包括安装在印刷电路板上的继电器的工业锅炉用安全装置

摘要

本发明涉及一种用于工业锅炉(CHA)的安全装置，所述安全装置包括若干继电器(REn)，所述这些继电器(REn)连接而形成一种机电式安全链(CH1)。根据本发明，每个继电器(REn)都安装在一个印刷电路板(CIA、CIB、CIC、CIP)上。由于上述安排的结果，各继电器可以安装在一个紧凑的盒中，上述盒可以密封，因此，操作者不能接近继电器，以便封闭它。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于工业锅炉的安全装置，该装置包括连接成一种机电式安全链的若干继电器。

本发明尤其适用于包括用于生产，例如：水蒸汽或过热水的气体燃烧器的工业锅炉。这些锅炉都装有安全装置，所述安全装置位于安装在锅炉上的一个或多个传感器与一个或多个执行机构之间，并且当至少一个传感器检测出锅炉工作不正常时，通过执行机构触发锅炉停止运转。故障可能是过压、低水位或与燃烧器火焰有关的问题。

背景技术

上述种类的安全装置更特别适合于在一个传感器检测出故障时，打开执行机构的电源电路。执行机构可以是，例如：电磁阀，上述执行机构被设计成一旦不再由电源电路供电，就触发锅炉停止运转。如果锅炉正常工作，则每个传感器将230伏下的交流电流供给到安全装置，而如果检测出故障，则不供给这种电流。这种安排提供所谓的“主动”安全，因为供电中断触发锅炉停止运转。

在上述安全装置中，每个传感器相应地有一个继电器，当继电器接收由相应传感器供给的电流时，它是激活的，并且相应于各个传感器的继电器触点是，例如：串联连接的，以便形成一个硬件逻辑线路形式的机电式安全链。如果锅炉正常工作，则相应于这个机电式安全链的电路闭合，而如果锅炉运行有任何异常，则机电式安全链的电路打开。在该技术中已知，在这种安全装置中，除了机电式安全链之外，如果锅炉的自动控制和调节变复杂并且必需采用工业可编程的自动控制器，则给机电式安全链增加一个与其并联工作并且相对于机电式安全链是后备的所谓逻辑安全链。逻辑安全链一般包括数据处理电路，如：微处理器，它接收作为输入的由各传感器所产生的电信号并变换成5伏下的逻辑信号，并且通过控制继电器的晶体管供给执行机构的供电电路。数据处理电路的输出用导线串联连接在机电式安全链中，所述机电式安全链构成，例如：主安全链。

标准要求定期检验安全传感器及其相关的继电器是否正确工作。这种要求导致安装大量的设备，一般对于直接涉及安全的部分，这些设备是硬件形式的继电器电路，而对于涉及程序和监测程序的部分，以基于微处理器的系统的形式提供。当设置两个多余的安全链时，第二(逻辑)安全链一般以基于微处理的系统实现，但必须与任何锅炉控制和自动化设备无关并与之分开。因此，目前所采取的措施及安装的设备日益增多和复杂，继电器、专用单元、连线、基于微处理器的系统只是通过用导线连接的电接点通信。此外，当验证安全传感器的正确操作时，会有干扰机电式安全链硬件逻辑线路的危险，以至于达到干扰处于闭合位置的继电器的程度，这种情况很严重地损害锅炉的安全运行。

而且，法国标准NF D36504更特别规定(见4.2部分)，逻辑安全链的操作可靠性必须通过一个特定的试验操作程序来评估，该程序直接把误差引入到设备中来模拟一个内部故障，亦即一个一个地测存储器位的所有故障。这种试验要花特别长的时间进行，并大大增加了在使用这种锅炉之前的试验及相应地增加了费用。

本发明的目的是弥补这些缺点。

发明概述

为此，本发明在于一种用于工业锅炉的安全装置，所述装置包括若干机电式继电器，这些继电器连接而形成一种机电式安全链，并且所述装置的特征在于：继电器被安装在一个印刷电路板形式的支撑件上。在这种安排的情况下，各继电器之间的连接由印刷电路板的迹线组成，其结果是不再能改变机电式安全链工作逻辑的操作。各继电器优选的是直接焊接到印刷电路板上，并且与电路板的输入/输出连接利用装备有偏振器装置的插入式接线板来实施。印刷电路板可以安装成一种紧凑的并可能是密封的单元，以便工人不能接近任何机电安全链。

在根据本发明的安全装置的一个特定实施例中，设置若干与机电式安全链各继电器相关联的电流变换器，用于将继电器的输入电信号变换成电子信号，由变换器所供给的电子信号在一个逻辑集成电路中处理，所述逻辑集成电路与变换器一起构成一个电子安全链，该电子安全链相对于机电式安全链是后备的。这种电子安全链满足法国标准NF D36504的要求，因为它能在设计阶段评价电子系统的可靠操作，并且电子系统通过试验确认比逻辑安全链更简单。逻辑集成电路优选的是一种PAL型可编程电路。

根据本发明的安全装置的另一个特定实施例，为了得到一种紧凑的安全装置，将继电器及与其相关的电流变换器安装在同一印刷电路板上。

根据本发明的安全装置的另一个特定实施例，每个电流变换器都是一个光耦合器，并因而用电子学方法将机电式安全链与电子安全链隔离。这样，在机电式安全链中的电气故障对电子安全链的工作没有影响。

在根据本发明的安全装置的另一个特定实施例中，电子信号通过微控制器变换成逻辑信号，以便发送到一个逻辑安全链上，所述逻辑安全链相对于电子安全链是备用的，这使得安全装置在不增加其实施复杂性的情况下更安全，因为构成一个第三安全链的逻辑安全链不再经受上述和法国标准FN D36504中所规定的试验操作程序。

附图说明

下面参照附图详细说明本发明，附图以非限制性例子的形式示出了本发明的一个实施例。

图1是本发明的一种高度概略性的图示；

图2是根据本发明安全装置一种印刷电路安排的高度概略性图示；及

图3是根据本发明装置的印刷电路安排的高度概略性图示。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明的装置连接到至少一个传感器PTn上和至少一个执行机构EVm上，所述传感器PTn和执行机构Evm一般安装在工业锅炉CHA上。在这个实例中，传感器PTn是一种压力感应开关，它将电流In发送到安全装置DS，在这个实施例中，安全装置DS是安装在电路设备柜AT内。如果安全装置DS接收到电流In，则它将一个第二电流Jm返回到执行机构Evm，以便使执行机构保持处于正常工作位置，在这个实例中，执行机构是一种电磁阀。如果未接收到电流In，则安全装置DS命令继电器(未示出)打开执行机构EV的电源电路，上述继电器取消电流Jm并因而触发锅炉的停止运转。电流In和Jm一般是在230伏下的大交流电流。根据本发明，安全装置DS包括一个装有印刷电路板的单元，以后就把该单元叫做印刷电路板，上述单元形成一个机电式安全链CH1。单元包括一个或多个印刷电路，形成第一安全链CH1的继电器安装在上述印刷电路板上，结果是这些继电器不是通过硬件逻辑线路相互连接，而是通过印刷电路板导电迹线相互连接。因而，这些电路可以形成一种封闭在一个单元中的紧凑组件，可以密封上述单元以便防止改变它们结构的操作。

这种锅炉一般包括多个与多个执行机构相关的传感器，并且单元可以包含多个印刷电路板CI_A、CI_B、CI_C，这些印刷电路板CI_A、CI_B、CI_C，用于管理锅炉上的各种不同的传感器，如图3中所示。这些电路板有利的是插入背板上的各连接器中(未示出)，背板也装备有提供与传感器及与执行机构电气连接的连接器。

图2示出了印刷电路板CI_B，而印刷电路板CI_A、CI_B、CI_C与电路CI_B类似。如图所示，每个印刷电路板CI_A、CI_B、CI_C都包括一个继电器REn，如果所述继电器REn接收到来自相应传感器PTn的电流In，则继电器REn保持闭合，并因而闭合常规的机电安全链CH1，更具体地说，印刷电路板CI_A、CI_B、CI_C的输出连接到在图3中可以看出的一个主CIP上，它包括若干形成第一安全链CH1的连接。该主电路板也被安装在背板上。例如，它串联连接每个印刷电路板CI_A、CI_B、CI_C的继电器REn，并控制一个继电器，用于一旦一个继电器REn一打开就打开锅炉的一个或多个执行机构的电源电路。

可供选择地，安全装置可以包括一个相对于第一安全链是备用的第二安全链CH2，第二安全链是一种电子链路，它也能打开执行机构Evm的电源电路，以便如果没接收到电流In则中断它的电源。用电子学方法控制第二安全链的优点是，确认测试比计算机化管理的内容更简单。电子链CH2可以处在一个分开的单元中，并通过专用的连接器连接到背板上。然而，有利的是它可以集成到限定机电式链的印刷电路板中，如下面所述。

在这种变体中，由一个传感器PTn所供给的电流In通过印刷电路板上一个相应的变换器OCn变换成一个电子信号，相应的继电器REn安装在上述印刷电路板上。电子信号是一个由逻辑集成电路CIL所接收的12伏下的直流，以便形成第二安全链CH2。逻辑集成电路CIL可以安装在安全装置DS的主印刷电路板CIP上，主印刷电路板本身连接到背板上。因此，主印刷电路板CIP接收由每个印刷电路板CI_A、CI_B、CI_C所产生的电子信号，以便根据逻辑集成电路CIL的指令，命令一个继电器打开执行机构EVm的电源电路。

上述种类的逻辑集成电路有利的是用，例如：PAL型电路来实施。PAL电路在12伏下工作，并以很低的费用在输入通道和输出通道之间提供一个逻辑运算器。它们通过用电“燃烧”它们永久成形。

图2示出了接收来自一个单一传感器的电流In的印刷电路板CI_A、CI_B、CI_C，或被称为电子电路板。然而，同一印刷电路板可以接收由多个传感器所供给的电流In，以便管理锅炉的一个子系统，例如：燃烧器的所有传感器。在这种构造中，对每个传感器，印刷电路板都包括一个继电器和一个光耦合器，继电器串联连接在印刷电路板上，以便提供用于机电式安全链CH1的单一输出。然后，通过一个本地逻辑集成电路将来自各光耦合器的电子信号进行组合，所述逻辑集成电路也安装在印刷电路板CI_A、CI_B、CI_C上。因此，该电路将一个反映相关单元状态的电子输出信号发送给电子安全链CH2。

可供选择地，根据本发明的安全装置还可以包括一个第三链CH3，它相对于其它的安全链CH1和CH2是备用的，第三安全链是逻辑型。在这种情况下，每个印刷电路极CI都包括一个微控制器，用于将12伏下的电子信号变换成一个逻辑信号，该逻辑信号通过微控制器中的一个时钟定时。这个逻辑信号是在大约5伏电压下输出。正如其它安全链中的情况那样，逻辑信号由主印刷电路板CIP收集，所述主印刷电路板装备有一个微控制器，该微控制器将数据处理信号进行组合并与一个微处理器MP连通，以形成第三安全链。更具体地说，微处理器MP与微处理器MCP通信，以便根据第三安全链管理逻辑程序的指令触发锅炉停止运转。然后，微处理器打开继电器，用于通过一个晶体管打开一个或多个执行机构EVm的电源电路，上述晶体管安装在主印刷电路板上。本发明的一个补充优点是，这个逻辑安全链构成一个第三安全链，并因此不再受制于上述法国标准NFD36504的试验规范。

在印刷电路板CI将锅炉同一子系统的多个传感器连接在一起的情况下，印刷电路板的微控制器MC可以是一种并串变换器。这种变换器接收来自每个传感器作的12伏电子信号为输入，并供给一个5伏下的时钟串联逻辑信号作为输出，上述时钟串联逻辑信号反映由电路板CI_A、CI_B、CI_C管理的每个传感器的状态。这样，主印刷电路板的微控制器MCP能与限定锅炉每个传感器精确状态的微处理器MP逻辑数据连通。

显然，根据本发明的具有不同的备用安全装置更紧凑且更安全，因为工人不能改变它的构造。而且，以逻辑安全链形式提供的第三安全链使锅炉与一信息系统的连接，该信息系统提供锅炉每个传感器状态的精确指示。