CN105487572B - 一种用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置。本发明将阻塞计风机控制装置、阻塞计本体和管道电加热控制装置、供配电设备、信号显示和传输装置以及其他相关电气装置集中成柜，实现控制设备的集合。本发明装置可以方便的移动到某一需要测量钠中杂质的回路现场，进行阻塞温度的测量。本发明装置除了能够手动测量阻塞温度，还能自动测量和在线测量阻塞温度，大大减小了操作员的工作量且测量数据的准确度高，而且能够灵活方便地对阻塞计本体和管道的电加热进行手动加热和自动加热，手动电加热时输出电压可调，自动电加热时温度可自由设定。

Description

一种用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置
技术领域
本发明具体涉及一种用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，属于钠冷快堆阻塞计控制领域。
背景技术
阻塞计是钠冷快堆中测定钠中氢、氧等杂质的在线测量设备，中国实验快堆(CEFR)的某些钠系统回路以及某些实验室的钠回路中安装有多台阻塞计。
阻塞计的工作原理是在钠系统的支路上通过冷却器来调节钠流的温度形成一个局部低温区即阻塞区，当钠流按合适的速率降温使阻塞区低于饱和温度，溶解在钠中的氧化物缓慢析出形成固体结晶，并在阻塞孔周边逐渐沉积。随着氧化物的沉积，通过阻塞孔钠流量下降的斜率明显增大，此时阻塞区的钠流温度称为阻塞温度，通过测量阻塞温度，便可以计算出此时钠中氢、氧等杂质的含量。
中国实验快堆(CEFR)所用阻塞计结构图如图1所示，它主要分为钠系统和气体冷却系统两大部分，钠系统部分主要设备有过滤器1、钠流量计(分为总钠流量计2和阻塞孔钠流量计4)、恒压溢流器3和阻塞计本体5；气体冷却部分主要设备有气电转换器6、气体伺服马达7、气阀8、减压器9和离心风机10。
CEFR阻塞计的控制包括阻塞计风机、气体调节阀以及本体和管道电加热的控制，这些设备的控制装置分别设置在不同的控制地点。通过调节气动阀的开度来实现风机风量的调节，从而调节钠流的温度下降速率。
在配电间和主控室能控制阻塞计风机的启停，能够控制本体和管道电加热的供电和断电。电加热的加热和停止以及调节阀的开度调节只能在主控室阻塞计监控系统画面上完成，无法进行加热温度的自由设定和手动加热。
控制阻塞计的PLC内没有阻塞温度自动测量和在线测量程序，在主控室阻塞计监控系统画面上只能进行手动测量阻塞温度。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，所述装置一体集成如下设备：一体化PLC、阻塞计风机控制装置、阻塞计本体和管道电加热控制装置、供配电设备；
所述一体化PLC连接并控制所述阻塞计风机控制装置、阻塞计本体和管道电加热控制装置以及供配电设备。
进一步地，如上所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，所述阻塞计风机控制装置包括串联的变频器和风机。
进一步地，如上所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，所述管道电加热控制装置包括串联的电力调整器和管道电加热器，所述本体电加热控制装置包括串联的电力调整器和本体电加热器。
进一步地，如上所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，所述一体化PLC包括可编程控制器和触摸屏。
进一步地，如上所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，所述阻塞计本体上具有热电偶，所述一体化PLC连续比较热电偶实测所述阻塞计本体的阻塞孔温度值与预设的阻塞温度值的大小，当温差值不小于30℃时，调节风机转速控制钠流按照一个确定的冷却速率T1℃/min进行冷却，当温差值小于30℃时，控制钠流按照另一个确定的冷却速率T2℃/min进行冷却，这两种情况下同时监测流量，当流量不大于阻塞流量时，记录当前阻塞孔温度，作为阻塞温度，否则系统返回到开始的温差比较程序，进行循环测量；在测量过程中，如果阻塞孔温度下降到110℃及以下，停止风冷，启动电加热，结束测量。
进一步地，如上所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，所述一体化PLC可以通过控制阻塞孔的流量始终维持在半阻塞状态，热电偶采集所述本体的温度并反馈给一体化PLC,通过触摸屏下方的温度/时间曲线可以获得连续时间范围内的连续阻塞温度。
进一步地，如上所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，所述电力调整器和一体化PLC对阻塞计本体和管道电加热器进行控制。
进一步地，如上所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，自动加热时，预设一个目标加热温度，通过一组合适的PID参数实现加热速率的控制，一体化PLC连续比较热电偶采集的目标温度和人为设定的目标温度，利用温差值来调节PID模块的输出，控制电力调整器输出合适的电压值实现对电加热温度的控制。
进一步地，如上所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，手动加热时，一体化PLC的PID模块直接输出手动给定的电压值，经模拟量输出模块转换后控制电力调整器输出给定的电压值实现对电加热温度的控制。
本发明装置可以方便的移动到某一需要测量钠中杂质的回路现场，进行阻塞温度的测量。本发明装置除了能够手动测量阻塞温度，还能自动测量和在线测量阻塞温度，大大减小了操作员的工作量且测量数据的准确度高，而且能够灵活方便地对阻塞计本体和管道的电加热进行手动加热和自动加热，手动电加热时输出电压可调，自动电加热时温度可自由设定。
附图说明
图1为CEFR阻塞计结构图。
图2是本发明所述控制装置的结构原理图。
图3是本发明所述控制装置自动测量程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图2所示，本发明设计了一台电气控制柜，柜内集成有变频器、电力调整器、集可编程序控制器与触摸屏与一体的一体化PLC以及其他相关的电气设备，这些电气设备按一定的逻辑关系连接起来组成硬件控制系统与一体化PLC内的软件程序一起实现对国产阻塞计的控制。
控制器采用了集可编程序控制器与触摸屏与一体的一体化PLC，结构紧凑，节省了安装空间，且安装简便，实现本控制装置的一体化。将阻塞计风机控制装置、阻塞计本体和管道电加热控制装置、供配电设备、信号显示和传输装置以及其他相关电气装置集中成柜，实现控制设备的集合，以便本发明装置能够方便地移动到需要测量阻塞温度的钠回路现场进行阻塞温度的测量。
在一体化PLC内编制阻塞计自动测量程序和在线测量程序，在触摸屏内组态相应的操作画面，实现阻塞温度的自动测量。在一体化PLC内编制阻塞计本体和管道的电加热程序，在触摸屏内组态相应的操作画面，实现自动电加热和手动电加热，自动电加热时温度可自由设定，手动电加热时输出电压可调。
图3为自动测量程序流程图，在控制系统中设定一个预测的阻塞温度(如不设定，将自动取上次的测量值为预测值)，一体化PLC连续比较实测阻塞孔温度值与预设的阻塞温度值的大小，当温差值不小于30℃时，调节风机转速控制钠流按照一个确定的冷却速率T1℃/min进行冷却，当温差值小于30℃时，控制钠流按照另一个确定的冷却速率T2℃/min进行冷却，这两种情况下同时监测流量，当流量不大于阻塞流量L0时，记录当前阻塞孔温度，作为阻塞温度，否则系统返回到开始的温差比较程序，进行循环测量。在测量过程中，如果阻塞孔温度下降到110℃及以下，应停止风冷，启动电加热，结束测量。
在线测量是通过控制阻塞孔的流量始终维持在半阻塞状态，从而能够实时的显示当前阻塞温度的测量模式。这种测量模式下，阻塞孔被部分阻塞，钠中杂质与沉积固相杂质周期地建立平衡。当孔内温度下降到一定程度时，孔内钠流中的杂质开始析出。此时，杂质沉积和溶解速率相等，其孔温是钠中杂质的饱和温度。因此，在部分阻塞状态下测得的阻塞温度可视作杂质的饱和温度。通过屏幕下方的温度/时间曲线可以获得连续时间范围内的连续阻塞温度。
采用调压模块(电力调整器)和一体化PLC对本体和管道的电加热进行控制。自动加热时，预设一个目标加热温度，通过一组合适的PID参数实现加热速率的控制，一体化PLC连续比较热电偶采集的目标温度和人为设定的目标温度，利用温差值来调节PID模块的输出，控制调压模块输出合适的电压值实现对电加热温度的控制。手动加热时，PID模块直接输出手动给定的电压值，经模拟量输出模块转换后控制调压模块输出给定的电压值实现对电加热温度的控制。
同时，本发明所述控制装置改变了以前通过空气流量调节阀调节阻塞计风机的风量，采用以变频器和电气柜内的一体化PLC为核心的变频调速总线式控制方案，一体化PLC(作为主站)通过ModbusRTU协议将变频器(作为从站)连成通信网络，主要完成过程控制和数据通信任务。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，其特征在于：
所述装置一体集成如下设备：一体化PLC、阻塞计风机控制装置、阻塞计本体和管道电加热控制装置、供配电设备；
所述一体化PLC连接并控制所述阻塞计风机控制装置、阻塞计本体和管道电加热控制装置和供配电设备；
所述阻塞计本体上具有热电偶，所述一体化PLC连续比较热电偶实测所述阻塞计本体的阻塞孔温度值与预设的阻塞温度值的大小，当温差值不小于30℃时，调节风机转速控制钠流按照一个确定的冷却速率T1℃/min进行冷却，当温差值小于30℃时，控制钠流按照另一个确定的冷却速率T2℃/min进行冷却，这两种情况下同时监测流量，当流量不大于阻塞流量时，记录当前阻塞孔温度，作为阻塞温度，否则系统返回到开始的温差比较程序，进行循环测量；在测量过程中，如果阻塞孔温度下降到110℃及以下，停止风冷，启动电加热，结束测量。
2.如权利要求1所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，其特征在于：
所述阻塞计风机控制装置包括串联的变频器和风机。
3.如权利要求1所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，其特征在于：
所述管道电加热控制装置包括串联的电力调整器和管道电加热器，所述本体电加热控制装置包括串联的电力调整器和本体电加热器。
4.如权利要求1所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，其特征在于：
所述一体化PLC包括可编程控制器和触摸屏。
5.如权利要求1所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，其特征在于：
所述一体化PLC可以通过控制阻塞孔的流量始终维持在半阻塞状态，热电偶采集所述本体的温度并反馈给一体化PLC,通过触摸屏下方的温度/时间曲线可以获得连续时间范围内的连续阻塞温度。
6.如权利要求3所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，其特征在于：
所述电力调整器和一体化PLC对阻塞计本体和管道电加热器进行控制。
7.如权利要求6所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，其特征在于：
自动加热时，预设一个目标加热温度，通过一组合适的PID参数实现加热速率的控制，一体化PLC连续比较热电偶采集的目标温度和人为设定的目标温度，利用温差值来调节PID模块的输出，控制电力调整器输出合适的电压值实现对电加热温度的控制。
8.如权利要求6所述的用于钠冷快堆阻塞计的移动式一体化控制装置，其特征在于：
手动加热时，一体化PLC的PID模块直接输出手动给定的电压值，经模拟量输出模块转换后控制电力调整器输出给定的电压值实现对电加热温度的控制。
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