CN109555888B - 用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统及测试方法，涉及核动力装置控制技术领域。所述控制系统包括主控台，主控台分别与控制器和数据服务器信号连接，控制器分别与数据服务器和优先级选择器信号连接，优先级选择器分别与控制器、备控台和控制柜信号连接，控制柜与主蒸汽隔离阀的执行机构电性连接。采用主控台的软操作控制，提高了主蒸汽隔离阀控制系统的自动化水平，利用优先级选择器自动对多个控制指令进行排序，大大降低了阀门的误操作，有效减小人为因素导致的设备故障率。

Description

用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统及测试方法

技术领域

本发明涉及核动力装置控制技术领域，具体涉及一种用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统及测试方法。

背景技术

主蒸汽隔离阀是海洋核动力装置动力供汽的重要枢纽，为核安全二级设备，具备快速关阀、开阀和测试的功能。在大多数时间内，反应堆为长时间正常运行状态，主蒸汽隔离阀一直处于开启状态。但是当主蒸汽管道发生破裂事故导致二回路工质放射性超标，或发生全船失电等事故工况时，主蒸汽隔离阀需要快速关闭。因此，为了保证主蒸汽隔离阀能够实现安全功能，即在特定情况下能够快速关闭，主蒸汽隔离阀需设置定期关阀测试。

目前，陆上核电站在反应堆运行期间，为了检验主蒸汽隔离阀执行机构的功能，对主蒸汽隔离阀进行定期手动快速关阀和开阀测试，或对主蒸汽隔离阀进行定期手动部分关阀然后手动恢复到原始位置。现有的主蒸汽隔离阀均为手动控制，手动控制容易出现误操作或操作不当，经常导致反应堆发生停堆事故。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：如何降低现有主蒸汽隔离阀因操作不当导致的故障率，开发一种适用于海洋核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统，提高对主蒸汽隔离阀的自动化控制水平，有效减小人为因素导致的设备故障率，保障海洋核动力平台安全、稳定运行。

为达到以上目的，本发明提供的一种用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统，包括主控台，主控台连接有控制器和数据服务器，控制器连接有优先级选择器，优先级选择器连接有备控台和控制柜，控制柜与主蒸汽隔离阀的执行机构电性连接；

所述主控台用于：显示主蒸汽隔离阀的状态信息，向控制器输出控制指令，控制指令包括开阀指令和关阀指令；

所述控制器用于：接收主控台的控制指令后，向优先级选择器发出控制指令，并将控制指令信息传输至数据服务器；还用于接收控制柜的阀位反馈信息，并将阀位反馈信息传输至数据服务器；

所述数据服务器用于：存储和查询控制指令信息和阀位信息；

所述备控台用于：提供备用的操作接口，直接向优先级选择器输入控制指令；

所述优先级选择器用于：根据预设的优先级顺序，对接收的多个控制指令进行排序后，将优先级最高的控制指令传输至控制柜；

控制柜用于：根据接收到的控制指令，驱动主蒸汽隔离阀的执行机构动作，并将阀位信号反馈给控制器。

在上述技术方案的基础上，还包括与优先级选择器信号连接的安全台，安全台设置有主蒸汽隔离阀的紧急关阀按钮。

在上述技术方案的基础上，还包括与优先级选择器信号连接的反应堆保护装置，反应堆保护装置用于监测反应堆系统的运行参数，当监测信号超过安全范围时，反应堆保护装置发出关阀指令。

在上述技术方案的基础上，所述主控台或备控台上设置有测试按钮，用于快速将主蒸汽隔离阀的阀位调整至测试阀位，测试阀位的开度为85％-95％。

在上述技术方案的基础上，所述测试阀位的开度为90％。

在上述技术方案的基础上，所述优先级选择器包括优先级选择模块和通讯模块，优先级选择模块用于对多个控制指令进行优先级排序，通讯模块用于接收控制指令，再将优先级最高的控制指令传输至控制柜；

所述优先级选择模块包括采集单元、判断单元和优先级数据库，优先级数据库用于：存储不同控制指令的优先级顺序；

所述采集单元用于：采集控制指令，并将采集到的控制指令传输至判断单元；

所述判断单元用于：将接收的控制指令在优先级数据库中进行匹配，得出不同控制指令的优先级顺序，并将优先级最高的控制指令返回至通讯模块。

在上述技术方案的基础上，所述控制柜设置有控制选择开关，控制选择开关用于设置主蒸汽隔离阀为本地控制或远程控制。

在上述技术方案的基础上，所述控制器通过信号线分别与优先级选择器和控制柜连接，主控台、控制器和数据服务器均通过以太网连接。

为了实现上述目的，本发明还提供一种基于上述的控制系统的测试方法，包括以下步骤：

S1：通过主控台发出主蒸汽隔离阀的测试指令，用于驱动主蒸汽隔离阀的阀位开度为85％-95％，再将将阀位信号反馈给控制器和主控台，转到S2；

S2：控制器接收到阀位反馈信号后，延时3-8秒再输出全开主蒸汽隔离阀的开阀指令，驱动主蒸汽隔离阀的阀位开度为100％，再将将阀位信号反馈给控制器和主控台，结束。

在上述技术方案的基础上，S1中测试指令驱动主蒸汽隔离阀的阀位开度为90％；S2中控制器接收到阀位反馈信号符合测试阀位后，延时5秒再发出全开主蒸汽隔离阀的开阀指令。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)与现有的手动操作相比，本发明采用主控台的操作控制，利用优先级选择器自动对多个控制指令进行排序，大大降低了阀门的误操作，有效减小人为因素导致的设备故障率，从而提高了主蒸汽隔离阀控制系统的自动化水平；

2)采用主控台与备控台相结合的控制方式，并通过控制选择开关切换控制柜的控制源(本地控制或远程控制)，利用多种控制方式进一步提高了主蒸汽隔离阀运行的安全性和可靠性；

3)将主蒸汽隔离阀的测试阀位开度为90％，并延时5秒后自动恢复至全开状态，不仅能满足对主蒸汽隔离阀进行定期测试的要求，而且对反应堆正常运行的影响最小，停堆概率和设备故障率最低，有利于保障海洋核动力平台安全、稳定运行，同时保障了海洋核动力平台发电量，提高了海洋核动力平台的经济效益。

附图说明

图1为本发明中控制系统的结构示意图。

图2为本发明中优先级选择器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

实施例1：参见图1所示，一种用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统，包括主控台，主控台连接有控制器和数据服务器，控制器连接有优先级选择器，优先级选择器连接有备控台和控制柜，控制柜与主蒸汽隔离阀的执行机构电性连接。

所述主控台包括能远程控制主蒸汽隔离阀的计算机，用于自动采集和显示主蒸汽系统的运行参数、报警信息和主蒸汽隔离阀的状态信息，并根据操纵人员输入的指令，向控制器输出控制指令，控制指令包括开阀指令和关阀指令。

所述控制器用于：接收主控台的控制指令，经逻辑判断后向优先级选择器输出控制指令，并将该控制指令信息传输至数据服务器(控制指令信息包括控制指令的内容和时间)；还用于接收控制柜的阀位反馈信息，并将阀位反馈信息传输至数据服务器。

所述数据服务器用于：实时记录控制指令信息和阀位信息，便于实现信息的存储和查询。

所述备控台用于：提供与控制系统相连的备用操作接口，当主控台故障或其它紧急情况下，操纵人员可通过备控台直接向优先级选择器输入控制指令，手动控制主蒸汽隔离阀的开度。

所述优先级选择器用于：根据预设的优先级顺序对同时接收的多个控制指令进行排序，仅将优先级最高的控制指令传输至控制柜。例如在本发明实施例中，控制系统的管理员预先设定：备控台指令的优先级高于主控台指令的优先级，当优先级选择器同时接收到备控台指令和主控台指令时，优先级选择器仅将备控台指令传输至控制柜，而自动忽略主控台指令。

所述控制柜用于：根据接收到的控制指令，驱动主蒸汽隔离阀动作，并将阀位信号反馈给控制器。

本发明实施例中，采用主控台的操作控制，利用优先级选择器自动对多个控制指令进行排序，大大降低了阀门的误操作，有效减小人为因素导致的设备故障率，从而提高了主蒸汽隔离阀控制系统的自动化水平。此外，采用主控台与备控台相结合的控制方式，保障主蒸汽隔离阀的安全、稳定运行。

实施例2：在实施例1的基础上，参见图1所示，所述控制系统还包括安全台，安全台与优先级选择器信号连接。安全台为安全级设备，安全台设置有主蒸汽隔离阀的紧急关阀按钮。在本发明实施例中，控制系统的管理员可通过优先级选择器预先设定：安全台指令的优先级均高于主控台指令和备控台指令。当核反应堆处于事故工况需要关闭主蒸汽隔离阀时，可通过安全台实现一键关阀控制，将主蒸汽隔离阀快速关闭。

实施例3：在实施例1的基础上，参见图1所示，所述控制系统还包括反应堆保护装置，反应堆保护装置与优先级选择器信号连接。反应堆保护装置是实施反应堆保护系统功能的硬件设备，用于监测反应堆系统的运行参数。在本发明实施例中，控制系统的管理员可通过优先级选择器预先设定：反应堆保护装置指令的优先级均高于主控台指令和备控台指令。当检测到全船失电信号时，反应堆保护装置会自动发出关阀指令，自动将主蒸汽隔离阀快速关闭。

实施例4：在实施例1的基础上，所述主控台或备控台上设置有测试按钮，用于快速将主蒸汽隔离阀的阀位调整至测试阀位，测试阀位的开度为85％-95％。为了定期检测主蒸汽隔离阀执行机构的功能，操纵人员通过按压测试按钮，主控台或备控台将测试指令通过优先级选择器传输至控制柜，自动将主蒸汽隔离阀的阀位调整至开度为85％-95％的测试阀位。既能满足对主蒸汽隔离阀进行快速关阀和开阀的测试要求，又能避免因人为操作或阀门开度不当，导致反应堆紧急停堆，化繁为简，进一步提高了主蒸汽隔离阀测试的自动化控制水平，减小人为因素导致的设备故障率，保障核动力平台安全、稳定运行。

实施例5：在实施例4的基础上，所述测试阀位的开度为90％。当需要检测主蒸汽隔离阀执行机构的功能时，操纵人员通过按压测试按钮，主控台或备控台将测试指令通过优先级选择器传输至控制柜，自动将主蒸汽隔离阀的阀位调整至开度为90％的测试阀位，不仅能满足对主蒸汽隔离阀进行快速关阀和开阀的测试要求，而且对反应堆运行的影响最小，停堆概率和设备故障率最低，最有利于保障核动力平台安全、稳定运行，同时保障了海洋核动力平台发电量，提高了海洋核动力平台的经济效益。

实施例6：在实施例1的基础上，参见图2所示，所述优先级选择器包括优先级选择模块和通讯模块，优先级选择模块用于对多个控制指令进行优先级排序，通讯模块用于接收控制指令，再将优先级最高的控制指令传输至控制柜。

优先级选择模块包括采集单元、判断单元和优先级数据库，优先级数据库是根据大量经验预设的各种控制指令的优先级顺序的合集，便于控制系统自动判断不同控制指令的优先级顺序。

采集单元用于：采集所有控制指令，利用通讯模块采集主控台、备控台或其它设备发出的控制指令，并将采集到的控制指令传输至判断单元。

判断单元用于：将接收到的控制指令在优先级数据库中自动匹配，得出不同控制指令的优先级顺序，并将优先级最高的控制指令返回至通讯模块。

本发明实施例中，通过在优先级数据库中对各种控制指令的优先级顺序进行预先设定，便于判断单元对不同的控制指令自动排序，从而降低了阀门的误操作，减小人为因素导致的设备故障率。

实施例7：在实施例1-6任一实施例的基础上，所述控制柜设置有控制选择开关，用于设置主蒸汽隔离阀为本地控制或远程控制。在正常情况下，控制选择开关置于远程控制，控制柜将自动屏蔽本地的控制信号，操纵人员通过主控台或备控台对主蒸汽隔离阀进行远程控制。当远程控制端故障或调试时，将控制选择开关切换至本地控制，控制柜将自动屏蔽远程的控制信号，操纵人员通过控制柜的开关按钮对主蒸汽隔离阀进行现场控制。

本发明实施例中，当控制系统出现软件故障或遭受病毒攻击时，采用控制选择开关能及时切换至本地控制，操纵人员可通过控制柜对主蒸汽隔离阀进行现场控制，利用多种控制方式，提高了主蒸汽隔离阀运行的安全性和可靠性。

实施例8：在实施例1-6任一实施例的基础上，参见图1所示，所述控制器均通过信号线分别与优先级选择器和控制柜连接，主控台、控制器和数据服务器均通过以太网连接。本发明实施例中，根据不同的信号采用了不同的传输方式，能避免数据之间的干扰，有利于提高数据传输的效率。

一种基于实施例1的控制系统的测试方法，包括以下步骤：

S1：通过主控台发出主蒸汽隔离阀的测试指令，测试指令经优先级选择器传输至控制柜，驱动主蒸汽隔离阀的阀位开度为85％-95％，控制柜再将将阀位信号反馈给控制器和主控台，并通过主控台显示相关数据，转到S2；

S2：控制器接收到阀位反馈信号符合测试阀位后，延时3-8秒再自动发出全开主蒸汽隔离阀的控制指令，该控制指令经优先级选择器传输至控制柜，驱动主蒸汽隔离阀的阀位开度为100％，控制柜再将将阀位信号反馈给控制器和主控台，并通过主控台显示相关数据，结束。

优选的，所述S1中测试指令驱动主蒸汽隔离阀的阀位开度为90％；

所述S2中控制器接收到阀位反馈信号符合测试阀位后，延时5秒再输出全开主蒸汽隔离阀的控制指令。

发明人在大量仿真实验数据的基础上选定：主蒸汽隔离阀的测试阀位开度为90％，并延时5秒后自动恢复至全开状态，采用本发明的测试方法，不仅能满足对主蒸汽隔离阀进行定期测试的要求，而且对反应堆运行的影响最小，停堆概率和设备故障率最低，有利于保障核动力平台安全、稳定运行，同时保障了海洋核动力平台发电量，提高了海洋核动力平台的经济效益。

本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统，包括主控台，其特征在于：主控台连接有控制器和数据服务器，控制器连接有优先级选择器，优先级选择器连接有备控台和控制柜，控制柜与主蒸汽隔离阀的执行机构电性连接；

所述主控台用于：显示主蒸汽隔离阀的状态信息，向控制器输出控制指令，控制指令包括开阀指令和关阀指令；

所述控制器用于：接收主控台的控制指令后，向优先级选择器发出控制指令，并将控制指令信息传输至数据服务器；还用于接收控制柜的阀位反馈信息，并将阀位反馈信息传输至数据服务器；

所述数据服务器用于：存储和查询控制指令信息和阀位信息；

所述备控台用于：提供备用的操作接口，直接向优先级选择器输入控制指令；

所述优先级选择器用于：根据预设的优先级顺序，对接收的多个控制指令进行排序后，将优先级最高的控制指令传输至控制柜；

控制柜用于：根据接收到的控制指令，驱动主蒸汽隔离阀的执行机构动作，并将阀位信号反馈给控制器。

2.如权利要求1所述的用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统，其特征在于：还包括与优先级选择器信号连接的安全台，安全台设置有主蒸汽隔离阀的紧急关阀按钮。

3.如权利要求1所述的用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统，其特征在于：还包括与优先级选择器信号连接的反应堆保护装置，反应堆保护装置用于监测反应堆系统的运行参数，当监测信号超过安全范围时，反应堆保护装置发出关阀指令。

4.如权利要求1所述的用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统，其特征在于：所述主控台或备控台上设置有测试按钮，用于快速将主蒸汽隔离阀的阀位调整至测试阀位，测试阀位的开度为85％-95％。

5.如权利要求4所述的用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统，其特征在于：所述测试阀位的开度为90％。

6.如权利要求1所述的用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统，其特征在于：所述优先级选择器包括优先级选择模块和通讯模块，优先级选择模块用于对多个控制指令进行优先级排序，通讯模块用于接收控制指令，再将优先级最高的控制指令传输至控制柜；

所述优先级选择模块包括采集单元、判断单元和优先级数据库，优先级数据库用于：存储不同控制指令的优先级顺序；

所述采集单元用于：采集控制指令，并将采集到的控制指令传输至判断单元；

所述判断单元用于：将接收的控制指令在优先级数据库中进行匹配，得出不同控制指令的优先级顺序，并将优先级最高的控制指令返回至通讯模块。

7.如权利要求1-6任一项所述的用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统，其特征在于：所述控制柜设置有控制选择开关，控制选择开关用于设置主蒸汽隔离阀为本地控制或远程控制。

8.如权利要求1-6任一项所述的用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的控制系统，其特征在于：所述控制器通过信号线分别与优先级选择器和控制柜连接，主控台、控制器和数据服务器均通过以太网连接。

9.一种用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的测试方法，所述测试方法基于权利要求1所述的控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过主控台发出主蒸汽隔离阀的测试指令，用于驱动主蒸汽隔离阀的阀位开度为85％-95％，再将阀位信号反馈给控制器和主控台，转到S2；

S2：控制器接收到阀位反馈信号后，延时3-8秒再输出全开主蒸汽隔离阀的开阀指令，驱动主蒸汽隔离阀的阀位开度为100％，再将阀位信号反馈给控制器和主控台，结束。

10.如权利要求9所述的用于核动力平台的主蒸汽隔离阀的测试方法，其特征在于，S1中测试指令驱动主蒸汽隔离阀的阀位开度为90％；S2中控制器接收到阀位反馈信号符合测试阀位后，延时5秒再发出全开主蒸汽隔离阀的开阀指令。

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