CN103852259A - 一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统，包括机械超速保护装置（6）、变频电机（1）、润滑系统、控制系统；其中，机械超速保护装置（6）上设置有润滑系统，润滑系统包括润滑油箱（7）、润滑油泵（8）、供油管、回油管和安装在供油管上的压力表，供油管、回油管和机械超速保护装置（6）的传动部分（10）联通，为其润滑；控制系统接变频电机（1）和润滑系统，控制变频电机（1）和润滑系统的运行。本发明采用的离线校验方式安全可靠，校验结果准确，能满足运行技术规格书的试验要求。

Description

一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统

技术领域

本发明属于核电安全技术领域，具体涉及一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统。

背景技术

在核电厂应急柴油机中，机械超速保护装置的作用是当柴油机因故障发生转速异常升高后自动停机，使柴油机恢复安全状态，防止因超速导致的设备损坏和人员伤亡。根据秦山第二核电厂运行技术规格书安全相关系统定期试验要求（D版），每个换料周期必须对机械超速保护装置定值进行校验。

但是，对于机械超速保护装置的校验方式和校验装置等没有明确具体的规定，相关柴油机制造厂家也没有配套的校验装置。为了确保核电应急柴油机的安全性能及运行机组的核安全水平，十分有必要根据核电应急柴油机的结构和工况特点设计制造专用的机械超速保护装置校验台。现有的校验装置仅能针对核电应急柴油机的机械超速保护装置部分进行校验，不包括实际应用中和其连接的传动部分；如果不校验传动部分，则会导致校验结果数值失真；因为在回装过程中，还需要再次对机械超速保护装置的飞铁部分进行再次拆卸，已经校验的数值将有不再准确的可能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统，包括机械超速保护装置、变频电机、润滑系统、控制系统；机械超速保护装置上设置有润滑系统，润滑系统包括润滑油箱、润滑油泵、供油管、回油管和安装在供油管上的压力表，供油管、回油管和机械超速保护装置的传动部分联通，为其润滑；控制系统接变频电机和润滑系统，控制变频电机和润滑系统的运行；控制柜总成内集成了可编程控制器、交流变频器和编码器，外面设有触摸屏。

所述控制系统包括可编程控制器、交流变频器、触摸屏、行程开关和编码器，可编程控制器分别接触摸屏、行程开关、交流变频器和润滑系统，行程开关安装在机械超速保护装置的前端，并给可编程控制器发送信号；触摸屏上的人机界面上显示实际转速是通过编码器反馈至交流变频器实现的；控制系统的具体控制方式通过以下步骤完成：

步骤1，系统启动，系统通电后，可编程控制器同时检测系统所在环境温度、交流变频器参数、触摸屏参数、行程开关的状态并进行判断，如果上述参数经判断异常，则系统断电，进行检修；如果正常，则进入下一步骤；

步骤2，系统处于待机状态，随时准备接受指令，选择系统的运行模式，系统的运行模式分为手动模式和自动模式两种；

步骤3，开始核电应急柴油机机械超速保护装置的离线校验：

步骤3.1，选择手动模式下时，操作步骤如下：

手动模式下人机界面上显示实际转速、转速递增减值、动作转速、环境温度、绕组温度、期望转速，并给可编程控制器发送润滑油泵的启动指令和停机指令、变频电机的启动指令和停机指令、系统应答指令、系统复位指令和系统推出指令；

步骤3.1.1，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送指令，设定期望转速；

步骤3.1.2，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送润滑油泵的启动指令，可编程控制器控制润滑系统的润滑油泵启动，润滑系统开始运行，当润滑油压力≥100KPa后，进入下一步骤；

步骤3.1.3，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送变频电机的启动指令，可编程控制器给交流变频器发送控制信号，通过交流变频器控制变频电机；

步骤3.1.4，当触摸屏的人机界面显示的动作转速达到期望转速后，通过人机界面向可编程控制器发送指令，设定转速递增减值，可编程控制器控制通过交流变频器控制变频电机按照设定的转速递增减值逐级提高转速，直到机械超速保护装置动作，即飞铁克服弹簧的张紧力飞出触动拨块，拨块通过拉杆触动行程开关，给可编程控制器发出机械超速保护装置已经动作的信号，可编程控制器记录此时的动作转速；

步骤3.1.5，可编程控制器接收到机械超速保护装置已经动作的信号后，即向变频电机发停机指令，变频电机控制切断变频电机电源；

步骤3.1.6，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送润滑油泵的停机指令，润滑系统停止工作，手动模式的离线校验操作结束；

步骤3.2，选择自动模式下时，操作步骤如下：

自动模式下人机界面上显示实际转速、动作转速、环境温度、绕组温度，并给可编程控制器发送润滑油泵的启动指令和停机指令、变频电机的启动指令和停机指令、系统应答指令、系统复位指令和系统推出指令；

步骤3.2.1，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送指令，可编程控制器控制润滑系统的润滑油泵启动，润滑系统开始运行，当润滑油压力≥100KPa后，进入下一步骤；

步骤3.2.2，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送变频电机的启动指令，可编程控制器给交流变频器发送控制信号，通过交流变频器控制变频电机；

步骤3.2.3，按照可编程控制器预先设定的控制程序提高转速，直到机械超速保护装置动作，即飞铁克服弹簧的张紧力飞出触动拨块，拨块通过拉杆触动行程开关，给可编程控制器发出机械超速保护装置已经动作的信号，可编程控制器记录此时的动作转速；

步骤3.2.4，可编程控制器接收到机械超速保护装置已经动作的信号后，即向变频电机发停机指令，变频电机控制切断变频电机电源；

步骤3.2.5，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送润滑油泵的停机指令，润滑系统停止工作，自动模式的离线校验操作结束。

所述可编程控制器通过铂电阻PT100测量系统所在环境温度；

所述步骤1中，可编程控制器判断的具体方式为，当环境温度处于5～55℃区间之外，或者交流变频器和触摸屏参数未达到产品说明书的要求，或者行程开关接通；上述三个条件满足任何一条时，可编程控制器即判断系统启动状态异常。

所述步骤3.2.3中，可编程控制器预先设定的控制程序为：在10秒内完成对机械超速保护装置从0转/分至500转/分的加载，然后转速线性增加，直到机械超速保护装置动作。

本发明的进步之处在于：（1）离线校验方式安全可靠，并可准确记录机械超速保护装置动作转速值，规避了在柴油机本体上试验所产生的设备损坏的风险；（2）校验结果准确可靠，具有可重复性，并可根据校验值对机械超速保护装置进行调整，校验结果满足要求后无需再次拆卸机械超速保护装置的飞铁和弹簧，确保了校验结果的真实准确；（3）能满足运行技术规格书的试验要求。

附图说明

图1为一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统的原理图。

图2为一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统的布置图。

图3为超速保护装置主视图。

图中，1-变频电机，2-弹性联轴节，3-滚轮，4-底座，5-调环，6-机械超速保护装置，7-润滑油箱，8-润滑油泵，9-控制柜总成，10-传动部分，11-拨块，12-轴心，13-弹簧，14-调节螺母，15-飞铁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统，如图1、2所示，包括机械超速保护装置6、变频电机1、润滑系统、控制系统；机械超速保护装置6为现有技术，其结构如图3所示，轴心12上设有通孔，通孔里设弹簧13，弹簧13一端设有飞铁15，飞铁15一端为长方形，一端为圆柱形；飞铁15的圆柱形部位穿过弹簧13与调节螺母14固定，通过调节螺母14来调整弹簧13的弹力，飞铁15外设置有拨块11；其中，机械超速保护装置6的传动部分与变频电机1的输出轴通过弹性联轴节同轴固定连接，且均布置在底座4上，底座4下设有滚轮3，侧沿设有吊环5；机械超速保护装置6上设置有润滑系统，润滑系统包括润滑油箱7、润滑油泵8、供油管、回油管和安装在供油管上的压力表，供油管、回油管和机械超速保护装置6的传动部分10联通，为其润滑；控制系统接变频电机1和润滑系统，控制变频电机1和润滑系统的运行；控制柜总成内集成了可编程控制器、交流变频器和编码器，外面设有触摸屏。

控制系统包括可编程控制器、交流变频器、触摸屏、行程开关和编码器，可编程控制器分别接触摸屏、行程开关、交流变频器和润滑系统，行程开关安装在机械超速保护装置的前端，并给可编程控制器发送信号；触摸屏上的人机界面上显示实际转速是通过编码器反馈至交流变频器实现的；控制系统的具体控制方式通过以下步骤完成：

步骤1，系统启动，系统通电后，可编程控制器同时检测系统所在环境温度、交流变频器参数、触摸屏参数、行程开关的状态并进行判断；如果上述参数经判断异常，则系统断电，进行检修；如果正常，则进入下一步骤；可编程控制器通过铂电阻PT100测量系统所在环境温度；当环境温度处于5～55℃区间之外，或者交流变频器和触摸屏参数未达到产品说明书的要求，或者行程开关接通，上述三个条件满足任何一条时，可编程控制器即判断系统启动状态异常。

步骤2，系统处于待机状态，随时准备接受指令，通过触摸屏选择系统的运行模式，系统的运行模式分为手动模式和自动模式两种；

步骤3，开始核电应急柴油机机械超速保护装置的离线校验：

步骤3.1，选择手动模式下时，操作步骤如下：

手动模式下触摸屏的人机界面上显示实际转速、转速递增减值、动作转速、环境温度、绕组温度、期望转速，并给可编程控制器发送润滑油泵的启动指令和停机指令、变频电机1的启动指令和停机指令、系统应答指令、系统复位指令和系统推出指令；

步骤3.1.1，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送指令，设定期望转速；

步骤3.1.2，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送润滑油泵的启动指令，可编程控制器控制润滑系统的润滑油泵8启动，润滑系统开始运行，当润滑油压力≥100KPa后，进入下一步骤；

步骤3.1.3，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送变频电机1的启动指令，可编程控制器给交流变频器发送控制信号，通过交流变频器控制变频电机1；

步骤3.1.4，当触摸屏的人机界面显示的动作转速达到期望转速后，通过人机界面向可编程控制器发送指令，设定转速递增减值，可编程控制器控制通过交流变频器控制变频电机1按照设定的转速递增减值逐级提高转速，直到机械超速保护装置6动作，即飞铁15克服弹簧13的张紧力飞出触动拨块11，拨块11通过拉杆触动行程开关，给可编程控制器发出机械超速保护装置6已经动作的信号，可编程控制器记录此时的动作转速；

步骤3.1.5，可编程控制器接收到机械超速保护装置6已经动作的信号后，即向变频电机1发停机指令，变频电机1控制切断变频电机1电源；

步骤3.1.6，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送润滑油泵的停机指令，润滑系统停止工作，手动模式的离线校验操作结束；

步骤3.2，选择自动模式下时，操作步骤如下：

自动模式下触摸屏的人机界面上显示实际转速、动作转速、环境温度、绕组温度，并给可编程控制器发送润滑油泵的启动指令和停机指令、变频电机1的启动指令和停机指令、系统应答指令、系统复位指令和系统推出指令；

步骤3.2.1，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送指令，可编程控制器控制润滑系统的润滑油泵8启动，润滑系统开始运行，当润滑油压力≥100KPa后，进入下一步骤；

步骤3.2.2，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送变频电机1的启动指令，可编程控制器给交流变频器发送控制信号，通过交流变频器控制变频电机1；

步骤3.2.3，按照可编程控制器预先设定的控制程序提高转速，直到机械超速保护装置6动作，即飞铁15克服弹簧13的张紧力飞出触动拨块11，拨块11通过拉杆触动行程开关，给可编程控制器发出机械超速保护装置6已经动作的信号，可编程控制器记录此时的动作转速；可编程控制器预先设定的控制程序为：在10秒内完成对机械超速保护装置6从0转/分至500转/分的加载，然后转速线性增加，直到机械超速保护装置6动作；

步骤3.2.4，可编程控制器接收到机械超速保护装置6已经动作的信号后，即向变频电机1发停机指令，变频电机1控制切断变频电机1电源；

步骤3.2.5，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送润滑油泵的停机指令，润滑系统停止工作，自动模式的离线校验操作结束。

采用本发明的校验台对秦山第二核电厂4台应急柴油机和附加柴油机机械超速保护装置进行校验，结果表明：1）离线校验方式安全可靠，并可准确记录机械超速保护装置动作转速值，规避了在柴油机本体上试验所产生的设备损坏的风险；2）校验结果准确可靠，具有可重复性，并可根据校验值对机械超速保护装置进行调整，校验结果满足要求后无需再次拆卸机械超速保护装置的飞铁和弹簧，确保了校验结果的真实准确。满足运行技术规格书的试验要求。

上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统，其特征在于包括机械超速保护装置（6）、变频电机（1）、润滑系统、控制系统；其中，机械超速保护装置（6）上设置有润滑系统，润滑系统包括润滑油箱（7）、润滑油泵（8）、供油管、回油管和安装在供油管上的压力表，供油管、回油管和机械超速保护装置（6）的传动部分（10）联通，为其润滑；控制系统接变频电机（1）和润滑系统，控制变频电机（1）和润滑系统的运行。

2.如权利要求1所述的一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统，其特征在于控制系统包括可编程控制器、交流变频器、触摸屏、行程开关和编码器，可编程控制器分别接触摸屏、行程开关、交流变频器和润滑系统，行程开关安装在机械超速保护装置的前端，并给可编程控制器发送信号；触摸屏上的人机界面上显示实际转速是通过编码器反馈至交流变频器实现的；控制系统的具体控制方式通过以下步骤完成：

步骤1，系统启动，系统通电后，可编程控制器同时检测系统所在环境温度、交流变频器参数、触摸屏参数、行程开关的状态并进行判断；如果上述参数经判断异常，则系统断电，进行检修；如果正常，则进入下一步骤；

步骤2，系统处于待机状态，随时准备接受指令，选择系统的运行模式，系统的运行模式分为手动模式和自动模式两种；

步骤3，开始核电应急柴油机机械超速保护装置的离线校验：

步骤3.1，选择手动模式下时，操作步骤如下：

手动模式下触摸屏的人机界面上显示实际转速、转速递增减值、动作转速、环境温度、绕组温度、期望转速，并给可编程控制器发送润滑油泵的启动指令和停机指令、变频电机（1）的启动指令和停机指令、系统应答指令、系统复位指令和系统推出指令；

步骤3.1.1，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送指令，设定期望转速；

步骤3.1.2，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送润滑油泵的启动指令，可编程控制器控制润滑系统的润滑油泵（8）启动，润滑系统开始运行，当润滑油压力≥100KPa后，进入下一步骤；

步骤3.1.3，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送变频电机（1）的启动指令，可编程控制器给交流变频器发送控制信号，通过交流变频器控制变频电机（1）；

步骤3.1.4，当触摸屏的人机界面显示的动作转速达到期望转速后，通过人机界面向可编程控制器发送指令，设定转速递增减值，可编程控制器控制通过交流变频器控制变频电机（1）按照设定的转速递增减值逐级提高转速，直到机械超速保护装置（6）动作，即飞铁（15）克服弹簧（13）的张紧力飞出触动拨块（11），拨块（11）通过拉杆触动行程开关，给可编程控制器发出机械超速保护装置（6）已经动作的信号，可编程控制器记录此时的动作转速；

步骤3.1.5，可编程控制器接收到机械超速保护装置（6）已经动作的信号后，即向变频电机（1）发停机指令，变频电机（1）控制切断变频电机（1）电源；

步骤3.1.6，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送润滑油泵的停机指令，润滑系统停止工作，手动模式的离线校验操作结束；

步骤3.2，选择自动模式下时，操作步骤如下：

自动模式下触摸屏的人机界面上显示实际转速、动作转速、环境温度、绕组温度，并给可编程控制器发送润滑油泵的启动指令和停机指令、变频电机（1）的启动指令和停机指令、系统应答指令、系统复位指令和系统推出指令；

步骤3.2.1，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送指令，可编程控制器控制润滑系统的润滑油泵（8）启动，润滑系统开始运行，当润滑油压力≥100KPa后，进入下一步骤；

步骤3.2.2，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送变频电机（1）的启动指令，可编程控制器给交流变频器发送控制信号，通过交流变频器控制变频电机（1）；

步骤3.2.3，按照可编程控制器预先设定的控制程序提高转速，直到机械超速保护装置（6）动作，即飞铁（15）克服弹簧（13）的张紧力飞出触动拨块（11），拨块（11）通过拉杆触动行程开关，给可编程控制器发出机械超速保护装置（6）已经动作的信号，可编程控制器记录此时的动作转速；

步骤3.2.4，可编程控制器接收到机械超速保护装置（6）已经动作的信号后，即向变频电机（1）发停机指令，变频电机（1）控制切断变频电机（1）电源；

步骤3.2.5，通过触摸屏的人机界面向可编程控制器发送润滑油泵的停机指令，润滑系统停止工作，自动模式的离线校验操作结束。

3.如权利要求1所述的一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统，其特征在于可编程控制器通过铂电阻PT100测量系统所在环境温度；

4.如权利要求2所述的一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统，其特征在于步骤1中，可编程控制器判断的具体方式为，当环境温度处于5～55℃区间之外，或者交流变频器和触摸屏参数未达到产品说明书的要求，或者行程开关接通；上述三个条件满足任何一条时，可编程控制器即判断系统启动状态异常。

5.如权利要求2所述的一种核电应急柴油机机械超速保护装置校验系统，其特征在于步骤3.2.3中，可编程控制器预先设定的控制程序为：在10秒内完成对机械超速保护装置（6）从0转/分至500转/分的加载，然后转速线性增加，直到机械超速保护装置（6）动作。

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