регистрации блока памяти и связь его с микроконтроллером позволяет вести учет историй аварийных ситуаций, прогнозировать неисправности в системе и, тем самым дополнительно повысить надежность работы последней.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема системы защиты и управления газопотребляющего оборудования; на фиг.2 - пример ее конструктивного исполнения в виде блока съемных модулей для котлоагрегата средней мощности, на фиг.3 - функциональная схема модуля программного управления, на фиг.4÷7 - рисунки, поясняющие конструктивное исполнение соответственно модуля программного управления, модуля реле промежуточного, модуля контроля факела, модуля реле силового и модуля блока питания, на фиг.8 - пример электрической схемы соединения модулей в системе. На каждой фигуре 4÷7 позициями «а» и «б» обозначены вид соответствующего модуля со стороны монтажа и пайки электронных элементов соответственно, позициями «в» и «г» - схема монтажной платы и электрической схемы модуля соответственно.
Согласно фиг.1 полезная модель содержит блок 1 датчиков, включающий датчик 1.1 факела, датчик 1.2 герметичности, датчик 1.3
давления воздуха, датчик 1.4 разряжения воздуха в топке, датчик 1.5 давления пара, датчик 1.6 уровня воды в барабане. Датчик 1.1 факела через модуль 2 контроля факела соединен с первым входом блока 3.1 модулей реле промежуточных, другие входы которого соединены с выходами датчиков 1.2-1.6. Блок 3 содержит шесть модулей 3.1-3.6 реле промежуточных, выполненных по однотипной схеме электронных компараторов, один вход которого соединен с сигнальным входом модуля, а второй - с регулируемым выходом схемы опорного напряжения, а выход через схему обработки - со световыми индикаторами 3.7-3.8 и входами модуля 4 программного управления. Модуль 4 программного управления включает последовательно соединенные блок 4.1 диодов развязки, микроконтроллер 4.2 и блок 4.3 управляющих транзисторов. Блок 4.1 диодов развязки соединен по входам с выходами блока 3 модулей реле промежуточных и кнопкой 5 включения розжига, а выходы блока 4.3 управляющих транзисторов - с входами блока 6 модулей реле силовых, блоком 7 регистрации аварий и светодиодами 8-9 модуля 4. Блок 6 содержит модули 6.1-6.7 реле силовых. Модули 6.1-6.7 выполнены взаимозаменяемыми по однотипной схеме оптоэлектронных коммутаторов с регулируемым временем коммутации и снабжены световыми индикаторами 6.8-6.9. Количество этих модулей соответствует количеству исполнительных устройств блока 10. Блок 10 исполнительных устройств содержит запальник 10.1, включающий последовательно соединенные высоковольтный трансформатор и электрический разрядник, вентилятор 10.2, отсекатель 10.3 газа, клапан 10.4 безопасности, электромеханические задвижки 10.5-10.7. Входы исполнительных устройств 10.1-10.7 соединены с соответствующими выходами модулей 6.1-6.7 реле силовых блока 6. Запальник 10.1 и вентилятор
10.2 дополнительно соединены через модули 6.1 и 6.2 и разомкнутые контакты 11 модуля 4 с выходами модуля 3.1 блока 3 реле промежуточных. Блок 7 регистрации аварий содержит блок 7.1 памяти, звуковые 7.2 и световые 7.3 средства оповещения аварий, соединенные с модулем 4 программного управления. Более подробное конструктивное исполнение указанных выше модулей и их соединение между собой ясно из рисунков, представленных на фиг.3÷8 не нуждается в дополнительном разъяснении.
Система работает следующим образом. Пуск системы осуществляется при нажатии кнопки 5 включения розжига. При этом блок 4 программы управления переходит в режим «проверка герметичности и продувка» и начинает мигать его светодиод 8. Под действием сигналов управления модуля 4 в течение первой секунды модулем 6.2 реле силовых включаются вентилятор 10.2 и закрывается задвижка 10.5. Через 36 секунд после пуска запирается клапан 10.4 безопасности. Если через 40 секунд после пуска отсекатель 10.3 газа негерметичен, то появляется соответствующий сигнал с датчика 1.2 об отсутствии герметичности. Этот сигнал через модуль 3.2 реле промежуточных блока 3 поступает на вход модуля 4 программного управления. Модуль 4 вырабатывает сигнал «авария» и пуск газопотребляющего оборудования останавливается. Аварийный сигнал выдается на блок 7, который вырабатывает соответствующие звуковые и световые сигналы и запоминает результаты аварийной ситуации. Иначе (при наличии герметичности) через 62 секунды после пуска открывается задвижка 10.5 и закрывается задвижка 10.6. Через 5 мин. 2 сек. закрывается задвижка 10.5 и открывается задвижка 10.6. Через 5 мин. 46 сек. продувка заканчивается и начинается розжиг под действием команд управления модуля 4. Розжиг проводится в следующей последовательности. В
течение первой секунды после продувки запирается клапан 10.4 безопасности. При отсутствии сигналов аварии с датчиков 1.1-1.6 блока 1 модуль 4 замыкает контакты 11. При этом модули 6.1 и 6.2 подают напряжение на запальник 10.1 и вентилятор 10.2. Запальник 10.1 зажигает топливную смесь «газ-воздух» в топке газопотребляющего оборудования. При появлении факела горения оптоэлектронный датчик 1.1 факела вырабатывает сигнал, который через модуль 2 контроля факела передается на вход блока 4 программного управления. При этом блок 4 размыкает контакты 11 и запальник 10.1 выключается. Система переходит в режим «работа» под управлением модуля 4 программного управления. Через 5 мин. после выключения запальника модуль 4 через модуль 6.5 открывает задвижку 10.5. При этом светодиод 8 блока 4 перестает мигать, и система переходит в режим «контроля работы газопотребляющего оборудования». В этом режиме при отклонении показаний любого из датчиков 1.1-1.6 от опорных значений соответствующий модуль 3.1-3.6 вырабатывает сигнал «отклонение». При этом загораются соответствующие светодиоды 3.7 этих модулей и численное значение отклонения сигнала от опорного значения выдается на модуль 4 программного управления. Модуль 4 анализирует принятые сигналы и в случае необходимости выдает сигналы «авария», которые через соответствующие модули реле силовых закрывают отсекатель 10.3 газа клапан 10.4 безопасности и задвижку 10.5. Одновременно открывается задвижка 10.6 и включается вентилятор 10.2 на отсос газов из топки котла. Сигнал «авария» выдается также на блок 7 для регистрации и оповещении об аварии. При неисправности конкретного модуля на нем также загорается соответствующий светодиод - «авария». После замены неисправного модуля или устранения аварии на газопотребляющем оборудовании процесс повторяется.
Данная полезная модель не ограничивается вышеприведенным примером его осуществления. В рамках данной полезной модели возможны и другие варианты ее осуществления. Так количество однотипных модулей реле промежуточных блока 3 и модулей реле силовых блока 6 может быть выбрано большим или меньшим в зависимости от вида газопотребляющего оборудования и мощности последнего. При этом, чем выше мощность газопотребляющего оборудования и длиннее и сложнее газовая магистраль и топочное устройство, тем большее количество требуется соответствующих датчиков и модулей для их обработки и управления газопотребляющим оборудованием.
Полезная модель рекомендуется в первую очередь для модернизации существующего газопотребляющего оборудования, средства защиты и управления которых основаны на малонадежных электромеханических релейных элементов, выпуск которых в настоящее время прекращен. В данном случае модульность и малые габариты предлагаемого устройства позволяют производить замену устаревшего оборудования с использованием имеющихся силовых шкафов и стандартной электропроводки путем снабжения предлагаемого устройства разъемами, обеспечивающими сопряжение съемных модулей с системой защиты и контроля газопотребляющего оборудования.
Полезная модель разработана на уровне опытного образца. Разработана конструкторская документация и предложение по его использованию. Опытные испытания предложенной системы на котле АВА-04 №2, работающем на газовом топливе показали, что время безотказной работы котла увеличилось более чем в два раза, что свидетельствует о повышении надежности системы. Время поиска и
устранения неисправностей в предлагаемой системе сократилось по сравнению с прототипом на 10-15%, а по сравнению с электромеханическими системами защиты и управления - на 200-300%. Автоматизация контроля и управления газопотребляющего оборудования с помощью предлагаемой системы позволила исключить необходимость использования высококвалифицированных специалистов для обслуживания газопотребляющего оборудования.
На основании изложенного можно полагать, что решение поставленной задачи и технический результат достигнуты.