CN106771317A

CN106771317A - 一种反应堆冷却剂泵转速测量方法

Info

Publication number: CN106771317A
Application number: CN201710009704.9A
Authority: CN
Inventors: 吕鑫; 吴精华; 朱毖微; 赵阳; 刘立新; 郑嵩华; 吴茜
Original assignee: Nuclear Power Institute of China
Current assignee: Nuclear Power Institute of China
Priority date: 2017-01-06
Filing date: 2017-01-06
Publication date: 2017-05-31

Abstract

本发明公开了一种反应堆冷却剂泵转速测量方法，包括步骤：步骤1)将冷却剂泵的转速传感器信号瞬态电压抑制和静电保护；步骤2)将经过处理后的不规则的传感器信号整形为单极性方波信号；步骤3)将单极性方波信号进行低通滤波；步骤4)滤波后的信号经光电隔离；步骤5)通过微控制器内置高速时钟脉冲对预处理后信号的间隔周期进行计数，并根据计数值和时钟脉冲频率计算转速值；步骤6)微控制器将处理得到的转速值存放于双口RAM中，主控制器可通过AT96总线访问双口RAM，实现了转速的数字输出。转速测量范围100rpm～4000rpm，转速测量精度为±1rpm，输出精度为±0.1％FS。

Description

一种反应堆冷却剂泵转速测量方法

技术领域

本发明涉及一种核电技术领域，具体涉及一种基于微控制器和AT96总线的反应堆冷却剂泵转速测量方法。

背景技术

反应堆冷却剂泵(以下简称主泵)是核动力装置的重要设备，用于驱动冷却剂在一回路循环。主泵转速是泵的重要参数，在大多数核动力装置中转速低将触发反应堆停堆。目前国内军用核动力装置均未设置主泵转速测量。目前，国内核电厂中主泵测量是通过专用的主泵转速测量二次仪表对转速传感器输出信号进行采集，处理得到转速后输出4mA～20mA信号至反应堆保护机柜的模拟量采集卡。目前，核电厂主泵转速测量设备均采用国外进口设备。多年运行经验表明，这种转速测量方法存在如下问题：1)结构相对复杂，可靠性较低；2)输出信号精度低、时漂大。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种反应堆冷却剂泵转速测量方法，解决现有反应堆冷却剂泵转速测量方法存在结构相对复杂，可靠性较低；以及输出信号精度低、时漂大的问题。

本发明的通过下述技术方案实现：

一种反应堆冷却剂泵转速测量方法，包括步骤：

步骤1)将冷却剂泵的转速传感器信号瞬态电压抑制和静电保护；

步骤2)将经过处理后的不规则的传感器信号整形为单极性方波信号；

步骤3)将单极性方波信号进行低通滤波；

步骤4)滤波后的信号经光电隔离；

步骤5)通过微控制器内置高速时钟脉冲对预处理后信号的间隔周期进行计

数，并根据计数值和时钟脉冲频率计算转速值；

步骤6)微控制器将处理得到的转速值存放于双口RAM中，主控制器可通过AT96总线访问双口RAM，实现了转速的数字输出。

进一步的，步骤3)：通过双运算放大器构成的滞回比较器和一阶低通滤波器实现不规则双极性脉冲信号的整形和滤波。

进一步的，步骤5)：通过微控制器内部高速时钟脉冲对整形后传感器信号的相邻波形进行计时求得波形周期，从而实现转速测量。

进一步的，步骤5)：为防止计算转速值的超限，所述转速值根据预设高、低限制对转速值进行限值处理。

进一步的，步骤6)：通过双口RAM、CPLD和总线驱动器件实现AT96总线接口，实现转速的数字输出。

进一步的，还包括步骤7)：所述AT96总线通过外部主控制器可直接读取转速数字量。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种基于微控制器和AT96总线的反应堆冷却剂泵转速测量方法，以微控制器为核心，辅以前端信号预处理电路、AT96总线接口电路、模拟量输出电路。信号预处理电路采用以滞回比较和一阶低通滤波网络为主；转速测量采用高速时钟脉冲对波形间隔计时从而求得转速；AT96总线接口电流由双口RAM、CPLD和总线驱动组成；转速测量范围100rpm～4000rpm，转速测量精度为±1rpm，输出精度为±0.1％FS。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一种反应堆冷却剂泵转速测量方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明一种反应堆冷却剂泵转速测量方法，输入传感器信号通过双向TVS管进行瞬态电压抑制和静电保护以防止外部高压对后续电路的损坏，再通过运算放大器构成的滞回比较器将不规则的传感器信号整形为单极性方波信号，单极性方波信号通过运算放大器构成的一阶有源低通滤波网络消除高频干扰，滤波后信号经光电隔离实现与后端微控制器的隔离。

预处理信号送入微控制器处理，微控制器采用飞思卡尔公司MC9S08QG8型号，微控制器以内部高速时钟脉冲作为基准对预处理后方波信号的相邻上升沿的间隔进行计数，为确保测量精度时钟脉冲不低于1MHz。微控制器根据时钟脉冲的计数值与时钟脉冲频率计算得到转速值，为防止计算转速值的超限，根据预设的高、低限值对转速值进行限值处理。

微控制器将转速值通过双口RAM的一端存入双口RAM的指定数据存储区中，双口RAM另一端通过CPLD、总线驱动器件实现AT96总线接口，外部主控制器(LED显示器)可通过AT96总线直接读取转速数字量。

1)本发明提供的反应堆冷却剂泵转速测量方法可用于反应堆冷却剂泵转速测量；

2)转速测量范围：100rpm～4000rpm；

3)转速测量精度：±1rpm；

4)模拟量输出精度：±0.1％FS；

5)模拟量输出温度影响：≤0.01％FS/℃(25℃基准，0℃～50℃范围内)

6)响应时间：0.2s(转速＞300rpm)。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种反应堆冷却剂泵转速测量方法，其特征在于，包括步骤：

步骤3)将单极性方波信号进行低通滤波；

步骤4)滤波后的信号经光电隔离；

步骤5)通过微控制器内置高速时钟脉冲对预处理后信号的间隔周期进行计数，并根据计数值和时钟脉冲频率计算转速值；

2.根据权利要求1所述的一种反应堆冷却剂泵转速测量方法其特征在于，所述步骤3)：通过双运算放大器构成的滞回比较器和一阶低通滤波器实现不规则双极性脉冲信号的整形和滤波。

3.根据权利要求1所述的一种反应堆冷却剂泵转速测量方法其特征在于，所述步骤5)：通过微控制器内部高速时钟脉冲对整形后传感器信号的相邻波形进行计时求得波形周期，从而实现转速测量。

4.根据权利要求1所述的一种反应堆冷却剂泵转速测量方法其特征在于，所述步骤5)：所述转速值根据预设高、低限制对转速值进行限值处理。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种反应堆冷却剂泵转速测量方法其特征在于，所述步骤6)：所述AT96总线的接口电流由双口RAM、CPLD和总线驱动组成，实现转速的数字输出。

6.根据权利要求5任一项所述的一种反应堆冷却剂泵转速测量方法其特征在于，还包括步骤7)：所述AT96总线通过外部主控制器可直接读取转速数字量。