CN108644599A - 一种海洋核动力平台滑油控制***及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋核动力平台滑油控制***及其控制方法，其中海洋核动力平台滑油控制***包括后备控制盘、过程参数测量装置、滑油***控制装置、主滑油泵就地控制箱以及调节阀执行机构。本发明，可通过人机交互接口切换、手动操控方式，使滑油控制***在不同工况下仍然能够正常运行，确保了滑油控制***的安全性、可靠性，同时实现了减员增效，提高了***运行的经济性，控制***的设备采用功能模块化的设计，提高了***的可维修性，控制***的各功能模块采用表面贴装的封装形式，壳体采用屏蔽材料，信号线与电源线采用隔离方式，合理布线，大大提高了控制***对海洋环境和电磁环境的适应性。
Description
技术领域
本发明涉及海洋核动力装置控制技术领域，具体涉及一种海洋核动力平台滑油控制***及控制方法。
背景技术
滑油控制***多用于柴油机滑油***、汽油机滑油***等，对于海洋核动力平台而言，滑油***是海洋核动力平台核动力装置二回路***的重要组成部分，主要为主汽轮发电机组和顶轴油模块供油，兼有滑油驳运、分离和加热等功能。
如今，船舶逐渐向全自动化方向发展，船舶控制***的安全性、可靠性越来越受到关注。现有的滑油控制***，主要通过手动控制或简单控制器配备相关传感器实现滑油***的控制功能，控制精度和自动化程度较低，并且海洋核动力平台滑油控制***的运行环境与陆上核电站不同，海洋核动力平台需要长期浮动于海上，具有高盐雾、高湿度等环境的特点，因此，现有滑油控制***，一方面并不适用于现代化的海洋核动力平台，另一方面自动控制也难以满足海洋核动力平台滑油***控制要求，同时浪费人力成本，缺乏经济性。
有鉴于此，急需对现有的滑油控制技术进行改进，以实现对海洋核动力装置二回路滑油***进行自动化控制同时适应海洋环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的滑油控制技术无法满足海洋核动力平台滑油控制***的自动控制要求以及无法适应海洋环境的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种海洋核动力平台滑油控制***，包括：
后备控制盘，设有用于提供与滑油***控制操作相关的人机交互接口，所述人机交互接口包括多个自动或手动选择开关，用于选择自动或手动控制滑油控制***的各滑油泵或调节阀；
过程参数测量装置，用于测量、采集和处理滑油控制***所需的参数；
滑油***控制装置，用于接收所述过程参数测量装置所采集的参数和所述后备控制盘发出的指令，并向主滑油泵和调节阀发送相应的控制指令；
主滑油泵就地控制箱，通过控制主滑油泵的启停控制滑油***滑油总管压力；
调节阀执行机构，通过调节调节阀的开度控制海水流量，从而控制滑油管路的温度，
所述后备控制盘、过程参数测量装置、滑油***控制装置、主滑油泵就地控制箱以及所述调节阀执行机构均采用封装形式，壳体采用屏蔽材料，信号线和电源线采用隔离方式。
在上述方案中，所述人机交互接口具体包括主滑油泵自动/遥操选择开关、调节阀自动/遥操选择开关、主滑油泵启/停按钮、调节阀开/断/关选择开关以及报警模块。
在上述方案中，所述过程参数测量装置包括：
转换模块，用于对从现场获取的参数进行调理和转换；
隔离模块，用于将输入、输出信号进行隔离；
计算模块，用于将采集到的数值按照运算方法进行运算，所述计算模块将计算结果送至所述滑油***控制装置。
在上述方案中，所述滑油***控制装置包括：
数字量输入模块(DI模块)，用于采集来自所述后备控制盘发出的自动控制信号；
数字量输出模块(DO模块)，用于将所述滑油***控制装置输出的泵控制指令输出至所述主滑油泵就地控制箱，将报警信息输出至所述后备控制盘；
模拟量输入模块(AI模块)，用于接收来自所述计算模块的模拟量以及来自所述调节阀执行机构的阀门开度信号并对其进行处理；
模拟量输出模块(AO模块)，用于将所述滑油***控制装置输出的控制指令转换为模拟量形式输出；
控制器，用于接收所述DI模块和所述AI模块的输出信号，通过对该输出信号进行范围判断和处理，将控制指令输出至所述DO模块和所述AO模块；
通讯模块，用于接收所述控制器输出的信息，并向上传输至数据采集传输装置，所述数据采集传输装置采集所述滑油***控制装置的过程信息并上传，以实现信息的存储、显示和查询。
在上述方案中，所述主滑油泵就地控制箱的控制信号包括：
来自所述DO模块的所述主滑油泵启/停自动控制信号；
来自所述后备控制盘的所述主滑油泵启/停按钮的启/停手动控制信号。
在上述方案中，所述调节阀执行机构的阀门开度控制信号包括：
来自所述AO模块的所述调节阀的阀门开度自动控制信号；
来自所述后备控制盘的所述调节阀开/断/关选择开关的阀门开度手动控制信号。
在上述方案中，所述调节阀执行机构设有限位开关和指示灯，在所述调节阀开度达到设定限位时，自动断开控制回路，并发出报警指示。
在上述方案中，所述主滑油泵、调节阀均为两台，两台所述主滑油泵互为主备、互为联锁，两台所述调节阀互为主备。
本发明还提供了如上所述的一种海洋核动力平台滑油控制***的控制方法，包括以下步骤：
F1：通过过程参数测量装置采集滑油控制***的滑油总管压力、滑油总管温度、循环滑油舱油温、循环滑油舱液位、滑油过滤器前后压差信号，经过信号转换、隔离、计算处理后，送入滑油***控制装置；
F2：控制模式选择开关接收操纵人员根据需求发出的滑油控制***为自动控制模式或手动控制模式控制信号，控制模式为自动控制模式时，进入步骤F3，控制模式为手动控制模式时，进入步骤F5；
F3：滑油***控制装置接收控制模式选择开关的开关量信号和过程参数测量装置发送的模拟量信号，并进行信号判断，若滑油总管压力低于设定压力，输出启动备用主滑油泵指令至备用主滑油泵就地控制箱，并在主控制台电脑显示屏显示报警信号，若滑油总管压力低于规定的极限压力，输出主汽轮机停机指令至主汽轮机自动保护装置，实现停机保护功能，并发出声光报警信号，若滑油总管温度低于设定温度，输出海水流量调节阀关小的控制指令至调节阀执行机构，减小冷却海水流量，若滑油总管温度高于设定温度，输出海水流量调节阀开大的控制指令至调节阀执行机构，增大冷却海水流量；
F4：主滑油泵就地控制箱用于接收滑油***控制装置发送的控制指令，并根据滑油***控制装置发送启停主滑油泵的控制指令，调节阀执行机构用于接收滑油***控制装置发送的控制指令，并根据滑油***控制装置发送的控制指令调节海水流量调节阀的开度，结束；
F5：主滑油泵选择开关接收操纵人员的遥操控制操作，并根据其控制操作发出使备用主滑油泵启停控制信号至主滑油泵就地控制箱，调节阀选择开关接收操纵人员的控制操作，并根据其控制操作发出使海水流量调节阀置于不同的开度控制信号至调节阀执行机构；
F6：备用主滑油泵就地控制箱用于接收后备控制盘的主滑油泵启停按钮发送的控制信号，并根据后备盘的主滑油泵启停指令控制主滑油泵的启停，调节阀执行机构用于接收调节阀选择开关发送的开度控制信号，并根据调节阀开度选择开关发送的开度控制信号调节海水流量调节阀的开度，结束。
在上述方案中，所述滑油***控制装置、后备控制盘、滑油***控制装置以及所述过程参数测量装置之间均以硬接线形式连接，所述滑油***控制装置和所述后备控制盘中的开关状态采集模块均以CAN总线形式，将滑油***相关信息送至数据采集传输装置。
与现有技术相比，本发明可通过人机交互接口切换、手动操控方式，使滑油控制***在不同工况下仍然能够正常运行，确保了滑油控制***的安全性、可靠性，同时实现了减员增效，提高了***运行的经济性，控制***的设备采用功能模块化的设计，提高了***的可维修性，控制***的各功能模块采用表面贴装的封装形式，壳体采用屏蔽材料，信号线与电源线采用隔离方式，合理布线，大大提高了控制***对海洋环境和电磁环境的适应性。
附图说明
图1为本发明的海洋核动力平台滑油控制***的结构示意图；
图2为本发明的海洋核动力平台滑油控制***的控制方法流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种海洋核动力平台滑油控制***，能够对海洋核动力装置二回路滑油***进行自动化控制，且采用自动、手动切换方式，滑油控制***在不同工况下仍然能够正常运行，确保了滑油控制***的安全性、可靠性，同时能够适应海洋环境。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种海洋核动力平台滑油控制***包括后备控制盘10、过程参数测量装置20、滑油***控制装置30、主滑油泵就地控制箱40以及调节阀执行机构50，且滑油***控制装置30、后备控制盘10、滑油***控制装置30以及过程参数测量装置20之间均以硬接线形式连接。
后备控制盘10设有用于提供与滑油***控制操作相关的人机交互接口。本发明中主滑油泵、调节阀均为两台，两台主滑油泵互为主备、互为联锁，两台调节阀互为主备，这里将主滑油泵分为1#主滑油泵和2#主滑油泵，调节阀分为1#调节阀和2#调节阀。
人机交换接口包括布置在后备控制盘10上的主滑油泵自动/遥操选择开关11，用于使1#和2#主滑油泵置于自动控制或手动控制；调节阀自动/遥操选择开关12，用于使1#和2#调节阀置于自动控制或手动控制；1#主滑油泵启/停按钮13，用于使1#主滑油泵置于运行状态或停止状态；2#主滑油泵启/停按钮13，用于使2#主滑油泵置于运行状态或停止状态；1#调节阀开/断/关选择开关14，用于使1#海水流量调节阀置于不同的开度；2#调节阀开/断/关选择开关14，用于使2#海水流量调节阀置于不同的开度；开关状态采集模块16，用于采集后备控制盘10上控制开关、按钮所处的状态；报警模块15，用于向操纵人员提供***的报警信息。
过程参数测量装置20用于测量、采集和处理，滑油控制***所需的滑油总管压力、滑油总管温度、循环滑油舱油温、循环滑油舱液位、滑油过滤器前后压差等重要参数。其主要包括转换模块21，用于对从现场获取的参数进行调理和转换；隔离模块22，用于对输入输出信号进行隔离；计算模块23，用于将采集到的数值按照运算方法进行运算，将计算结果传输给滑油***控制装置30。
滑油***控制装置30用于接收过程参数测量装置20所采集的参数和后备控制盘10发出的指令，并发送相应的控制指令给滑油泵和调节阀。滑油***控制装置30包括：
数字量输入模块(DI模块31)，用于采集来自后备控制盘10发出的自动控制信号；
数字量输出模块(DO模块32)，用于将滑油***控制装置30输出的泵控制指令输出至主滑油泵就地控制箱40，将报警信息输出至后备控制盘10；
模拟量输入模块(AI模块33)，用于接收来自计算模块23的模拟量以及来自调节阀执行机构50的调节阀门开度信号并对其进行处理；
模拟量输出模块(AO模块34)，用于将滑油***控制装置30输出的控制指令转换为模拟量形式输出；
控制器35，用于接收DI模块31和AI模块33的输出信号，通过对该输出信号进行范围判断和处理，将控制指令输出至DO模块32和AO模块34；
通讯模块36，用于接收控制器35输出的信息，并向上传输至数据采集传输装置60，数据采集传输装置60采集滑油***控制装置30的过程信息并上传，以实现信息的存储、显示和查询。
在使用过程中，滑油***控制装置30接收后备控制盘10的开关量信号，接收过程参数测量装置20、1#调节阀执行机构50、2#调节阀执行机构50的(4～20)mA电流信号；输出至1#主滑油泵就地控制箱40、后备控制盘10的开关量信号，输出至1#调节阀执行机构50、2#调节阀执行机构50的(4～20)mA电流信号；通过CAN总线将滑油***状态信息上传至数据采集传输装置60。
1#主滑油泵就地控制箱40、2#主滑油泵就地控制箱40，用于接收主滑油泵启/停控制信号，控制主滑油泵的启停，从而控制滑油***滑油总管压力。
1#主滑油泵就地控制箱40、2#主滑油泵就地控制箱40的控制信号包括：来自DO模块32的1#、2#主滑油泵启/停自动控制信号，分别来自后备控制盘10的1#主滑油泵启/停按钮13的启/停手动控制信号。
1#调节阀执行机构50、2#调节阀执行机构50，用于接收海水流量调节阀的开度信号，分别使1#、2#海水流量调节阀的开度开大或关小，控制海水流量，从而控制滑油管路温度。
1#调节阀执行机构50、2#调节阀执行机构50的阀门开度控制信号包括：来自AO模块34的阀门开度自动控制信号，分别来自1#调节阀开/断/关选择开关14和2#调节阀开/断/关选择开关14的阀门开度手动控制信号。
滑油***控制装置30内的AI模块33还接收来自1#调节阀执行机构50、2#调节阀执行机构50的调节阀门开度信号，从而形成闭环自动控制，提高***控制的精确性。
1#调节阀执行机构50、2#调节阀执行机构50设有限位开关和指示灯，在调节阀开度达到设定限位时，自动断开控制回路，并发出报警指示，满足调节阀门保护功能。
在本滑油控制***中，两台主滑油泵互为主备、互为联锁，当滑油总管压力低于设定压力时，启动备用主滑油泵，并在主控制台电脑显示屏显示报警信号；当滑油总管压力低于规定的极限压力时，主汽轮机自动保护装置自动切断主汽轮机蒸汽，实现停机保护功能，并发出声光报警信号。两台海水流量调节阀互为主备，当一台开度达到最大时，若不能满足要求，备用调节阀和对应的滑油冷却器投入工作，提高了***的安全性和可靠性。
在本滑油控制***中，滑油***控制装置30中控制器35的电源模块、CPU模块均为冗余设置，滑油***控制装置30中开关量和模拟量的输入输出点均留有充足裕量，增加了控制***的可靠性。
在本滑油控制***中，1#海水流量调节阀执行机构50、2#海水流量调节阀执行机构50所需的电源为：380V/50Hz的三相交流电源。后备控制盘10、过程参数测量装置20、滑油***控制装置30、数据采集传输装置60所需的电源为：220V/50Hz的单相交流电源。
在本滑油控制***中，后备控制盘10、过程参数测量装置20、滑油***控制装置30、主滑油泵就地控制箱40以及调节阀执行机构50均采用封装形式，壳体采用屏蔽材料，信号线和电源线采用隔离方式，合理布线，大大提高了控制***对海洋环境和电磁环境的适应性。
如图2所示，本发明还提供了上述海洋核动力平台滑油***的控制方法，具体步骤如下：
F1：通过过程参数测量装置20采集滑油控制***的滑油总管压力、滑油总管温度、循环滑油舱油温、循环滑油舱液位、滑油过滤器前后压差信号，经过信号转换、隔离、计算处理后，送至滑油***控制装置30的AI模块33。
F2：控制模式选择开关接收操纵人员根据需求发出的滑油控制***为自动控制模式或手动控制模式控制信号，控制模式为自动控制模式时，进入步骤F3，控制模式为手动控制模式时，进入步骤F5。
F3：滑油***控制装置30接收控制模式选择开关的开关量信号和参数测量装置发送的模拟量信号，并进行判断：若滑油总管压力低于设定压力，输出启动备用主滑油泵指令至备用主滑油泵就地控制箱40，并在主控制台电脑显示屏显示报警信号；若滑油总管压力低于规定的极限压力，输出主汽轮机停机指令至主汽轮机自动保护装置，实现停机保护功能，并发出声光报警信号；若滑油总管温度低于设定温度，输出海水流量调节阀关小的控制指令至调节阀执行机构50，减小冷却海水流量；若滑油总管温度高于设定温度，输出海水流量调节阀开大的控制指令至调节阀执行机构50，增大冷却海水流量。
F4：主滑油泵就地控制箱40接收滑油***控制装置30发送的控制指令，并根据滑油***控制装置30发送启停主滑油泵的控制指令；调节阀执行机构50用于接收滑油***控制装置30发送的控制指令，并根据滑油***控制装置30发送的控制指令调节海水流量调节阀的开度。
F5：主滑油泵选择开关接收操纵人员的遥操操作，并根据其遥操操作发出使备用主滑油泵启停控制信号至主滑油泵就地控制箱40；调节阀选择开关接收操纵人员的控制操作，并根据其控制操作发出使海水流量调节阀置于不同的开度控制信号至调节阀执行机构50。
F6：备用主滑油泵就地控制箱40接收后备控制盘10的主滑油泵启停按钮发送的控制信号，并根据后备盘的主滑油泵启停指令控制主滑油泵的启停；调节阀执行机构50接收调节阀选择开关发送的开度控制信号，并根据调节阀开度选择开关发送的开度控制信号调节海水流量调节阀的开度。
在步骤F3中，若出现滑油***压力低于设定值，将启动备用主滑油泵，并发出屏幕报警信号，备用主滑油泵立即自动启动投入运行，当滑油总管压力恢复正常值后，停止运转中的故障泵；若出现一台海水流量调节阀达到设定限位值，则发出屏幕报警信号，同时投入备用海水流量调节阀，此时两台海水流量调节阀同时工作，控制滑油温度在规定范围内，保证滑油***的安全稳定运行。
海洋核动力平台滑油控制***在正常运行时处于自动控制模式，在紧急情况或滑油***控制装置30失效的情况下，可通过手动控制方式确保滑油控制***的正常运行，提高了滑油控制***的运行安全性、可靠性。
本发明，可通过人机交互接口切换自动、手动操控方式，使滑油控制***在不同工况下仍然能够正常运行，确保了滑油控制***的安全性、可靠性，同时实现了减员增效，提高了***运行的经济性，控制***的设备采用功能模块化的设计，提高了***的可维修性，控制***的各功能模块采用表面贴装的封装形式，壳体采用屏蔽材料，信号线与电源线采用隔离方式，合理布线，大大提高了控制***对海洋环境和电磁环境的适应性。
本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海洋核动力平台滑油控制***，其特征在于，包括：
后备控制盘，设有用于提供与滑油***控制操作相关的人机交互接口，所述人机交互接口包括多个自动或手动选择开关，用于选择自动或手动控制滑油控制***的各滑油泵或调节阀；
过程参数测量装置，用于测量、采集和处理滑油控制***所需的参数；
滑油***控制装置，用于接收所述过程参数测量装置所采集的参数和所述后备控制盘发出的指令，并向主滑油泵和调节阀发送相应的控制指令；
主滑油泵就地控制箱，通过控制主滑油泵的启停控制滑油***滑油总管压力；
调节阀执行机构，通过调节调节阀的开度控制海水流量，从而控制滑油管路的温度，
所述后备控制盘、过程参数测量装置、滑油***控制装置、主滑油泵就地控制箱以及所述调节阀执行机构均采用封装形式，壳体采用屏蔽材料，信号线和电源线采用隔离方式。
2.根据权利要求1所述的一种海洋核动力平台滑油控制***，其特征在于，所述人机交互接口具体包括主滑油泵自动/遥操选择开关、调节阀自动/遥操选择开关、主滑油泵启/停按钮、调节阀开/断/关选择开关以及报警模块。
3.根据权利要求1所述的一种海洋核动力平台滑油控制***，其特征在于，所述过程参数测量装置包括：
转换模块，用于对从现场获取的参数进行调理和转换；
隔离模块，用于将输入、输出信号进行隔离；
计算模块，用于将采集到的数值按照运算方法进行运算，所述计算模块将计算结果送至所述滑油***控制装置。
4.根据权利要求1所述的一种海洋核动力平台滑油控制***，其特征在于，所述滑油***控制装置包括：
数字量输入模块(DI模块)，用于采集来自所述后备控制盘发出的自动控制信号；
数字量输出模块(DO模块)，用于将所述滑油***控制装置输出的泵控制指令输出至所述主滑油泵就地控制箱，将报警信息输出至所述后备控制盘；
模拟量输入模块(AI模块)，用于接收来自所述计算模块的模拟量以及来自所述调节阀执行机构的阀门开度信号并对其进行处理；
模拟量输出模块(AO模块)，用于将所述滑油***控制装置输出的控制指令转换为模拟量形式输出；
控制器，用于接收所述DI模块和所述AI模块的输出信号，通过对该输出信号进行范围判断和处理，将控制指令输出至所述DO模块和所述AO模块；
通讯模块，用于接收所述控制器输出的信息，并向上传输至数据采集传输装置，所述数据采集传输装置采集所述滑油***控制装置的过程信息并上传，以实现信息的存储、显示和查询。
5.根据权利要求4所述的一种海洋核动力平台滑油控制***，其特征在于，所述主滑油泵就地控制箱的控制信号包括：
来自所述DO模块的所述主滑油泵启/停自动控制信号；
来自所述后备控制盘的所述主滑油泵启/停按钮的启/停手动控制信号。
6.根据权利要求1所述的一种海洋核动力平台滑油控制***，其特征在于，所述调节阀执行机构的阀门开度控制信号包括：
来自所述AO模块的所述调节阀的阀门开度自动控制信号；
来自所述后备控制盘的所述调节阀开/断/关选择开关的阀门开度手动控制信号。
7.根据权利要求1所述的一种海洋核动力平台滑油控制***，其特征在于，所述调节阀执行机构设有限位开关和指示灯，在所述调节阀开度达到设定限位时，自动断开控制回路，并发出报警指示。
8.根据权利要求1所述的一种海洋核动力平台滑油控制***，其特征在于，所述主滑油泵、调节阀均为两台，两台所述主滑油泵互为主备、互为联锁，两台所述调节阀互为主备。
9.一种根据权利要求1所述的海洋核动力平台滑油控制***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
F1：通过过程参数测量装置采集滑油控制***的滑油总管压力、滑油总管温度、循环滑油舱油温、循环滑油舱液位、滑油过滤器前后压差信号，经过信号转换、隔离、计算处理后，送入滑油***控制装置；
F2：控制模式选择开关接收操纵人员根据需求发出的滑油控制***为自动控制模式或手动控制模式控制信号，控制模式为自动控制模式时，进入步骤F3，控制模式为手动控制模式时，进入步骤F5；
F3：滑油***控制装置接收控制模式选择开关的开关量信号和过程参数测量装置发送的模拟量信号，并进行信号判断，若滑油总管压力低于设定压力，输出启动备用主滑油泵指令至备用主滑油泵就地控制箱，并在主控制台电脑显示屏显示报警信号，若滑油总管压力低于规定的极限压力，输出主汽轮机停机指令至主汽轮机自动保护装置，实现停机保护功能，并发出声光报警信号，若滑油总管温度低于设定温度，输出海水流量调节阀关小的控制指令至调节阀执行机构，减小冷却海水流量，若滑油总管温度高于设定温度，输出海水流量调节阀开大的控制指令至调节阀执行机构，增大冷却海水流量；
F4：主滑油泵就地控制箱用于接收滑油***控制装置发送的控制指令，并根据滑油***控制装置发送启停主滑油泵的控制指令，调节阀执行机构用于接收滑油***控制装置发送的控制指令，并根据滑油***控制装置发送的控制指令调节海水流量调节阀的开度，结束；
F5：主滑油泵选择开关接收操纵人员的遥操控制操作，并根据其控制操作发出使备用主滑油泵启停控制信号至主滑油泵就地控制箱，调节阀选择开关接收操纵人员的控制操作，并根据其控制操作发出使海水流量调节阀置于不同的开度控制信号至调节阀执行机构；
F6：备用主滑油泵就地控制箱用于接收后备控制盘的主滑油泵启停按钮发送的控制信号，并根据后备盘的主滑油泵启停指令控制主滑油泵的启停，调节阀执行机构用于接收调节阀选择开关发送的开度控制信号，并根据调节阀开度选择开关发送的开度控制信号调节海水流量调节阀的开度，结束。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述滑油***控制装置、后备控制盘、滑油***控制装置以及所述过程参数测量装置之间均以硬接线形式连接，所述滑油***控制装置和所述后备控制盘中的开关状态采集模块均以CAN总线形式，将滑油***相关信息送至数据采集传输装置。
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