CN101737143A - 一种控制电机冷却系统启动的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于核发电控制技术领域，提出了一种控制电机冷却系统启动的系统，其中冷却系统包括水流通路、对水流通路中的水冷却的风机，以及对风机供电的电源。控制电机冷却系统启动的系统包括继电器，还包括检测冷却水温度的温度检测单元；冷却水温度达到第一开关温度定值发出第一风机启动信号的第一温度开关单元；冷却水的温度达到第二开关温度定值发出第二风机启动信号的第二温度开关单元；将第一风机启动信号和第二风机启动信号传送给继电器的或门电路；第一开关温度定值和第二开关温度定值均低于柴油机停机定值，且第一开关温度定值低于第二开关温度定值，避免了柴油发电机因温度超温而停运，这种设计符合核电厂设计要求的单一故障原则。
Description
技术领域
本发明属于核发电控制技术领域，尤其涉及一种控制电机冷却系统启动的系统。
背景技术
目前核电厂的厂用电系统6.6KV的应急母线采用柴油发电机组作为后备电源。当厂用6.6KV母线因厂外电网供电失去或母线本身故障，造成停电事故时，柴油发电机组启动，恢复应急母线的供电，保证反应堆安全停堆，也防止重要设备因厂用电系统的失电而造成损坏。
由于柴油机工作时，气缸内燃烧气体的最高温度可达2000℃，整个工作循环内的气体平均湿度也在600～1000℃范围，与高温燃气相接触的零件，如气缸套、活塞、气缸盖、进排气门等都将会强烈受热，若不及时进行冷却，这些受热零件的温度就会剧烈升高而过热，造成以下严重后果：(1)降低材料的机械性能，破坏运动部件间的正常间隙，造成严重磨损，甚至会发生活塞卡滞等现象；(2)增大零件的热应力和热变形力，甚至使气缸头和活塞顶处产生热裂纹；(3)使机油粘度降低、氧化变质，甚至分解结焦而丧失润滑性能，加剧机件磨损并影响燃烧室密封(4)由于组成燃烧室的各零件温度升高，充入气缸内的新鲜空气因温度很快随之升高，导致进气密度降低、充气量减少，致使柴油机功率下降。因此需要对柴油发电机组进行冷却，以避免受热零件的温度剧烈升高而过热，造成上述严重的后果。此外，虽然柴油机发电机组需要进行散热冷却，但并非越冷越好，过分冷却也会带来不良后果，如造成燃烧滞燃期过长，以致产生爆炸和不完全燃烧，增加散热损失；机件内外温差过大，当热力超过本身强度时产生裂纹；同时增加了摩擦损耗等。因此，柴油发电机组气缸冷却效果的好坏，将影响润滑质量，影响气缸套和活塞环的磨损性能。
现有技术中，柴油发电机组的每台柴油机有一个独立的冷却水循环回路，循环水泵由柴油机联动。冷却水循环回路包括水流通路、对水流通路当中的水进行冷却的风机机组以及控制启动风机机组的控制系统。控制系统通过控制风机机组中各台风机的启动与停止，达到控制水流通路中的水流温度的目的。当水流通路中的冷却水温度比预定值低时，由热敏元件控制的阀门可以将冷却水旁路，以保证柴油发电机的暖机状态；当水流通路中的冷却水温度达到预定值时，由该阀门将冷却水导入水流通路。水流通路中的冷却水除冷却柴油机本体外，还给柴油机燃烧空气系统中的空气冷却器提供冷水，以及润滑油系统中的水/油热交换器提供冷水。
图1示出了现有技术中风机机组的启动过程，该风机机组包括一号柴油机的四台风机。在柴油机启动的情况下，当柴油发电机组冷却水的温度达到80℃时，温度开关动作，启动四台风机运转以对循环冷却水降温。然而该种方案下，当温度开关出现故障时，柴油机冷却水将失去风机的冷却，当水温升高到95℃时，会造成柴油发电机组停运，从而母线失电，反应堆无法安全停堆。这种设计思想不符合核电厂单一故障设计原则，降低了柴油发电机组的可用率，进而增加了核安全风险。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种控制电机冷却系统启动的系统，旨在解决现有风机的启动过程中，当控制风机启动的温度开关出现单一故障时，会造成柴油发电机组停运，不符合核电厂单一故障原则，降低了柴油发电机组的可用率，进而增加了核安全风险的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种控制电机冷却系统启动的系统，所述冷却系统包括水流通路、对所述水流通路当中的水进行冷却的风机机组、以及对所述风机机组提供电能的电源，所述控制电机冷却系统启动的系统包括开关连接于所述电源和风机机组之间的继电器，所述控制电机冷却系统启动的系统还包括：
温度检测单元，用于检测冷却系统冷却水的温度；
第一温度开关单元，用于当所述温度检测单元检测到冷却系统冷却水的温度达到第一开关温度定值时，发出第一风机启动信号；
第二温度开关单元，用于当所述温度检测单元检测到冷却系统冷却水的温度达到第二开关温度定值时，发出第二风机启动信号；
或门电路，用于将所述第一风机启动信号以及第二风机启动信号传送给所述继电器；所述继电器的线圈根据所述第一风机启动信号或第二风机启动信号，控制所述继电器的开关闭合；
所述第一开关温度定值以及第二开关温度定值均低于造成柴油机停机的温度定值，且所述第一开关温度定值低于所述第二开关温度定值。
在上述控制电机冷却系统启动的系统中，所述控制电机冷却系统启动的系统还包括：
应急母线单元，用于在厂用母线因厂外主电源失电或本身母线故障而需切换至作为备用电源的柴油发电机时，发出柴油发电机启动指令；
非门电路，其输入端连接所述应急母线单元，其输出端与所述风机机组中至少一台风机的停止信号接收端相连；
所述或门电路是通过一与门电路与所述继电器连接的，所述与门电路的一个输入端连接所述应急母线单元的与所述非门电路相连的一端，所述与门电路的另一输入端连接所述或门电路的输出端，所述与门电路的输出端连接所述继电器的线圈输入端。
在上述控制电机冷却系统启动的系统中，所述电机是柴油发电机。
在上述控制电机冷却系统启动的系统中，所述电机是核级柴油发电机。
在上述控制电机冷却系统启动的系统中，所述冷却系统是柴油机燃烧空气系统的冷却系统。
在上述控制电机冷却系统启动的系统中，所述冷却系统是水/油交换器的冷却系统。
在上述控制电机冷却系统启动的系统中，所述第一开关温度定值为80℃。
进一步地，所述第二开关温度定值为90℃。
更进一步地，所述柴油机停机的温度定值为95℃。
在上述控制电机冷却系统启动的系统中，所述风机机组包括4台风机。
本发明实施例中，增加发出第二风机启动信号的第二温度开关，当第一温度开关故障时，在冷却系统冷却水温度未达到造成柴油机停机的温度定值时，发出控制风机运转的第二风机启动信号，进而冷却水流通路里的水，使得冷却系统冷却水的温度不会超过柴油机停机温度定值，避免了柴油发电机的停运，这种设计符合核电厂设计单一故障原则，提高了柴油发电机的可用率，进而降低了核安全风险，提高了核安全水平。同时，该控制电机冷却系统启动的系统用于控制作为厂内备用电源的核级柴油发电机的冷却系统的启动时，优化了核级柴油发电机组控制系统，提高了柴油发电机组的可用率，且具有改进成本低的特点，仅利用现有备用节点，既可完成对柴油发电机机组控制系统的改进升级，具有极高的性价比。
附图说明
图1是现有技术提供的风机机组的启动过程图；
图2是本发明第一例提供的控制电机冷却系统启动的系统的结构原理图；
图3是本发明第二例提供的控制电机冷却系统启动的系统的结构原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，增加发出第二启动信号的第二温度开关，当第一温度开关故障时，在冷却系统冷却水温度未达到造成柴油机停机的温度定值定值时，发出控制风机运转的第二启动信号。
图2示出了本发明第一例提供的控制电机冷却系统启动的系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。其中，电机可以是现有电机的任一种，本发明实施例中，电机为核级柴油发电机。
温度检测单元101用于检测冷却系统冷却水的温度，然后将信号传给第一温度开关102和第二温度开关103，当温度达到第一开关温度定值时，第一温度开关102发出第一风机启动信号给或门电路104的一个输入端；当温度达到第二开关温度定值时，第二温度开关103发出第二风机启动信号给或门电路104的另一个输入端。其中，第一开关温度以及第二开关温度均低于造成柴油机停机的温度定值，且第一开关温度定值低于第二开关温度定值，二者互为备用。本发明实施例中，第一开关温度定值为80℃，第二开关温度定值为90℃，柴油机停机的温度定值为95℃；温度检测单元101可以采用各种热敏元件温度传感器，第一温度开关102以及第二温度开关103不限于采用硬开关或软开关或软硬开关的组合。另外，本发明实施例中，冷却系统可以是柴油发电机的冷却系统、柴油机燃烧空气系统的冷却系统或水/油交换器的冷却系统等需要提供冷却水以降温的设备的冷却系统。
或门电路104的输出端连接继电器105，并在冷却系统冷却水的温度达到第一开关温度定值时，将第一风机启动信号传送给继电器105。继电器105接收到第一风机启动信号，开始线圈励磁，使得风机电路通断开关闭合，风机机组106中的风机连通电源，开始运转，进而对水流通路里的水进行冷却。
当第一温度开关102出现故障，当冷却水的温度达到第一开关温度定值时，不能发出第一启动信号，继电器105线圈无法励磁，使得继电器105的开关始终处于断开状态，风机机组106中的风机无法运转，从而水流通路里的水不能被冷却，冷却系统冷却水的温度继续上升，达到第二开关温度定值时，第二温度开关103发出第二风机启动信号给或门电路104，或门电路104将第二风机启动信号传送给继电器105。继电器105根据其接收到的第二风机启动信号，开始线圈励磁，使得继电器105的开关闭合，风机机组106中的风机连通电源，开始运转，进而冷却水流通路里的水，使得冷却水的温度不会超过柴油机组停机温度定值，避免了柴油发电机的停运，这种设计符合核电厂设计单一故障原则，提高了柴油发电机的可用率，进而降低了核安全风险。其中，风机机组106包括至少一台风机，本发明实施例中，风机机组106采用4台风机。
图3示出了本发明第二例提供的控制电机冷却系统启动的系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
与图2所示不同，本发明第二实施例提供的控制电机冷却系统启动的系统用于控制作为厂内备用电源的核级柴油发电机的冷却系统的启动，为此，本发明第二实施例提供的控制电机冷却系统启动的系统还包括在厂用母线(如：6.6KV中压母线)因厂外电网失电或本身母线故障而需切换至作为备用电源的柴油发电机时，发出柴油发电机启动指令的应急母线单元107、非门电路108以及与门电路109。其中，非门电路108的输入端连接应急母线单元107，非门电路108的输出端与风机机组106中至少一台风机的停止信号接收端相连；或门电路104是通过与门电路109与继电器105连接的，与门电路109的一个输入端连接应急母线单元107的与非门电路108相连的一端，与门电路109的另一输入端连接或门电路104的输出端，与门电路109的输出端连接继电器105的线圈输入端，其余各部分组成及连接方式同上所述，在此不再赘述。
或门电路104在冷却系统冷却水的温度达到第一开关温度定值时，将第一风机启动信号传送给与门电路109。如果此时与门电路109同时接收到应急母线单元107发出的发电机启动指令，则与门电路109将其接收到的第一风机启动信号传送给继电器105。继电器105根据其接收到的第一风机启动信号，开始线圈励磁，使得继电器105的开关闭合，风机机组106中的至少一台风机连通电源，开始运转，进而冷却水流通路里的水。
当第一温度开关102出现故障，不能在冷却系统冷却水的温度达到第一开关温度定值时发出第一风机启动信号，继电器105的线圈无法励磁，使得继电器105的开关保持断开状态，风机机组106中的风机无法启动，从而水流通路里的水不能被冷却，冷却系统冷却水的温度继续上升，达到第二开关温度定值时，第二温度开关103发出第二风机启动信号给或门电路104，或门电路104将第二风机启动信号传送给与门电路109。如果此时与门电路109同时接收到应急母线单元107发出的发电机启动指令，则与门电路109将其接收到的第二风机启动信号传送给继电器105。继电器105根据其接收到的第二启动信号，线圈开始励磁，使得继电器105的开关闭合，风机机组106中的至少一台风机连通电源，开始运转，进而冷却水流通路里的水，使得冷却系统冷却水的温度不会超过柴油机停机温度定值，避免了柴油发电机的停运，这种设计符合核电厂单一故障原则，提高了柴油发电机的可用率，进而降低了核安全风险。
本发明实施例中，增加发出第二风机启动信号的第二温度开关，当第一温度开关故障时，在冷却系统冷却水温度未达到造成柴油机停机的温度定值时，发出控制风机运转的第二风机启动信号，进而冷却水流通路里的水，使得冷却系统冷却水的温度不会超过柴油机停机温度定值，避免了柴油发电机的停运，这种设计符合核电厂设计单一故障原则，提高了柴油发电机的可用率，进而降低了核安全风险，提高了核安全水平。同时，该控制电机冷却系统启动的系统用于控制作为厂内备用电源的核级柴油发电机的冷却系统的启动时，优化了核级柴油发电机组控制系统，提高了柴油发电机组的可用率，且具有改进成本低的特点，仅利用现有备用节点，既可完成对柴油发电机机组控制系统的改进升级，具有极高的性价比。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤，其流程可以通过程序来控制相关的硬件完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种控制电机冷却系统启动的系统，所述冷却系统包括水流通路、对所述水流通路当中的水进行冷却的风机机组、以及对所述风机机组提供电能的电源，其特征在于，所述控制电机冷却系统启动的系统包括开关连接于所述电源和风机机组之间的继电器，所述控制电机冷却系统启动的系统还包括：
温度检测单元，用于检测冷却系统冷却水的温度；
第一温度开关单元，用于当所述温度检测单元检测到冷却系统冷却水的温度达到第一开关温度定值时，发出第一风机启动信号；
第二温度开关单元，用于当所述温度检测单元检测到冷却系统冷却水的温度达到第二开关温度定值时，发出第二风机启动信号；
或门电路，用于将所述第一风机启动信号以及第二风机启动信号传送给所述继电器；所述继电器的线圈根据所述第一风机启动信号或第二风机启动信号，控制所述继电器的开关闭合；
所述第一开关温度定值以及第二开关温度定值均低于柴油机停机的温度定值，且所述第一开关温度定值低于所述第二开关温度定值。
2.如权利要求1所述的控制电机冷却系统启动的系统，其特征在于，所述控制电机冷却系统启动的系统还包括：
应急母线单元，用于在厂用母线因厂外主电源失电或本身母线故障而需切换至作为备用电源的柴油发电机时，发出柴油发电机启动指令；
非门电路，其输入端连接所述应急母线单元，其输出端与所述风机机组中至少一台风机的停止信号接收端相连；
所述或门电路是通过一与门电路与所述继电器连接的，所述与门电路的一个输入端连接所述应急母线单元的与所述非门电路相连的一端，所述与门电路的另一输入端连接所述或门电路的输出端，所述与门电路的输出端连接所述继电器的线圈输入端。
3.如权利要求1所述的控制电机冷却系统启动的系统，其特征在于，所述电机是柴油发电机。
4.如权利要求1所述的控制电机冷却系统启动的系统，其特征在于，所述电机是核级柴油发电机。
5.如权利要求1或2所述的控制电机冷却系统启动的系统，其特征在于，所述冷却系统是柴油机燃烧空气系统的冷却系统。
6.如权利要求1或2所述的控制电机冷却系统启动的系统，其特征在于，所述冷却系统是水/油交换器的冷却系统。
7.如权利要求1、2、3或4所述的控制电机冷却系统启动的系统，其特征在于，所述第一开关温度定值为80℃。
8.如权利要求7所述的控制电机冷却系统启动的系统，其特征在于，所述第二开关温度定值为90℃。
9.如权利要求8所述的控制电机冷却系统启动的系统，其特征在于，所述柴油机停机的温度定值为95℃。
10.如权利要求1、2、3或4所述的控制电机冷却系统启动的系统，其特征在于，所述风机机组包括4台风机。
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