汽包水位保护装置及发电系统的制作方法

本实用新型涉及发电技术领域，尤其涉及一种汽包水位保护装置及发电系统。

背景技术：

在火电厂汽包炉等相关的发电系统中，主给水管道是直接给锅炉供水的主管路，在发电系统运行当中，主给水管道电动门的执行器可能受内部或外部因素影响，出现执行器误动作自动关闭阀门的情况，例如：由于主给水管道的电动门所处位置振动，执行器内部接线松动，进而可能导致执行器误动作自动关闭阀门。现有技术中，往往难以及时发现主给水管道电动门的执行器误动作的情况，当执行器误关闭且未能及时发现时，会导致主给水管道中断，锅炉干烧，进而带来较大的设备损坏风险。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种汽包水位保护装置及发电系统，以解决现有技术难以及时发现主给水中执行器误动作的情况，带来较大的设备损坏风险的缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

本实用新型实施例提供了一种汽包水位保护装置，应用于发电系统，所述发电系统包括汽包与连接所述汽包的给水管道，所述汽包水位保护装置包括：流量变送器、p个逻辑延时电路、第一数据选择器、第二数据选择器以及逻辑运算电路，所述p为大于1的整数；

其中，所述流量变送器安装于所述给水管道上，所述流量变送器分别连接所述p个逻辑延时电路中每一逻辑延时电路的输入端；所述p个逻辑延时电路中每一逻辑延时电路的输出端分别连接所述第一数据选择器的输入端与所述第二数据选择器的输入端，所述第一数据选择器的输出端与所述第二数据选择器的输出端分别连接所述逻辑运算电路的第一输入端与第二输入端。

本实用新型实施例还提供了一种发电系统，包括汽包、连接所述汽包的给水管道，以及上述的汽包水位保护装置；

所述汽包水位保护装置所包括的流量变送器安装于所述给水管道上。

本实用新型实施例提供的汽包水位保护装置，通过设置流量变送器、p个逻辑延时电路、第一数据选择器、第二数据选择器以及逻辑运算电路，可以进一步在设定的延时期间，对给水管道中的流量最大值与最小值之差进行获取，并结合流量阈值判断是否存在给水管道关闭的情况，进而有助于提高汽包给水过程的可靠性，减少因给水事故导致发电系统中设备损坏的风险。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例提供的汽包水位保护装置的一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的汽包水位保护装置的另一种结构示意图；

图3为应用本实用新型实施例提供的汽包水位保护装置的一种汽包水位保护方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型实施例提供的汽包水位保护装置，应用于发电系统，所述发电系统包括汽包与连接所述汽包的给水管道，所述汽包水位保护装置包括：流量变送器110、p个逻辑延时电路120、第一数据选择器130、第二数据选择器140以及逻辑运算电路150，所述p为大于1的整数；

其中，所述流量变送器110安装于所述给水管道上，所述流量变送器110分别连接所述p个逻辑延时电路120中每一逻辑延时电路120的输入端；所述p个逻辑延时电路120中每一逻辑延时电路120的输出端分别连接所述第一数据选择器130的输入端与所述第二数据选择器140的输入端，所述第一数据选择器130的输出端与所述第二数据选择器140的输出端分别连接所述逻辑运算电路150的第一输入端与第二输入端。

容易理解的是，流量变送器110可以是能够对给水管道中的流量数据进行获取的传感器结构。

逻辑延时电路120可以是在接收到触发信号后，延迟设定时间后进行预设操作的电路结构，具体到本实施例中，逻辑延时电路120可以具有一用于与流量变送器110连接的输入端，以及相应的控制端，控制端在接收到触发信号后，延迟设定时间，例如20s，40s或者其它时间后，获取流量变送器110采集的数据；本实施例中，设置的p个逻辑延时电路120可以对应多个延时，例如，20s、40s、60s、80s、100s以及120s等。

数据选择器可以用于对输入的多个数据进行选择，例如取多个输入数据中的最大值、最小值或者中位值等等，本实施例中，第一数据选择器130可以用于取多个输入数据，即流量数据中的最大值；第二数据选择器140可以去多个输入的流量数据的最小值。

逻辑运算电路150可以是针对输入数据进行逻辑运算并输入运算结果的电路，本实施例中，逻辑运算电路150可以是用于将流量数据中的最大值与最小值之差，与流量阈值进行比较。若上最大值与最小值之差大于或等于流量阈值，说明主给水流量下降速率较快，给水管道可能已经关闭，为减低发电系统出现设备故障的风险，可以输入用于对用户进行提示，或者用于控制给水管道开启的指令。以上求取差值并进行大小比较的功能，均可通过现有的逻辑运算电路来实现，此处不再赘述。

本实用新型实施例提供的汽包水位保护装置，通过设置流量变送器110、p个逻辑延时电路120、第一数据选择器130、第二数据选择器140以及逻辑运算电路150，可以进一步在设定的延时期间，对给水管道中的流量最大值与最小值之差进行获取，并结合流量阈值判断是否存在给水管道关闭的情况，进而有助于提高汽包给水过程的可靠性，减少因给水事故导致发电系统中设备损坏的风险。

在一个示例中，上述给水管道为汽包的主给水管道。

可选地，如图2所示，所述汽包水位保护装置还包括第三数据选择器160，所述流量变送器110的数量为q个，所述q为大于1的整数；

q个所述流量变送器110均连接至所述第三数据选择器160的输入端，所述第三数据选择器160的输出端分别连接至所述p个逻辑延时电路120中每一逻辑延时电路120的输入端。

如上文所示，数据选择器可以用于对输入的多个数据进行选择，本实施例中，将流量变送器110的数量设为多个，并可以基于第三数据选择器160对同一时间下多个流量变送器110提供的数据进行选择，例如进行取中位数等等，可以有效提高最终的流量数据的质量。

在一个示例中，上述流量变送器110通过电缆连接至分散控制系统(distributedcontrolsystems，dcs)的模拟量输入端子，数据选择器接收来自dcs的数据进行选择。可选地，dcs还连接有显示设备，用于对流量变送器110采集的流量数据进行显示。

可选地，如图2所示，所述第一数据选择器130包括m个第一子数据选择器131与一个第二子数据选择器132，所述第二数据选择器140包括m个第三子数据选择器141与一个第四子数据选择器142；所述p个逻辑延时电路120归属于m个预设逻辑延时电路120组；所述m个预设逻辑延时电路120组、所述m个第一子数据选择器131以及m个第三子数据选择器141一一对应；

每一所述预设逻辑延时电路120组中的全部逻辑延时电路120的输出端均连接对应的第一子数据选择器131的输入端，且均连接对应的第三子数据选择器141的输入端，所述m第一子数据选择器131的输出端均连接所述第二子数据选择器132的输入端，所述m个第三子数据选择器141的输出端均连接所述第四子数据选择器142的输入端，所述第二子数据选择器132的输出端与所述四子数据选择器的输出端分别连接所述逻辑运算电路150的第一输入端与第二输入端；其中，m为大于1且小于q的整数。

以p等于9，且p个逻辑延时电路120分别对应延时(delay)20s、40s、60s、80s、100s、120s、140s、160s、180s为例，可以将延时为20s、40s以及60s的逻辑延时电路120作为第一个逻辑延时电路120组，将延时为80s、100s以及120s的逻辑延时电路120作为第二个逻辑延时电路120组，将延时为140s、160s以及180s的逻辑延时电路120作为第三个逻辑延时电路120组。第一子数据选择器131可以是用于三选一(thrsel)取最大值；每一个逻辑延时电路120组对应的三个逻辑延时电路120的输出均输入至对应的一个第一子数据选择器131中输出最大值，三个第一子数据选择器131的输出均输入到第二子数据选择器132进一步进行三选一取最大值，得到在9个延时下给水管道中的流量最大值。相似地，第三子数据选择器141可以是用于三选一取最小值，三个第三子数据选择器141的输出均输入到第四子数据选择器142进一步进行三选一取最小值，得到在9个延时下给水管道中的流量最小值。

将流量最大值与流量最小值分别输入到逻辑运算电路150中，逻辑运算电路150可以进一步针对两个输入之间的差值与流量阈值进行比较，并输出相应的比较结果。

相较于直接将来自于多个逻辑延时电路120的输出值进行取最大值或最小值的结构，本实施例通过将多个数据选择器进行串联，逐阶进行取最大值或最小值，有助于减少各个数据选择器的输入数据的数量，进而有助于降低运算难度，节约运算成本。

在一些可行的实施方式中，可根据实际需要，分三阶或更多阶进行取最大值或最小值，即采用在一个用于数据选择的线路上，串联三个或更多个数据选择器，以获取给水管道的流量最大值与流量最小值。

可选地，如图2所示，所述发电系统还包括安装于所述给水管道上的电动门，所述汽包水位保护装置包括第一与门电路210；

所述逻辑运算电路150的输出端和所述电动门分别连接所述第一与门电路210的第一输入端与第二输入端，所述第一与门电路210的输出端连接所述电动门。

本实施例中，逻辑运算电路150可以针对在最大延时内给水管道的流量最大值与流量最小值之差，与流量阈值进行比较，并输出相应的比较结果。电动门可以包括阀门、用于调节阀门开度的执行器220，以及用于输出电动门的状态信息的开度监测装置230，其中，通过执行器220可驱动阀门以开启或关闭给水管道。第一与门电路210可则根据逻辑运算电路150与电动门相应的输出信号进行相与运算，得到相应的运算结果。

同样以上述的具有9个逻辑延时电路120的汽包水位保护装置为例，通过第一数据选择器130与第二数据选择器140，最终可以分别得到在180s内的给水管道的流量最大值与流量最小值，若流量阈值为100t/h，则在上述180s内的给水管道的流量最大值与流量最小值之差大于或等于100t/h时，可以输出数字信号1，表明电动门的执行器220有可能误动作关闭了阀门。电动门可以包括阀门、执行器220以及开度监测装置230，开度监测装置230若用于监测电动门的阀门是否开到位，若未开到位，则输入到第一与门电路210的数字信号可以是1。当逻辑运算电路150与电动门对应输出的数字信号均为1时，经过第一与门电路210的运算得到数字信号1，表明出现了因阀门问题导致给水管道中水流量减少的情况，此时，第一与门电路210输出的信号可用于控制电动门的执行器220动作，开启给水管道的阀门，从而有助于消除因给水管道上电动门关闭导致汽包水位低造成的锅炉干烧的情况，提高了汽包给水功能的可靠性，同时减少了因给水导致锅炉损坏的风险。

在一个示例中，在逻辑运算电路150输出的数字信号为0时，说明180s内的给水管道的流量最大值与流量最小值之差小于100t/h，可能处于正常的给水流量浮动区间内。而在开度监测装置230对应的输入到第一与门电路210的数字信号为0时，说明电动门的阀门已开到位。在以上两种情况下均可无需进一步开启阀门。

可选地，所述汽包水位保护装置还包括第二与门电路240与非门电路250，所述电动门、所述非门电路250以及所述第二与门电路240的第一输入端依次连接，所述第二与门电路240的第二输入端为发电系统并网状态信息输入端，所述第二与门电路240的输出端连接所述第一与门电路210的第二输入端。

本实施例中，考虑到给水管道上的电动门中，开度监测装置230可能是在阀门开到位后才输出相应信号，因此，在电动门之后增加一非门电路250；另外，还考虑到发电系统在未并网时，可能处于调试、检修或者其他状态，可能并不存在因给水导致锅炉损坏的风险。因此，本实施例中，通过在上一实施例的基础上，进一步设置第二与门电路240与非门电路250，有助于实现在发电系统并网、未检测到电动门阀门开到位信号，以及给水管道的流量最大值与流量最小值之差大于或等于流量阈值时，控制电动门的阀门开启，提高控制合理性。

在一个示例中，第二与门电路240的第二输入端连接用于获取并网状态信息的并网状态判别装置260。

本实用新型实施例提供的汽包水位保护装置，相较于现有的人工判断给水流量是否有偏差的方式，具有稳定、可靠的特点。且汽包水位保护装置的现场安装调试简单，可靠性高，有助于保证锅炉的安全运行。

本实用新型实施例还提供了一种发电系统，包括汽包、连接所述汽包的给水管道，以及上述的汽包水位保护装置；

所述汽包水位保护装置所包括的流量变送器安装于所述给水管道上。

需要说明的是，该发电系统是应用了上述汽包水位保护装置的系统，上述汽包水位保护装置实施例中所有实现方式均适用于该发电系统的实施例中，也能达到相同的技术效果。

以下针对应用本实用新型实施例提供的汽包水位保护装置中的一种汽包水位保护方法进行说明，如图3所示，该汽包水位保护方法包括：

步骤301，在接收到触发信号的情况下，获取p个延时下的p个流量数据，所述p个延时与所述p个流量数据一一对应，p为大于1的整数；

步骤302，从所述p个流量数据中确定出最大流量数据与最小流量数据；

步骤303，判断所述最大流量数据与所述最小流量数据之间的流量差值是否大于或等于流量阈值；

步骤304，在所述流量差值大于或等于所述流量阈值的情况下，生成第一指令，所述第一指令用于控制所述给水管道开启。

触发信号用于控制逻辑延时电路开始计时，并在延时到达设定值时，获取该时刻下的流量数据。在接收到触发信号的情况下，p个逻辑延时电路可以对应p个延时，并在p个延时下分别采集流量数据；例如，设置9个逻辑延时电路分别获取20s、40s、60s、……、180s共9个延时下的9个流量数据。

在采集到p个流量数据后，可以从中选择最大流量数据与最小流量数据，这两个流量数据之间的差值，可以反映在一段时间内给水管道中水流量的最大变化量。

结合实际应用，当汽包处于正常工作状态时，水流量的变化量通常在一经验区间内，当一段时间内水流量变化量较大时，有可能是因为给水管道关闭造成的。因此，可以判断最大流量数据与最小流量数据之间的流量差值是否大于或等于流量阈值，若大于或等于流量阈值，则生成用于控制给水管道开启的第一指令，例如，依据第一指令，将给水管道中电动门的阀门开启等。

上述汽包水位保护方法，通过获取p个延时下的p个流量数据，计算p个流量数据中最大流量数据与最小流量数据的差值，并在上述差值大于或等于流量阈值的情况下，生成用于控制给水管道开启的第一指令；有助于提高汽包给水过程的可靠性，减少因给水事故导致发电系统中设备损坏的风险。

可选地，上述第一指令也可以用于控制设置的告警装置发出告警信息。

可选地，所述获取p个延时下的p个流量数据，包括：

在所述p个延时的任一延时下，获取来自q个流量变送器的q个原始流量信息，所述q个流量变送器与所述q个原始流量信息一一对应，所述q为大于1的整数；

依据第一预设规则，从所述q个原始流量信息中确定出对应时延下的流量数据。

本实施例中，可以在任一延时下，同时获取来自冗余设置的q个流量变送器的q个原始流量信息。上述第一预设规则，可以是取中位数或者平均值等等，如此可以有效提高流量数据的质量。

可选地，从所述p个流量数据中确定出最大流量数据与最小流量数据，包括：

在p大于2的情况下，将所述p个延时分配至m个延时组中，m为大于1且小于p的整数；

分别获取所述m个延时组中每一延时组对应的初始最大流量数据与初始最小流量数据，获得m个初始最大流量数据与m个初始最小流量数据；

从所述m个初始最大流量数据中确定出最大流量数据，从所述m个初始最小流量数据中确定出最小流量数据。

该汽包水位保护方法中，可以将从所述p个流量数据中确定出最大流量数据与最小流量数据的过程，分解成多个阶段进行。例如，p个延时分别对应为延时20s、40s、60s、80s、100s、120s、140s、160s、180s，可以先将9个延时分配至3个延时组中，20s、40s以及60s为第一组，80s、100s以及120s为第二组，140s、160s以及180s为第三组，分别针对三个延时组获取初始最大流量数据与初始最小流量数据，再从3个初始最大流量数据中确定最大流量数据，从3个初始最小流量数据中确定最小流量数据。如此，可以减少每一个在确定最大值或最小值的步骤中，输入的数据的数量，进而降低运算难度，节约运算成本。

在一些可行的实施方式中，可根据实际需要，例如当时选取的延时的数量较多时，可以分三个阶段或更多阶段针对流量数据进行取最大值或最小值。

可选地，所述生成第一指令，包括：

获取发电系统并网状态信息与位于所述给水管道上的电动门的状态信息；

在所述流量差值大于或等于所述流量阈值、所述发电系统并网状态信息表征为所述发电系统处于并网状态，且所述电动门的状态信息表征为阀门未开到位，生成所述第一指令，所述第一指令用于控制电动门将所述给水管道开启。

考虑到流量差值小于所述流量阈值时，流量变化可能处于正常的给水流量浮动区间内；或者，发电系统在未并网时，可能处于调试、检修或者其他状态，可能并不存在因给水导致锅炉损坏的风险；或者，电动门的状态信息表征为阀门开到位时，给水管道并非是关闭状态。因此，此处限定了在在所述流量差值大于或等于所述流量阈值、所述发电系统并网状态信息表征为所述发电系统处于并网状态，且所述电动门的状态信息表征为阀门未开到位，生成所述第一指令，以控制电动门将所述给水管道开启，可以提高控制合理性。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

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