[发明专利]一种基于FPGA开发的汽轮机测速及超速保护卡件

说明书

本发明公开了一种基于FPGA开发的汽轮机测速及超速保护卡件，包括测速模块、超速保护模块、加速度超限保护模块、转速品质判断模块、功率负荷不平衡保护模块、FPGA模块、CPU模块和电源模块；FPGA模块由软件算法实现卡件的测速、超速判断、功率负荷不平衡判断、DI信号处理及保护信号输出等，通过PCI‑E总线与CPU模块实现数据交互；可精确测量汽轮机转速还具有汽轮机超速保护功能，而且保证了外接不同种类转速传感器的需求，提高了卡件的信号处理能力。

技术领域

本发明涉及汽轮机DEH系统领域，尤指汽轮机数字电液控制系统中的测速及超速保护组件，是一种基于FPGA开发的新型多功能汽轮机测速及超速保护卡件。

背景技术

DEH即汽轮机数字电液控制系统（Digital Electric Hydraulic ControlSystem）,简称数字电调，是DCS的重要组成部分，其主要功能是汽轮机转速控制、自动同期控制、负荷控制等常规控制，还具有各种汽轮机功能试验、阀门试验和超速试验等许多附属功能，并能与DCS系统实现数据共享。

而DEH中的测速及超速保护卡件尤其重要，汽轮机的转速控制、升速率设置、负荷控制及超速试验等诸多控制及试验均需要通过汽轮机转速的准确测量来进行调节和控制。

超速事故是汽轮发电机组设备破坏性最大的事故，超速事故的发生往往会产生毁灭性的后果，为此所有的汽轮机均设置了超速保护装置，在经历了传统机械式危急遮断装置、机械式危急遮断装置与采用DEH高压抗燃油技术的电气超速保护装置并存以及完全采用电气超速保护三个阶段后，目前的汽轮机超速保护系统基本都采用电气与机械超速保护并存。在电气超速保护装置中，汽轮机超速保护卡件就是控制的核心部件。

目前常见的汽轮机测速卡件功能均比较单一，且有的卡板在转速测量时并不准确，并且目前市面上可用于核电项目的汽轮机测速卡件多为国外进口产品，价格昂贵，售后维修困难。

另有中国专利公告号为 CN203452857U，于2014.2.26公开了一种汽轮机超速保护设备，该设备包括：测速装置，该测速装置用于监测所述汽轮机是否超速；继电器，与所述测速装置连接，用于根据所述测速装置发出的汽轮机超速信号发出控制指令；以及电磁阀，与所述继电器和所述汽轮机连接，用于根据所述控制指令停止所述汽轮机转动。上述实用新型采用电气与机械超速保护并存，并不能对汽轮机的转速实施准确的控制与调节。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于FPGA开发的汽轮机测速及超速保护卡件，其目的是精确测量汽轮机转速，并对汽轮机实施超速保护功能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于FPGA开发的汽轮机测速及超速保护卡件，其特征在于：包括测速模块、超速保护模块、加速度超限保护模块、转速品质判断模块、功率负荷不平衡保护模块、FPGA模块、CPU模块和电源模块；

所述的测速模块，用于采集汽轮机转速信号，并将转速信号送入FPGA模块完成转速计算；

所述的超速保护模块，由FPGA模块中的超速判断算法来判断是否超速并输出保护信号；

所述的加速度超限保护模块，由FPGA模块中的加速度算法来计算加速度同时判断是否超限并输出保护信号；

所述的转速品质判断模块，由FPGA模块中的品质算法来计算转速的品质同时判断是否超限并输出保护信号；

所述的功率负荷不平衡保护模块，采集功率计和压力变送器传送的电功率及压力信号，通过FPGA模块中的功率负荷不平衡判断算法进行判断并输出保护信号。

FPGA模块通过PCI-E总线与CPU模块完成数据交互，由CPU模块与控制器进行数据交互。