CN105546182B - 核电站系统阀门驱动控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电站系统阀门驱动控制设备，包括数据采集装置、分布式控制装置和阀门驱动控制装置，数据采集装置连接分布式控制装置，阀门驱动控制装置与核电站系统内的阀门连接，且与分布式控制装置通信连接。分布式控制装置判断数据采集装置实时采集的监控数据是否满足开阀条件，并根据判断结果通过双通道发送两路开阀指令或两路关阀指令至阀门驱动控制装置。阀门驱动控制装置在同时接收到两路开阀指令时才控制阀门打开，通过冗余驱动机构以及相应的逻辑设计，大大增强了核电站系统关键阀门的动作可靠性。减少了因设备故障造成的控制逻辑紊乱，而导致核电站系统主要设备的误动和拒动的可能性，提高了核电站安全性。

Description

核电站系统阀门驱动控制设备

技术领域

本发明涉及核电技术领域，特别是涉及一种核电站系统阀门驱动控制设备。

背景技术

核电站是利用核裂变或核聚变反应所释放的能量产生电能的发电厂，核电站利用原子核内部蕴藏的能量产生电能，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量。安全是核电站的生命线，而核电站的除氧器液位是否在合理的范围影响机组效率，同时高、低水位会造成机组保护动作，引发跳闸动作。因此除氧器进水气动隔离阀是否安全可靠的运行具有重要意义。

传统的除氧器进水气动隔离阀控制方式是对气动阀门仅设置一套驱动装置，如果设备出现故障，阀门开关指令未响应，会导致除氧器水位异常，造成给水泵跳闸进而跳机，造成系统风险，同时增加了运营成本。传统的阀门控制方式会导致核电站安全性低。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种提高核电站安全性的核电站系统阀门驱动控制设备。

一种核电站系统阀门驱动控制设备，包括数据采集装置、分布式控制装置和阀门驱动控制装置，所述数据采集装置连接所述分布式控制装置，所述阀门驱动控制装置与核电站系统内的阀门连接，且与所述分布式控制装置通信连接；

所述数据采集装置用于采集与所述阀门相关的监控数据并发送至所述分布式控制装置；所述分布式控制装置用于判断所述监控数据是否满足预设的开阀条件，若是，则通过双通道分别发送两路开阀指令至所述阀门驱动控制装置；若否，则通过双通道分别发送两路关阀指令至所述阀门驱动控制装置；

所述阀门驱动控制装置用于在同时接收到两路开阀指令时控制所述阀门打开；以及在接收到至少一路关阀指令时控制所述阀门关闭。

上述核电站系统阀门驱动控制设备，数据采集装置采集与阀门相关的监控数据并发送至分布式控制装置。分布式控制装置判断监控数据是否满足预设的开阀条件，若是，则通过双通道分别发送两路开阀指令至阀门驱动控制装置；若否，则通过双通道分别发送两路关阀指令至阀门驱动控制装置。阀门驱动控制装置用于在同时接收到两路开阀指令时控制阀门打开；以及在接收到至少一路关阀指令时控制阀门关闭。判断实时采集的监控数据判断是否满足开阀条件，并根据判断结果通过双通道发送两路开阀指令或两路关阀指令至阀门驱动控制装置。阀门驱动控制装置在同时接收到两路开阀指令时才控制阀门打开，通过冗余驱动机构以及相应的逻辑设计，大大增强了核电站系统关键阀门的动作可靠性。减少了因设备故障造成的控制逻辑紊乱，而导致核电站系统主要设备的误动和拒动的可能性，与传统的除氧器进水气动隔离阀控制方式相比，提高了核电站安全性。

附图说明

图1为一实施例中核电站系统阀门驱动控制设备的结构图；

图2为一实施例中数据采集装置和分布式控制装置的结构图；

图3为另一实施例中核电站系统阀门驱动控制设备的结构图。

具体实施方式

一种核电站系统阀门驱动控制设备，如图1所示，包括数据采集装置110、分布式控制装置120和阀门驱动控制装置130，数据采集装置110连接分布式控制装置120，阀门驱动控制装置130与核电站系统内的阀门连接，且与分布式控制装置120通信连接。核电站系统内的阀门具体可以是除氧器的凝结水隔离阀，也可以是低压加热器、高压加热器等系统的重要阀门。

数据采集装置110用于实时采集与阀门相关的监控数据并发送至分布式控制装置120。与阀门相关的监控数据即指阀门所对应控制设备的相关数据，可用作控制阀门进行开阀或关阀操作的参考依据。可以理解，根据阀门所对应控制的设备不同，数据采集装置110实时采集得到的监控数据的类型，以及数据采集方式也会对应有所不同。

分布式控制装置120用于判断监控数据是否满足预设的开阀条件，若是，则通过双通道分别发送两路开阀指令至阀门驱动控制装置130；若否，则通过双通道分别发送两路关阀指令至阀门驱动控制装置130。同理，阀门所对应控制的设备不同，预设的开阀条件也会有所不同。分布式控制装置120在接收到监控数据后进行内部逻辑运算以判断是否满足开阀条件，并根据判断结果通过双通道发送两路开阀指令或两路关阀指令至阀门驱动控制装置130。分布式控制装置120具体可通过不同的输出卡件输出相应指令，实现阀门的双通道控制，提高卡件和接线可靠性。

阀门驱动控制装置130用于在同时接收到两路开阀指令时控制阀门打开；以及在接收到至少一路关阀指令时控制阀门关闭。阀门驱动控制装置130具体可采用RS触发器，每个通道将开阀指令作为RS触发器的重置端R信号，关阀指令作为RS触发器的设置端S信号。当两路通道同时接收到开阀指令时紧急打开阀门，任意一个通道收到关阀指令时关闭阀门。

上述核电站系统阀门驱动控制设备，分布式控制装置120判断数据采集装置110实时采集的监控数据是否满足开阀条件，并根据判断结果通过双通道发送两路开阀指令或两路关阀指令至阀门驱动控制装置130。阀门驱动控制装置130在同时接收到两路开阀指令时才控制阀门打开，通过冗余驱动机构以及相应的逻辑设计，大大增强了核电站系统关键阀门的动作可靠性。减少了因设备故障造成的控制逻辑紊乱，而导致核电站系统主要设备的误动和拒动的可能性，与传统的除氧器进水气动隔离阀控制方式相比，提高了核电站安全性。

在其中一个实施例中，阀门为除氧器的凝结水隔离阀。如图2所示，数据采集装置110包括连接分布式控制装置120的除氧器水位检测器112。

除氧器水位检测器112用于实时检测除氧器的水位，监控数据包括除氧器水位检测器112检测的水位感应信号。分布式控制装置120根据水位感应信号得到水位值，并判断水位值小于预设的水位阈值的持续时间是否大于或等于预设时长，若是，则通过双通道分别发送两路开阀指令至阀门驱动控制装置130。水位阈值和预设时长的具体取值均可根据实际情况进行调整，本实施例中预设时长为2秒。

本实施例中开阀条件包含自动打开条件，若检测得到的除氧器的水位值小于水位阈值的持续时间大于或等于预设时长，则认为满足自动打开条件，分布式控制装置120通过双通道分别发送两路开阀指令至阀门驱动控制装置130。通过实时采集除氧器的水位用作阀门控制的操作依据，可及时有效地对阀门进行开阀和关阀操作，避免除氧器水位过高或过低，确保核电站的安全性。

除氧器水位检测器112检测到除氧器的水位后，同样可通过双通道发送水位感应信号至分布式控制装置120，分布式控制装置120根据任意一通道的水位感应信号判断满足自动打开条件时则发送两路开阀指令至阀门驱动控制装置130。通过双通道传输水位感应信号，避免因数据传输通道出现故障导致无法及时进行开阀操作，提高阀门驱动控制的及时性和可靠性。如果通过双通道检测得到的除氧器的水位值小于水位阈值的持续时间均小于预设时长，则可认为满足自动关闭条件，通过双通道分别发送两路关阀指令至阀门驱动控制装置130。

进一步地，阀门驱动控制装置130还用于检测除氧器进水阀的气源供应是否正常，若检测到除氧器有气源接入，则气源供应正常。阀门驱动控制装置130以空气做动力，在除氧器气源供应不正常时控制阀门关闭，在除氧器气源供应正常且同时接收到两路开阀指令时控制阀门打开。具体可在设备启动时便检测除氧器气源供应是否正常，阀门驱动控制装置130在检测到除氧器进水阀的气源供应正常后，若同时接收到两路开阀指令时控制阀门打开，在除氧器进水阀气源压力不足时，阀门失去动力而关闭，不能打开，提高核电站系统安全性。

在其中一个实施例中，继续参照图2，数据采集装置110还包括连接分布式控制装置120的压力传感器114。

压力传感器114用于检测除氧器的凝结水口的压力，具体可以是对除氧器的凝结水进水压力或凝结水泵出口压力进行检测，可根据实际情况选择，监控数据还包括压力传感器检测114检测的压力感应信号。分布式控制装置120还用于根据压力感应信号得到压力值，并判断压力值是否大于或等于预设的压力阈值，分布式控制装置120在除氧器的水位值小于预设的水位阈值的持续时间大于或等于预设时长，且除氧器的凝结水口的压力值大于或等于压力阈值时，通过双通道分别发送两路开阀指令至阀门驱动控制装置130。压力阈值的取值同样可根据实际情况进行调整。

本实施例中开阀条件除了包括自动打开条件，还包括保护打开条件，若检测得到的除氧器的水位值小于水位阈值，且检测到的除氧器的凝结水口的压力值大于或等于预设的压力阈值，则认为满足保护打开条件；若检测得到的除氧器的水位值大于水位阈值或检测到的除氧器的凝结水口的压力值小于压力阈值，则认为满足保护关闭条件。进一步地，在检测到的除氧器的凝结水口的压力值小于压力阈值的持续时间大于预存时长时认为满足保护关闭条件，避免因数据的瞬时波动造成干扰，提高判断准确性。预存时长可根据实际情况取值，本实施例中为60秒。

分布式控制装置120在同时满足自动打开条件和保护打开条件时输出开阀指令至阀门驱动控制装置130，提高开闸操作可靠性，进一步确保核电站系统的安全性。此外，分布式控制装置120可以是在满足自动关闭条件和/或保护关闭条件时输出关阀指令至阀门驱动控制装置130，具体可根据实际情况选择。本实施例中分布式控制装置120在同时满足自动关闭条件和保护关闭条件时输出关阀指令，即在监控数据不满足开闸条件时，还进一步判断是否满足自动关闭条件和保护关闭条件，提高关闸操作的可靠性，确保核电站系统安全性。可以理解，在其他实施例中，也可以是分布式控制装置120在判断监控数据不满足开闸条件时便输出关阀指令。

在其中一个实施例中，继续参照图2，数据采集装置110还包括连接分布式控制装置120的进水管液位检测器116。

进水管液位检测器116用于检测除氧器的进水管液位，监控数据还包括进水管液位检测器116检测的液位感应信号。分布式控制装置120还用于根据液位感应信号得到液位值，并判断除氧器的进水管的液位值是否大于或等于预设的液位阈值，分布式控制装置120在除氧器的水位值小于预设的水位阈值的持续时间大于或等于预设时长，除氧器的凝结水口的压力值大于或等于压力阈值，且除氧器的进水管的液位值大于或等于预设的液位阈值时，通过双通道分别发送两路开阀指令至阀门驱动控制装置130。液位阈值的具体取值同样可根据实际情况进行调整。

本实施例中开阀条件除了包括自动打开条件，还包括允许打开条件。若检测得到的除氧器的水位值小于水位阈值、检测到的除氧器的凝结水口的压力值大于或等于预设的压力阈值且检测到的除氧器的进水管的液位值大于或等于液位阈值，则满足允许打开条件；否则满足允许关闭条件。分布式控制装置120在同时满足自动打开条件、保护打开条件和允许打开条件时输出开阀指令至阀门驱动控制装置130，同样可进一步确保核电站系统的安全性。此外，分布式控制装置120可以是在满足自动关闭条件、保护关闭条件和允许关闭条件中的一个或多个时输出关阀指令，具体可根据实际情况选择。本实施例中分布式控制装置120在同时满足自动关闭条件、保护关闭条件和允许关闭条件时输出关阀指令，同样可进一步确保核电站系统的安全性。

在其中一个实施例中，如图3所示，核电站系统阀门驱动控制设备还包括连接分布式控制装置120的手动控制终端140。

手动控制终端140用于发送手动开阀命令和手动关阀命令至分布式控制装置120。分布式控制装置120在监控数据满足开阀条件或接收到手动开阀命令时，通过双通道分别发送两路开阀指令至阀门驱动控制装置130；以及在监控数据不满足开阀条件或接收到手动关阀命令时，通过双通道分别发送两路关阀指令至阀门驱动控制装置130。具体地，与上文对应，分布式控制装置120可以是在同时满足自动打开条件、保护打开条件和允许打开条件时，或者收到手动开阀命令时输出开阀指令；分布式控制装置120在同时满足自动关闭条件、保护关闭条件和允许关闭条件(可统称为关阀条件)时，或者接收到手动关阀命令时输出关阀指令。

本实施例中即是同时提供了自动调节功能和手动调节功能。工作人员可通过显示屏实时查看监控数据，当满足相关条件时可通过手动控制终端140发送手动开阀命令和手动关阀命令。分布式控制装置120在满足对应条件或接收到对应命令时均可输出对应指令，进一步提高阀门开关操作可靠性。

在其中一个实施例中，核电站系统阀门驱动控制设备还包括连接分布式控制装置120的阀门状态检测装置150。

阀门状态检测装置150用于检测阀门的状态，并发送阀门状态数据至分布式控制装置120。分布式控制装置120在监控数据满足开阀条件且阀门处于关闭状态时，通过双通道分别发送两路开阀指令至阀门驱动控制装置130；以及在监控数据不满足开阀条件且阀门处于打开状态时，通过双通道分别发送两路关阀指令至阀门驱动控制装置130，同样可进一步提高开阀和关阀操作可靠性。进一步地，若监控数据不满足开阀条件，分布式控制装置120在监控数据满足关阀条件且阀门处于打开状态时通过双通道分别发送两路关阀指令至阀门驱动控制装置130，进一步提高关阀操作可靠性。

在其中一个实施例中，如图3所示，核电站系统阀门驱动控制设备还包括连接阀门驱动控制装置130的就地测试控制箱160。

分布式控制装置120还用于在判断监控数据满足预设的允许打开条件时，发送允许打开指令至阀门驱动控制装置130。就地测试控制箱160用于通过双通道分别发送两路就地打开指令至阀门驱动控制装置130，以及通过双通道分别发送两路就地关闭指令至阀门驱动控制装置130。阀门驱动控制装置130还用于在接收到允许打开指令且同时接收到两路就地打开指令时，控制阀门打开；以及在接收到至少一路就地关闭指令时控制阀门关闭。与上文对应，本实施例中允许打开条件为检测得到的除氧器的水位值小于水位阈值、检测到的除氧器的凝结水口的压力值大于或等于预设的压力阈值且检测到的除氧器的进水管的液位值大于或等于液位阈值。

进一步地，就地测试控制箱160包括连接阀门驱动控制装置130的第一就地开阀操作开关、第二就地开阀操作开关、第一就地关阀操作开关和第二就地关阀操作开关。其中，第一就地开阀操作开关和第二就地开阀操作开关用于分别发送一路就地打开指令至阀门驱动控制装置130，第一就地关阀操作开关和第二就地关阀操作开关用于分别发送一路就地关闭指令至阀门驱动控制装置130。

阀门驱动控制装置130具体可包括第一开电磁阀、第二开电磁阀、第一关电磁阀、第二关电磁阀和阀门驱动控制器，阀门驱动控制器分别通过第一开电磁阀、第二开电磁阀、第一关电磁阀和第二关电磁阀连接分布式控制装置120和就地测试控制箱160。

第一开电磁阀在接收到一路开阀指令时，或者在接收到允许打开指令和一路就地打开指令时导通。第二开电磁阀在接收到另一路开阀指令时，或者在接收到允许打开指令和另一路就地打开指令时导通。第一关电磁阀在接收到一路关阀指令时，或者在接收到一路就地关闭指令时导通。第二关电磁阀在接收到另一路关阀指令时，或者在接收到另一路就地关闭指令时导通。阀门驱动控制器在第一开电磁阀和第二开电磁阀同时导通时控制阀门打开，在第一关电磁阀和第二关电磁阀中的至少一个导通时控制阀门关闭。

本实施例中即是还提供了测试功能，通过就地测试控制箱160发送相关指令至阀门驱动控制装置130，检测阀门是否可正常打开和关闭，从而判断阀门驱动控制装置130是否可正常工作，若出现故障可及时发现并进行检修，确保阀门开关操作的可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种核电站系统阀门驱动控制设备，其特征在于，包括数据采集装置、分布式控制装置和阀门驱动控制装置，所述数据采集装置连接所述分布式控制装置，所述阀门驱动控制装置与核电站系统内的阀门连接，且与所述分布式控制装置通信连接；

所述数据采集装置用于实时采集与所述阀门相关的监控数据并发送至所述分布式控制装置；所述分布式控制装置用于判断所述监控数据是否满足预设的开阀条件，若是，则通过双通道分别发送两路开阀指令至所述阀门驱动控制装置；若否，则通过双通道分别发送两路关阀指令至所述阀门驱动控制装置；

所述阀门驱动控制装置用于在同时接收到两路开阀指令时控制所述阀门打开；以及在接收到至少一路关阀指令时控制所述阀门关闭；

所述核电站系统阀门驱动控制设备还包括连接所述阀门驱动控制装置的就地测试控制箱，

所述分布式控制装置还用于在判断所述监控数据满足预设的允许打开条件时，发送允许打开指令至所述阀门驱动控制装置；所述就地测试控制箱用于通过双通道分别发送两路就地打开指令至所述阀门驱动控制装置，以及通过双通道分别发送两路就地关闭指令至所述阀门驱动控制装置；所述阀门驱动控制装置还用于在接收到所述允许打开指令且同时接收到两路就地打开指令时，控制所述阀门打开；以及在接收到至少一路就地关闭指令时控制所述阀门关闭。

2.根据权利要求1所述的核电站系统阀门驱动控制设备，其特征在于，所述阀门为除氧器的凝结水隔离阀；所述数据采集装置包括连接所述分布式控制装置的除氧器水位检测器；

所述除氧器水位检测器用于实时检测除氧器的水位，所述监控数据包括除氧器水位检测器检测的水位感应信号；所述分布式控制装置根据所述水位感应信号得到水位值，并判断所述水位值小于预设的水位阈值的持续时间是否大于或等于预设时长，若是，则通过双通道分别发送两路开阀指令至所述阀门驱动控制装置。

3.根据权利要求2所述的核电站系统阀门驱动控制设备，其特征在于，所述数据采集装置还包括连接所述分布式控制装置的压力传感器，

所述压力传感器用于检测所述除氧器的凝结水口的压力，所述监控数据还包括所述压力传感器检测的压力感应信号；所述分布式控制装置还用于根据所述压力感应信号得到压力值，并判断所述压力值是否大于或等于预设的压力阈值，所述分布式控制装置在所述水位值小于预设的水位阈值的持续时间大于或等于所述预设时长，且所述压力值大于或等于所述压力阈值时，通过双通道分别发送两路开阀指令至所述阀门驱动控制装置。

4.根据权利要求3所述的核电站系统阀门驱动控制设备，其特征在于，所述数据采集装置还包括连接所述分布式控制装置的进水管液位检测器，

所述进水管液位检测器用于检测所述除氧器的进水管液位，所述监控数据还包括所述进水管液位检测器检测的液位感应信号；所述分布式控制装置还用于根据所述液位感应信号得到液位值，并判断所述液位值是否大于或等于预设的液位阈值，所述分布式控制装置在所述水位值小于预设的水位阈值的持续时间大于或等于所述预设时长，所述压力值大于或等于所述压力阈值，且所述液位值大于或等于预设的液位阈值时，通过双通道分别发送两路开阀指令至所述阀门驱动控制装置。

5.根据权利要求1所述的核电站系统阀门驱动控制设备，其特征在于，还包括连接所述分布式控制装置的手动控制终端，

所述手动控制终端用于发送手动开阀命令和手动关阀命令至所述分布式控制装置；所述分布式控制装置在所述监控数据满足所述开阀条件或接收到所述手动开阀命令时，通过双通道分别发送两路开阀指令至所述阀门驱动控制装置；以及在所述监控数据不满足所述开阀条件或接收到所述手动关阀命令时，通过双通道分别发送两路关阀指令至所述阀门驱动控制装置。

6.根据权利要求1所述的核电站系统阀门驱动控制设备，其特征在于，还包括连接所述分布式控制装置的阀门状态检测装置，

所述阀门状态检测装置用于检测所述阀门的状态，并发送阀门状态数据至所述分布式控制装置；所述分布式控制装置在所述监控数据满足所述开阀条件且所述阀门处于关闭状态时，通过双通道分别发送两路开阀指令至所述阀门驱动控制装置；以及在所述监控数据不满足所述开阀条件且所述阀门处于打开状态时，通过双通道分别发送两路关阀指令至所述阀门驱动控制装置。

7.根据权利要求1所述的核电站系统阀门驱动控制设备，其特征在于，所述就地测试控制箱包括连接所述阀门驱动控制装置的第一就地开阀操作开关、第二就地开阀操作开关、第一就地关阀操作开关和第二就地关阀操作开关。

8.根据权利要求1所述的核电站系统阀门驱动控制设备，其特征在于，所述阀门为除氧器的凝结水隔离阀；所述阀门驱动控制装置还用于检测所述除氧器的供气端是否开启，所述阀门驱动控制装置在所述供气端开启且同时接收到两路开阀指令时控制所述阀门打开。