Источник питания гн-20а-15 базового шкафа комплекса технико-программных средств повышенной надежности

Полезная модель относится к области энергетики, электротехники и автоматики и может быть использована для построения автоматизированных систем контроля и управления технологическими процессами электростанций. Технический результат заключается в повышении надежности работы источника питания с напряжением на выходе 15 В ГН-20А-15, который входит в группу источников питания шкафа базового ШБ УКТС-М и является составной частью унифицированного комплекса технических средств, предназначенного для создания проектным путем систем автоматизированного управления и контроля технологическими процессами и передачи информации о состоянии технических средств шкафа и технологического оборудования в систему верхнего блочного или станционного уровня. Заявленный технический результат полезной модели достигается следующим образом. Источник питания ГН-20А-15 выполнен в унифицированном конструктивном исполнении, содержит в своей конструкции контакты для подключения к цепям питания самого источника и к цепям питания функциональных и служебных блоков УКТС, может быть установлен только в определенное место в шкафу унифицированного конструктивного исполнения. Источник питания ГН-20А-15 имеет двухтактный полумостовой преобразователь ШИМ.В источнике питания ГН-20А-15 применены схемотехнические решения, обеспечивающие его низкое тепловыделение при полной нагрузке. В источнике питания ГН-20А-15 на выходе каждого канала установленные разделительные диоды, обеспечивающие возможность параллельной работы двух источников на одну нагрузку. Источник питания ГН-20А-15 имеет на входе и выходе схемные решения с применением катушек с бифилярными обмотками для обеспечения помехоустойчивости. В источнике питания ГН-20А-15 обеспечена возможность подключения его к сети переменного или постоянного тока без выполнения дополнительных процедур переключения. Источник питания ГН-20А-15 имеет защиту от уменьшения выходного напряжения (блок мгновенного отключения БМО), обеспечивающая его выключение при снижении выходного напряжения до величины (12,5±0,5) В.

Область техники.

Полезная модель относится к области энергетики, электротехники и автоматики и может быть использована для построения автоматизированных систем контроля и управления технологическими процессами электростанций.

Уровень техники

В настоящее время известные шкафы в целом служат для размещения блоков дистанционного управления, формирования команд технологических защит; сигнализации, аналого-дискретного преобразования сигналов, логического преобразования сигналов, временных задержек, преобразования напряжения, обеспечивая внутришкафные соединения между блоками и кроссовыми клеммниками.

При этом источники питания например, типа П41240/1 устанавливаются в эти шкафы. Такой источник предназначенный для питания функциональных блоков в соответствии с функциональным назначением и для правильного и безопасного управления механизмами электростанций устанавливается в шкаф УКТС-М, который обеспечивает условия для его нормального функционирования.

Шкаф УКТС-М в целом служит для размещения блоков дистанционного управления, формирования команд технологических защит; сигнализации, аналого-дискретного преобразования сигналов, логического преобразования сигналов, временных задержек, преобразования напряжения, обеспечивая внутришкафные соединения между блоками и кроссовыми клеммниками.

УКТС выполняет функции контроля технологических параметров и управления оборудованием технологических систем в соответствии с заданными в УКТС алгоритмами.

В аварийных условиях при формировании инициирующего события УКТС обеспечивает выдачу необходимых сигналов воздействия на механизмы и электроприводную арматуру технологических систем безопасности. Механизмы запускаются в определенной последовательности, закрытие/открытие арматуры происходит в соответствии с логикой работы технологических систем. УКТС осуществляет управление оборудованием технологических систем АЭС.

Например, известен источник питания в составе устройства - шкаф управления, содержащий вертикально ориентированный прямоугольный каркас, образованный скрепленными между собой вертикальными стойками и фронтальными балками, при этом шкаф выполнен с разделенными вертикальной перегородкой отсеками: присоединения кабелей и функциональной аппаратуры, последний из которых снабжен выдвижными модульными блоками, устанавливаемыми ярусами по всему объему отсека, при этом на каждом ярусе для каждого модульного блока закреплены направляющие, а каждый модульный блок снабжен направляющими для взаимодействия с направляющими соответствующего яруса и фиксатором требуемого положения в шкафу, обеспечивающим независимое выдвижение любого блока. При этом фиксатор положения блока содержит закрепленный на основании блока подпружиненный стержень, связанный с ручкой, установленной с возможностью перемещения в Г-образном отверстии, выполненном на лицевой панели блока, при этом на каждом ярусе установлены горизонтальные пластины с выполненными в них рядами отверстий для захода в них соответствующего подпружиненного фиксатора (см. патент на полезную модель RU 61471, 27.02.2007).

Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является источник питания в составе шкафа КСО КТПС-ПН для сбора данных о состоянии технологического оборудования АЭС, состоящего из трех крейтов, один из которых служит для установки служебных блоков: источники питания, блок контроля напряжения, сетевые устройства, второй и третий служат для установки функциональных блоков, обеспечивающих сбор аналоговых сигналов - унифицированных сигналов постоянного тока и напряжения, сигналов от термопар и термопреобразователей сопротивления, а также сбор и выдачу дискретных сигналов, причем функциональные блоки имеют резервированную внутреннюю структуру преобразования входного сигнала и объединены локальной магистралью по стандарту RS-485, обеспечивающей возможность осуществления последовательного опроса функциональных блоков с циклом менее 20 мс, при этом в функциональные блоки встроены фильтры, обеспечивающие подавление синусоидальной помехи на частотах 50 и 60 Гц, при этом в аналоговых блоках применены гальваническая развязка в цифровых цепях и высокоточные измерительные АЦП, а линии связи шкафа от входов функциональных блоков до концентраторов дублированы полностью (см. патент на полезную модель RU 136608, 10.01.2014).

Обычно в комплексах УКТС происходит ввод (измерение значений) аналоговых сигналов, ввод дискретных сигналов, определяющих состояние оборудования и технологических процессов энергоблока АЭС, логическая обработка, вывод команд управления и сигнализации шкафами УКТС-М, в которых размещены источники питания П41240/1.

К недостаткам источника питания П41240/1 следует отнести:

- низкую надежность комплектующих частей;

- высокое тепловыделение и, как следствие, необходимость установки вентиляторов в шкафу, где установлен источник питания;

- назначенный срок службы 10 лет;

- наработку на отказ 50000 ч.

Раскрытие полезной модели Технический результат заключается в повышении надежности работы разработанного источника питания с напряжением на выходе 15 В (ГН-20А-15) унифицированного комплекса технических средств УКТС.

Заявленный технический результат достигается тем, что источник питания с напряжением на выходе 15 В шкафа базового (ШБ) комплекса технико-программных средств повышенной надежности (КТПС-ПН) для автоматизации управления технологическим оборудованием электростанции, характеризуется тем, что он содержит двухтактный полумостовой преобразователь широтно-импульсной модуляции (ШИМ), контакты для подключения к цепям питания, локальной сети и клеммникам и блок мгновенного отключения для защиты от уменьшения выходного напряжения.

Кроме того, на выходе каждого канала источника питания установлены разделительные диоды, схемы на входе и выходе выполнены с катушками с бифилярными обмотками для обеспечения помехоустойчивости.

Осуществление полезной модели

Источник питания ГН-20А-15 построен с использованием высоконадежных электронных компонентов по схеме с бестрансформаторным входом и схемотехнических решений, обеспечивающих надежность его работы в условиях повышенной температуры, влажности и при воздействии электромагнитных излучений с отклонением выходного напряжения при плавном изменении нагрузки не более ±4%.

На выходе каждого канала источника питания установлены разделительные диоды, обеспечивающие возможность параллельной работы двух источников ГН-20А-15 на одну нагрузку.

Источник питания ГН-20А-15 имеет защиту от уменьшения выходного напряжения (блок мгновенного отключения БМО), которая срабатывает при напряжении (12,013,0) В на выходе плюс 15 В и обеспечивает выключение выходного напряжения плюс 15 В от уровня 12,0 В до уровня 3,0 В с длительностью спада не более 3 мс.

Исполнительным элементом БМО является мощный симистор, который при срабатывании закорачивает выходные контакты источника.

Таким образом, заявленный источник питания ГН-26-12 имеет возможности, отсутствующие у известных аналогов, что крайне важно, поскольку к работоспособности оборудования, обеспечивающего технологический процесс, например, АЭС, предъявляются национальные и международные требования обеспечения безопасности.

Источник питания ГН-20А-15 размещается и функционирует в шкафу базовом ШБ УКТС или распределителей токов РТ (оборудованных принудительной вентиляцией) унифицированного комплекса технических средств УКТС и предназначен для питания функциональных блоков в шкафах унифицированного комплекса технических средств УКТС.

Питание источника ГН-20А-15 осуществляется от сети однофазного переменного тока напряжением (187±242) В промышленной частоты или от сети постоянного тока напряжением (187242) В с пульсацией не более 6%.

Источник питания обеспечивает:

- напряжение ±15 В и -15 В постоянного тока при нормальных климатических условиях, причем отклонение при всех влияющих факторах не превышает ±10% при любом заполнении шкафа блоками;

- резервирование работы другого источника питания ГН-20А-15 установленного в этом же шкафу УКТС-М, поддерживая необходимые величины напряжений +15 В и -15 В, и обеспечивая нормальное функционирование шкафа.

Источник питания выполнен в унифицированном конструктивном исполнении, в своей конструкции содержит контакты для подключения к цепям питания самого источника и к цепям питания функциональных и служебных блоков УКТС. Источник питания имеет определенное место установки в шкафу.

Источник питания входит в группу источников питания шкафа базового ШБ УКТС и является составной частью унифицированного комплекса технических средств, предназначенного для создания проектным путем систем автоматизированного управления и контроля технологическими процессами и передачи информации о состоянии технических средств шкафа и технологического оборудования в систему верхнего блочного или станционного уровня.

Назначенный срок службы блока не менее 30 лет.

Наработка на отказ не ниже 100000 ч.

Применяемые в источнике питания ГН-20А-15 радиоэлектронные компоненты допускают работу источника без принудительной вентиляции шкафа, в котором источник питания установлен, при температуре окружающей среды до 55°С.

Дополнительно источник питания ГН-20А-15 имеет следующие возможности, отсутствующие у аналога.

В источнике питания ГН-20А-15 применен двухтактный полумостовой преобразователь ШИМ.

Источник питания ГН-20А-15 имеет схемное решение, которое позволяет производить переход на другой блок питания в шкафу без обесточивания нагрузки шкафа.

Для обеспечения помехоустойчивости в источнике питания ГН-20А-15 использованы на входе и выходе схемные решения с применением катушек с бифилярными обмотками.

В источнике питания ГН-20А-15 обеспечена возможность подключения его к сети переменного или постоянного тока без выполнения дополнительных процедур переключения.

В источнике питания ГН-20А-15 предусмотрена защита от уменьшения выходного напряжения (блок мгновенного отключения БМО), обеспечивающая его выключение при снижении выходного напряжения до величины (12,5±0,5) В.

В источнике питания ГН-26-12 обеспечена возможность подключения его к сети переменного или постоянного тока без выполнения дополнительных процедур переключения.

На выходе каждого канала источника питания ГН-20А-15 установлены разделительные диоды, обеспечивающие возможность параллельной работы двух источников ГН-20А-15 на одну нагрузку.

Источник питания ГН-20А-15 имеет схемное решение, которое позволяет производить переход на другой блок питания в шкафу без обесточивания нагрузки шкафа.

Технический результат в УКТС-М достигается совокупностью вышеперечисленных дополнительных возможностей.

1. Источник питания с напряжением на выходе 15В базового шкафа комплекса технико-программных средств повышенной надежности для автоматизации управления технологическим оборудованием электростанции, характеризующийся тем, что он содержит двухтактный полумостовой преобразователь широтно-импульсной модуляции, контакты для подключения к цепям питания, локальной сети и клеммникам и блок мгновенного отключения для защиты от уменьшения выходного напряжения.

2. Источник питания по п. 1, характеризующийся тем, что на выходе каждого канала источника питания установлены разделительные диоды.

3. Источник питания по п. 1, характеризующийся тем, что схемы на входе и выходе выполнены с катушками с бифилярными обмотками для обеспечения помехоустойчивости.