具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

因超速保护是汽轮机组的重要保护，汽轮机组是高速旋转的设备，机组一旦失控发生超速事故，轻则设备损坏，影响正常生产，重则整套机组报废，甚至发生人员伤亡，造成重大损失。因此超速保护设计为故障安全，正常工作时控制触点是闭合状态，如发生超速或者设备断电，控制触点在第一时间断开，实现汽轮机保护的快速响应。本发明所述的基于汽轮机运行的保护系统及保护方法可以针对汽轮机的超速采取最快速、最直接的保护措施，且通过多种形式的冗余检测和冗余控制提高了汽轮机保护系统的可靠性。

以下将结合图1至图5详细阐述本实施例的一种基于汽轮机运行的保护系统及保护方法的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的基于汽轮机运行的保护系统及保护方法。

请参阅图1，显示为本发明的基于汽轮机运行的保护系统于一实施例中的结构示意图。如图1所示，所述基于汽轮机运行的保护系统1包括：第一速度检测模块11、第二速度检测模块12、遮断信号检测模块13和控制模块14。

所述第一速度检测模块11与汽轮机连接，用于获取汽轮机的第一转速信号。

所述第二速度检测模块12与所述汽轮机连接，用于获取汽轮机的第二转速信号。

所述遮断信号检测模块13用于获取遮断信号，所述遮断信号针对所述汽轮机运行过程中出现的异常情况生成。

所述控制模块14分别与所述第一速度检测模块、所述第二速度检测模块和所述遮断信号检测模块连接，用于根据所述第一转速信号、所述第二转速信号和所述遮断信号中的至少一种信号对所述汽轮机的阀门进行控制。

请参阅图2，显示为本发明的基于汽轮机运行的保护系统于一实施例中的结构原理图。如图2所示，于实际应用中，所述基于汽轮机运行的保护系统主要由控制器、超速保护装置、汽轮机遮断按钮、控制回路以及关闭电磁阀等组成。所述第一速度检测模块为超速保护装置1，第二速度检测模块为超速保护装置2。

于一实施例中，所述第一速度检测模块与所述第二速度检测模块互为冗余模块。当所述第一速度检测模块与所述第二速度检测模块中有一个出现故障时，另一个可维持正常工作，以保证超速保护功能的可靠与稳定。

所述第一速度检测模块包括第一速度传感器、第二速度传感器和第三速度传感器。具体地，速度传感器1、速度传感器2和速度传感器3构成超速保护装置1。

所述第一速度传感器用于对所述汽轮机的转速进行采集，获取第一转速。

所述第二速度传感器用于对所述汽轮机的转速进行采集，获取第二转速。

所述第三速度传感器用于对所述汽轮机的转速进行采集，获取第三转速。

具体地，速度传感器1获取第一转速，速度传感器2获取第二转速，速度传感器3获取第三转速。

于一实施例中，所述第一转速、所述第二转速和所述第三转速互为冗余信号，且所述第一转速信号根据所述第一转速、所述第二转速和所述第三转速中的至少两个进行确定。

具体地，所述第一转速为3500r/min，所述第二转速为3500r/min，所述第三转速为3000r/min，设置一转速阈值为3300r/min，由此，利用三取二的规则，检测到两个转速超过了转速阈值，则判定为超速，需要在控制回路采取保护措施。

于一实施例中，所述汽轮机的阀门至少包括：高压主汽门、高压调门、再热主汽门、再热调门、补汽阀、再热逆止门和高排通风阀中的一种。于实际应用中，每种阀门种类和数量根据机组的实际需要配置。

于一实施例中，所述控制模块用于根据所述第一转速信号、所述第二转速信号和所述遮断信号中的至少一种信号对所述汽轮机的高压主汽门、高压调门、再热主汽门、再热调门、补汽阀、再热逆止门和高排通风阀中的至少一种进行关断。

具体地，所述控制模块中的控制器对所述第一转速信号、所述第二转速信号和所述遮断信号进行判断，当所述第一转速信号、所述第二转速信号中至少一个超过转速阈值，则开启超速保护，对汽轮机的控制回路中相应触点执行断开操作。

进一步地，针对遮断信号的检测可以有不同的实现方式，于一种实施方式中，用户按下遮断按钮或急停按钮时，信号传送至控制器进行检测，进而，由控制器在汽轮机的控制回路中进行遮断触点的相关操作。于另一种实施方式中，遮断按钮或急停按钮直接串联至汽轮机的控制回路中，用户按下遮断按钮或急停按钮时，遮断按钮将所在回路直接断开，以最快的速度响应紧急情况下用户发出的保护动作。

如图2所示，汽轮机保护系统控制器接收汽轮机的检测信号，进行逻辑判断处理后，最终输出控制电磁阀的动作信号。检测信号包括速度传感器1-6检测的转速信号和通道1、通道2的汽轮机遮断按钮发出的遮断信号。基于上述转速信号和遮断信号生成停机保护信号，停机保护信号通过I/O通道传入控制器的处理器中进行分析判断。于实际应用中，超速判断和紧急情况的停机保护信号可以是同一个处理器进行处理，也可以交由处理器1和处理器2两个不同的处理器进行处理。于不同的实施例中，与预设的转速阈值进行比较判断的执行设备可以是第一速度检测模块、第二速度检测模块，所述第一速度检测模块、第二速度检测模块中自身包括可以进行比较判断的控制器芯片或具备比较功能的比较电路。执行设备还可以是控制模块中的控制器，在接收第一速度检测模块、第二速度检测模块的转速信号后与预设的转速阈值进行比较判断，生成保护信号。

于一实施例中，超速保护装置接收汽轮机组的转速信号，当转速超限时发出停机保护信号。超速保护装置接收3路转速信号，在超速保护装置内进行三取二逻辑判断，当两个以上信号发生超限或故障，向控制器发出停机保护信号，控制器根据收到的停机保护信号输出触点动作，切断电磁阀电源，使电磁阀阀门迅速关闭。根据汽轮机组的实际需要，可配置一套、两套甚至两套以上超速保护装置。

汽轮机遮断按钮即紧急停机按钮，为运行人员操作的紧急停机指令，当机组运行人员判断需要机组紧急停机时，手动操作停机按钮，发出停机保护信号。

汽轮机的控制回路接收超速保护装置、控制器回路内的保护装置及紧急停机按钮生成的停机保护信号，通过继电器回路，控制油动机上的电磁阀关闭。

具体地，接收控制回路针对相应触点的动作指令，阀门的关闭电磁阀失电，当保护动作需要停机时，相应触点断开，则回路断开，进而关闭电磁阀失电，通过油路使油动机迅速关闭，从而切断汽轮机的进汽，使机组停机。汽轮机保护相关的阀门有高压主汽门、高压调门、中压主汽门、中压调门、再热主汽门、再热调门、补汽阀、冷再热逆止门、高排通风阀等，每个阀门上配置两个关闭电磁阀，任意一个电磁阀动作，该油动机都将阀门关闭。由此，从故障安全出发，在机组正常工作时电磁阀是带电励磁的，以保证在供电电源失去后能安全停机。

请参阅图3，显示为本发明的基于汽轮机运行的保护系统于一实施例中的控制示意图。如图3所示，所述控制模块14包括第一超速保护单元141、第二超速保护单元142和控制保护单元143。

所述第一超速保护单元141、所述第二超速保护单元142和所述控制保护单元143串联连接。

于一实施例中，所述第一超速保护单元141用于根据所述第一转速信号对所述汽轮机的回路执行通断操作。具体地，所述第一速度检测模块用于对获取的第一转速信号进行超速判断，当第一转速、第二转速和第三转速中至少存在两个转速超过预设的转速阈值，则向所述第一超速保护单元发出停机保护信号。其中，第一转速、第二转速和第三转速均为第一转速信号。

所述第二超速保护单元142用于根据所述第二转速信号对所述汽轮机的回路执行通断操作。所述第二速度检测模块与所述第二超速保护单元的信号处理及传输与所述第一速度检测模块、第一超速保护单元同理。

所述控制保护单元143用于根据所述汽轮机运行时的异常检测信号对所述汽轮机的回路执行通断操作。具体地，所述控制保护单元设置于汽轮机的控制回路内，针对检测到的汽轮机超速、低真空、轴向位移、润滑油压低等多种异常检测信号，同样对电磁阀执行断开操作。

请参阅图4，显示为本发明的基于汽轮机运行的保护系统于一实施例中的控制电路图。如图4所示，显示了汽轮机系统中主汽门和调门的控制保护原理，其它阀门的控制通过中间继电器的不同触点完成，控制原理相同。

如图4所示，阀门快关电磁阀采用24VDC供电，每个阀门配两个快关电磁阀，每个电磁阀工作电流为1A左右。进一步的，总的电流容量未超过超速保护装置的触点允许容量，无需中间继电器进行扩展；总的电流容量超过了超速保护装置的触点允许容量，则需要通过中间继电器进行扩展。

1号遮断按钮、1号超速保护触点1、2号超速保护触点1设于图2所示的通道1中，2号遮断按钮、1号超速保护触点2和2号超速保护触点2设于图2所示的通道2中。超速保护装置输出的触点，即超速保护触点和遮断按钮触点控制4个中间继电器(K1-K4)，控制电磁阀的供电电源。K1-K4继电器分两组，由两个超速保护装置的两个输出触点控制。超速保护触点1通过第一超速保护单元控制，超速保护触点2通过第二超速保护单元控制。第一超速保护单元与第二超速保护单元具体可以通过继电器的通断实现触点的通断。

具体地，#1超速保护装置触点1、#2超速保护装置触点1和遮断按钮1#触点串联，控制中间继电器K1，K2。

#1超速保护装置触点2、#2超速保护装置触点2和遮断按钮2#触点串联，控制中间继电器K3，K4。

中间电磁阀K1-K4为多触点继电器，共有5副常开触点(23，24)、(33，34)、(43，44)、(53，54)、(63，64)，通过分组分别控制不同的电磁阀。

为了提供系统的可靠性，中间继电器采用安全型继电器，每副触点都是两个通道，只有两个通道信号都正常时，安全继电器才能正常工作；在工作过程中，只要其中任一通道信号断开，安全继电器都会停止输出。于另一实施例中，中间继电器也可采用普通型继电器，本发明不作限定。

中间继电器触点和超速保护触点串联，控制电磁阀的供电。正常运行时，超速保护触点和遮断按钮触点均闭合，中间继电器线圈带电，触点闭合。保护系统无动作指令，常开触点闭合。电磁阀带电，阀门开启处于正常工作位置。

于本发明的一实施例中，针对所述汽轮机的阀门，所述控制模块产生的关闭阀门信号为冗余信号，且在两个所述冗余信号同时动作时对所述阀门进行关闭。为了进一步保证系统的可靠性，控制保护单元也采用冗余配置。如图4所示，控制继电器线圈的输出指令采用双通道控制，由控制器两个不同输出模件的两个动作指令同时控制，即#1输出指令和#2输出指令同时动作时，所控制的继电器的线圈失电。由此，可以忽略仅一个输出指令带来的干扰信号，最大程度地避免误动作。另外，继电器的触点也采用双通道，分别由不同的两个中间继电器控制。由此，在冗余的支路上出现故障或线路接触不良等情况时，另一冗余支路可以正常工作。

于本发明的一实施例中，将所述阀门关闭时的状态信号反馈至所述控制模块，以判断与所述阀门相连的设备是否正常。于实际应用中，在电磁阀SV的两端并连一个继电器，其触点传输至保护控制器，对电磁阀SV的带电状态进行监视，如发生继电器故障、接线松动等可发出报警，实现了不同阀门的电磁阀状态反馈。

需要说明的是，本发明中速度检测模块、速度传感器、遮断按钮、继电器、电磁阀的个数不作限定。例如，速度检测模块个数可以是上述实施例中两个以外的多个实现冗余，速度传感器可以是上述实施例中三个以外的多个实现冗余，继电器与电磁阀的个数可以是图4个数以外的数目，在不违背本发明技术原理的基础上，所有器件的数目变换均在本发明保护的范围内。本发明中所述的控制器为包含处理器和存储器并可以用于控制汽轮机系统的电子设备。

请参阅图5，显示为本发明的基于汽轮机运行的保护方法于一实施例中的原理流程图。如图5所示，所述基于汽轮机运行的保护方法具体包括以下几个步骤：

S51，获取汽轮机的第一转速信号和汽轮机的第二转速信号；所述第一转速信号与所述第二转速信号互为冗余信号。

于一实施例中，对所述汽轮机的转速进行采集，获取第一转速、第二转速和第三转速。

所述第一转速、所述第二转速和所述第三转速互为冗余信号，且所述第一转速信号根据所述第一转速、所述第二转速和所述第三转速中的至少两个进行确定。

具体地，当所述第一转速、所述第二转速和所述第三转速中至少两个超过预设的转速阈值时，则判定为超速，需要进行触点操作，使关闭电磁阀失电。

S52，获取遮断信号，所述遮断信号针对所述汽轮机运行过程中出现的异常情况生成。

具体地，针对遮断信号的检测可以有不同的实现方式，于一种实施方式中，用户按下遮断按钮或急停按钮时，信号传送至控制器进行检测，进而，由控制器在汽轮机的控制回路中进行遮断触点的相关操作。于另一种实施方式中，遮断按钮或急停按钮直接串联至汽轮机的控制回路中，用户按下遮断按钮或急停按钮时，遮断按钮将所在回路直接断开，以最快的速度响应紧急情况下用户发出的保护动作。

S53，根据所述第一转速信号、所述第二转速信号和所述遮断信号中的至少一种信号对所述汽轮机的阀门进行控制。

于一实施例中，S53包括：根据所述第一转速信号、所述第二转速信号和所述遮断信号中的至少一种信号对所述汽轮机的高压主汽门、高压调门、再热主汽门、再热调门、补汽阀、再热逆止门和高排通风阀中的至少一种进行关断。

本发明所述的基于汽轮机运行的保护系统可以实现本发明所述的基于汽轮机运行的保护方法，本发明所述的基于汽轮机运行的保护系统的功能原理与所述的基于汽轮机运行的保护方法一一对应，但本发明所述的基于汽轮机运行的保护方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的基于汽轮机运行的保护系统的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。

本发明所述的基于汽轮机运行的保护方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。

综上所述，本发明所述基于汽轮机运行的保护系统及保护方法通过冗余方式的超速检测提高了汽轮机保护系统的可靠性，以在第一速度检测模块和第二速度检测模块中的中一个出现故障时，另一个可以保持正常的检测功能。通过遮断按钮使用户对整个汽轮机回路进行最直接、快速的控制与保护，以将故障给汽轮机回路造成的影响降至最小。通过控制保护单元对汽轮机回路进行超速、低真空、轴向位移、润滑油压低等多种异常情况的检测及控制，且设置冗余输出指令，在至少两路输出指令同时控制时对控制继电器进行动作，以避免控制继电器的误动作。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。