CN114046374B - 一种基于电磁阀的核电机组供电系统及气动电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电磁阀的核电机组供电系统及气动电磁阀，包括交流母线、转换电路、直流母线、给水控制回路以及工艺介质控制回路；给水控制回路包括：第一开关电路、第一气动回路以及第一气动阀；第一开关电路用于控制第一气动回路与直流母线的通断；第一气动回路在通电导通时向第一气动阀提供压缩空气以控制第一气动阀稳定打开，第一气动回路在失电断开时泄放感应电流。本发明通过该第一气动回路可以供电开关跳闸或者母线开关跳闸时保持导通状态，进而使气动阀保持打开，避免核电机组停机停堆，提高核电站生产的安全性和可靠性。

Description

一种基于电磁阀的核电机组供电系统及气动电磁阀

技术领域

本发明涉及核电的技术领域，更具体地说，涉及一种基于电磁阀的核电机组供电系统及气动电磁阀。

背景技术

气动直流电磁阀是一种简单的在电磁力作用下动作的执行机构，主要由阀体、线圈和铁芯等部件组成。气动电磁阀接通直流48V电源工作后，线圈有电压将产生磁场，带动电磁阀芯动作，向气动阀提供压缩空气，气动阀打开，控制介质流动。线圈失电时，在弹簧力的作用下恢复初始状态，电磁阀失电排气，气动阀关闭，工艺系统停止运行。对于大多数气动电磁阀，向电磁线圈施加特定电压会导致阀门改变状态(从打开到关闭，反之亦然)。断开电源导致阀门自动复位回到失电状态。

在目前的供电系统中，所使用的气动电磁阀用电设备，一方面：存在当供电开关跳闸时，线圈失电没有电流流过，无法励磁，电磁阀芯因没有电磁力，阀门关闭，气动阀排气，主阀关闭，给水管道隔离，无法为下游系统供水，机组因失水等故障导致跳闸，引起停机停堆。另一方面：供电系统因电磁阀供电回路短路，引起用电开关跳闸，如果开关拒动，会导致上游48V母线开关跳闸，从而使母线失电，其它控制气动阀的电磁阀或其它保护供电回路失电跳闸，相关系统阀门关闭，或者安全系统设备动作，从而引起反应堆跳闸造成停机停堆，大大降低核电站安全生产的安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于电磁阀的核电机组供电系统及气动电磁阀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于电磁阀的核电机组供电系统，包括：交流母线、转换电路、直流母线、给水控制回路以及工艺介质控制回路；

所述交流母线通过所述转换电路与所述直流母线连接，所述给水控制回路一端与所述直流母线连接、另一端与核电机组的给水母管连接，所述工艺介质控制回路一端与所述直流母线连接、另一端与核电机组的工艺介质管道连接；

所述给水控制回路包括：第一开关电路、第一气动回路以及第一气动阀；所述第一开关电路用于控制所述第一气动回路与所述直流母线的通断；所述第一气动回路在通电导通时向所述第一气动阀提供压缩空气以控制所述第一气动阀稳定打开，所述第一气动回路在失电断开时泄放感应电流。

在本发明所述的基于电磁阀的核电机组供电系统中，所述第一开关电路包括：第一断路器、第一按键和第一继电器；所述第一气动回路包括：第一气动电磁阀和第一泄放回路；

所述第一断路器的第一端连接所述直流母线，所述第一断路器的第二端连接所述第一继电器的第一端，所述第一继电器的第二端连接所述第一气动电磁阀的线圈的输入端，所述第一气动电磁阀的线圈的输出端接地，所述第一按键与所述第一继电器并联设置，所述第一气动电磁阀的阀芯与所述第一气动阀连接，所述第一气动阀设置在核电机组的给水母管上，所述第一泄放回路与所述第一气动阀的线圈并联设置；

所述第一气动回路在失电时，所述第一泄放回路对感应电流进行泄放。

在本发明所述的基于电磁阀的核电机组供电系统中，所述第一泄放回路包括：多个串联设置的二极管；

所述多个串联设置的二极管和依次串联后，阴极端与所述第一气动电磁阀的线圈的输入端连接，阳极端与所述第一气动电磁阀的线圈的输出端连接。

在本发明所述的基于电磁阀的核电机组供电系统中，所述第一泄放回路包括：第一二极管和第二二极管；

所述第一二极管的阴极连接所述第一气动电磁阀的线圈的输入端，所述第一二极管的阳极连接所述第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极连接所述第一气动电磁阀的线圈的输出端。

在本发明所述的基于电磁阀的核电机组供电系统中，所述工艺介质控制回路包括：第二开关电路、第二气动回路以及第二气动阀；

所述第二开关电路用于控制所述第二气动回路与所述直流母线的通断；所述第二气动回路在通电导通时向所述第二气动阀提供压缩空气以控制所述第二气动阀打开，所述第二气动回路在失电断开时泄放感应电流。

在本发明所述的基于电磁阀的核电机组供电系统中，所述第二开关电路包括：第二断路器、第二按键和第二继电器；所述第二气动回路包括：第二气动电磁阀和第二泄放回路；

所述第二断路器的第一端连接所述直流母线，所述第二断路器的第二端连接所述第二继电器的第一端，所述第二继电器的第二端连接所述第二气动电磁阀的线圈的输入端，所述第二气动电磁阀的线圈的输出端接地，所述第二按键与所述第二继电器并联设置，所述第二气动电磁阀的阀芯与所述第二气动阀连接，所述第二气动阀设置在核电机组的给水母管上，所述第二泄放回路与所述第二气动阀的线圈并联设置；

所述第二气动回路在失电时，所述第二泄放回路对感应电流进行泄放。

在本发明所述的基于电磁阀的核电机组供电系统中，所述第二泄放回路包括：多个串联设置的二极管；

所述多个串联设置的二极管和依次串联后，阴极端与所述第二气动电磁阀的线圈的输入端连接，阳极端与所述第二气动电磁阀的线圈的输出端连接。

在本发明所述的基于电磁阀的核电机组供电系统中，所述第二泄放回路包括：第三二极管和第四二极管；

所述第三二极管的阴极连接所述第二气动电磁阀的线圈的输入端，所述第三二极管的阳极连接所述第四二极管的阴极，所述第四二极管的阳极连接所述第二气动电磁阀的线圈的输出端。

本发明还提供一种气动电磁阀，包括：阀芯、线圈、以及泄放回路；

所述阀芯的输入端接入压缩空气，所述阀芯的输出端与气动阀连接，所述线圈的输入端通过开关电路与直流母线连接，所述线圈的输出端接地；

所述泄放回路与所述线圈并联设置；

所述开关电路用于控制所述气动电磁阀与所述直流母线的通断；

所述气动电磁阀在通电导通时，压缩空气通过所述气动电磁阀传送至所述气动阀；

所述气动电磁阀在失电断开时，通过所述泄放电路泄放感应电流。

在本发明所述的气动电磁阀中，所述泄放回路包括：多个串联设置的二极管；

所述多个串联设置的二极管和依次串联后，阴极端与所述线圈的输入端连接，阳极端与所述线圈的输出端连接。

实施本发明的基于电磁阀的核电机组供电系统及气动电磁阀，具有以下有益效果：包括交流母线、转换电路、直流母线、给水控制回路以及工艺介质控制回路；给水控制回路包括：第一开关电路、第一气动回路以及第一气动阀；第一开关电路用于控制第一气动回路与直流母线的通断；第一气动回路在通电导通时向第一气动阀提供压缩空气以控制第一气动阀稳定打开，第一气动回路在失电断开时泄放感应电流。本发明通过该第一气动回路可以供电开关跳闸或者母线开关跳闸时保持导通状态，进而使气动阀保持打开，避免核电机组停机停堆，提高核电站生产的安全性和可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供的基于电磁阀的核电机组供电系统的原理框图；

图2是本发明实施例提供的基于电磁阀的核电机组供电系统的电路图；

图3是本发明实施例提供的气动电磁阀的电路原理图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参考图1，为本发明提供的基于电磁阀的核电机组供电系统一可选实施例的原理框图。

如图1所示，该基于电磁阀的核电机组供电系统包括：交流母线、转换电路20、直流母线30、给水控制回路40以及工艺介质控制回路50。

交流母线通过转换电路20与直流母线30连接，给水控制回路40一端与直流母线30连接、另一端与核电机组的给水母管连接，工艺介质控制回路50一端与直流母线30连接、另一端与核电机组的工艺介质管道连接。

给水控制回路40包括：第一开关电路41、第一气动回路42以及第一气动阀FV1；第一开关电路41用于控制第一气动回路42与直流母线30的通断；第一气动回路42在通电导通时向第一气动阀FV1提供压缩空气以控制第一气动阀FV1稳定打开，第一气动回路42在失电断开时泄放感应电流。

具体的，本发明实施例中，当第一气动回路42在通电导通时，若第一气动回路42的泄放回路出现异常，第一气动回路42仍能保持通电状态，进而使得第一气动阀FV1可以保持稳定，避免因气动阀关闭而导致机组跳闸或者停机停堆等，保证工艺系统设备正常工作运行，进而保证系统的安全性和可靠性。同时，当第一气动回路42断开时，其自身所产生的感应电流可以通过及时泄放掉，进而避免设备损坏，进一步提高系统的稳定性和可靠性。

可选的，本发明实施例中，第一开关电路41包括：第一断路器S1、第一按键SW1和第一继电器K1；第一气动回路42包括：第一气动电磁阀DV1和第一泄放回路。

第一断路器S1的第一端连接直流母线30，第一断路器S1的第二端连接第一继电器K1的第一端，第一继电器K1的第二端连接第一气动电磁阀DV1的线圈L1的输入端，第一气动电磁阀DV1的线圈L1的输出端接地，第一按键SW1与第一继电器K1并联设置，第一气动电磁阀DV1的阀芯与第一气动阀FV1连接，第一气动阀FV1设置在核电机组的给水母管上，第一泄放回路与第一气动阀FV1的线圈并联设置。第一气动回路42在失电时，第一泄放回路对感应电流进行泄放。

本发明实施例中，第一按键SW1用于供工作人员进行停机操作控制。具体的，当需要进行人为控制停机时，可以通过手动控制第一按键SW1，以控制第一继电器K1断开，进而使得第一气动电磁阀DV1的线圈L1失电断开，进而将压缩空气排出，从而使得第一气动阀FV1关闭，给水管道被隔离，无法为下游系统供水，机组失水停机。

本发明实施例中，第一气动回路42在失电时，即第一气动电磁阀DV1的线圈L1失电时，第一气动电磁阀DV1的线圈L1产生瞬态感应电流，该瞬态感应电流通过第一泄放回路泄放掉，从而避免第一气动电磁阀DV1的线圈L1损坏。

可选的，本发明实施例中，第一泄放回路包括：多个串联设置的二极管。多个串联设置的二极管和依次串联后，阴极端与第一气动电磁阀DV1的线圈L1的输入端连接，阳极端与第一气动电磁阀DV1的线圈L1的输出端连接。

在一个具体实施例中，如图2所示，转换电路20包括：第一母线断路器S01、AC/DC模块和第二母线断路器S02。其中，第一母线断路器S01和第二母线断路器S02用于控制交流母线10与直流母线30的通断，AC/DC模块用于将380V的交流电转换为48V的直流电。其中，AC/DC模块可以采用现有常规的电路或者模块，以满足将380V交流电转换为48V直流电即可，本发明不作具体限定。

如图2所示，该第一泄放回路包括：第一二极管D1和第二二极管D2。第一二极管D1的阴极连接第一气动电磁阀DV1的线圈L1的输入端，第一二极管D1的阳极连接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极连接第一气动电磁阀DV1的线圈L1的输出端。

如图2所示，通过设置两个二极管，当其中任意一个二极管损坏时，在第一气动电磁阀DV1正常供电时，不会因为任意一个二极管损坏而使得第一气动电磁阀DV1的线圈L1被旁路而失电，第一气动电磁阀DV1的线圈L1仍可以正常带电励磁，使得第一气动阀FV1的阀门不会关闭，工艺系统设备正常工作运行，核电机组也不会跳闸。进一步地，由于设置多个二极管串联，当任意一个二极管损坏时，可以通过定期检修及时发现损坏的二极管，并及时更换掉损坏的二极管，保证设备安全运行。

如图2所示，本发明实施例中，该工艺介质控制回路50包括：第二开关电路51、第二气动回路52以及第二气动阀FV2。

第二开关电路51用于控制第二气动回路52与直流母线30的通断；第二气动回路52在通电导通时向第二气动阀FV2提供压缩空气以控制第二气动阀FV2打开，第二气动回路52在失电断开时泄放感应电流。

可选的，本发明实施例中，第二开关电路51包括：第二断路器S2、第二按键SW2和第二继电器K2；第二气动回路52包括：第二气动电磁阀DV2和第二泄放回路。

第二断路器S2的第一端连接直流母线30，第二断路器S2的第二端连接第二继电器K2的第一端，第二继电器K2的第二端连接第二气动电磁阀DV2的线圈L2的输入端，第二气动电磁阀DV2的线圈L2的输出端接地，第二按键SW2与第二继电器K2并联设置，第二气动电磁阀DV2的阀芯与第二气动阀FV2连接，第二气动阀FV2设置在核电机组的给水母管上，第二泄放回路与第二气动阀FV2的线圈并联设置；第二气动回路52在失电时，第二泄放回路对感应电流进行泄放。

本发明实施例中，第二按键SW2用于供工作人员进行停机操作控制。具体的，当需要进行人为控制停机时，可以通过手动控制第二按键SW2，以控制第二继电器K2断开，进而使得第二气动电磁阀DV2的线圈L2失电断开，进而将压缩空气排出，从而使得第二气动阀FV2关闭，工艺介质管道被隔离，无法为下游系统提供工艺介质，机组停机。

本发明实施例中，第二气动回路52在失电时，即第二气动电磁阀DV2的线圈L2失电时，第二气动电磁阀DV2的线圈L2产生瞬态感应电流，该瞬态感应电流通过第二泄放回路泄放掉，从而避免第二气动电磁阀DV2的线圈L2损坏。

可选的，本发明实施例中，第二泄放回路包括：多个串联设置的二极管。多个串联设置的二极管和依次串联后，阴极端与第二气动电磁阀DV2的线圈L2的输入端连接，阳极端与第二气动电磁阀DV2的线圈L2的输出端连接。

在一个具体实施例中，如图2所示，该第二泄放回路包括：第三二极管D3和第四二极管D4。第三二极管D3的阴极连接第二气动电磁阀DV2的线圈L2的输入端，第三二极管D3的阳极连接第四二极管D4的阴极，第四二极管D4的阳极连接第二气动电磁阀DV2的线圈L2的输出端。

如图2所示，通过设置两个二极管，当其中任意一个二极管损坏时，在第二气动电磁阀DV2正常供电时，不会因为任意一个二极管损坏而使得第二气动电磁阀DV2的线圈L2被旁路而失电，第二气动电磁阀DV2的线圈L2仍可以正常带电励磁，使得第二气动阀FV2的阀门不会关闭，工艺系统设备正常工作运行，核电机组也不会跳闸。进一步地，由于设置多个二极管串联，当任意一个二极管损坏时，可以通过定期检修及时发现损坏的二极管，并及时更换掉损坏的二极管，保证设备安全运行。

本发明实施例中，如图2所示，通过采用多个二极管串联形成泄放电路(如第一泄放电路和第二泄放电路)，如果多个二极管中的任意一个二极管损坏时，不会造成该负荷断路器和直流母线30断路器跳闸，直流母线30与各负荷正常供电，系统设备正常运行，机组同样不会跳闸。

参考图3，为本发明提供的气动电磁阀的原理图。其中，该气动电磁阀可应用于本发明实施例提供的基于电磁阀的核电机组供电系统。

如图3所示，该气动电磁阀包括：阀芯301、线圈302、以及泄放回路303。

阀芯301的输入端接入压缩空气，阀芯301的输出端与气动阀连接，线圈32的输入端通过开关电路与直流母线30连接，线圈302的输出端接地；泄放回路303与线圈302并联设置。

开关电路用于控制气动电磁阀与直流母线30的通断。本发明实施例中，该开关电路即为图2中所示的第一开关电路41和第二开关电路51。

气动电磁阀在通电导通时，压缩空气通过气动电磁阀传送至气动阀。气动电磁阀在失电断开时，通过泄放电路303泄放感应电流。

可选的，本发明实施例中，泄放回路303包括：多个串联设置的二极管。多个串联设置的二极管和依次串联后，阴极端与线圈的输入端连接，阳极端与线圈的输出端连接。

在一个具体实施例中，该泄放电路303可包括两个串联设置的二极管。

本发明实施例中，该气动电磁阀采用双二极管设计，可以提高气动电磁阀的可靠性，防止因单个二极管损坏造成气动电磁阀误动作或者系统电源跳闸，引起核电机组停机停堆，以及不安全事故发生。

本发明实施例中，在气动电磁阀本体线圈回路上增加二极后，只增加了少量成本，因二极管引起系统的故障率降低了一半，系统可靠性提高了很多。一个二极管短路后，不会导致电源跳闸，只有两个二极管同时短路才会跳闸。因此，该结构可以保持电磁阀、供电系统及系统设备长期稳定运行。

进一步地，由于气动电磁阀可无故障运行，可以保证核安全相关设备运行，提高了系统设备的可靠性，经济性与安全水平，有利于核电厂安全运行。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种基于电磁阀的核电机组供电系统，其特征在于，包括：交流母线、转换电路、直流母线、给水控制回路以及工艺介质控制回路；

所述交流母线通过所述转换电路与所述直流母线连接，所述给水控制回路一端与所述直流母线连接、另一端与核电机组的给水母管连接，所述工艺介质控制回路一端与所述直流母线连接、另一端与核电机组的工艺介质管道连接；

所述给水控制回路包括：第一开关电路、第一气动回路以及第一气动阀；所述第一开关电路用于控制所述第一气动回路与所述直流母线的通断；所述第一气动回路在通电导通时向所述第一气动阀提供压缩空气以控制所述第一气动阀稳定打开，所述第一气动回路在失电断开时泄放感应电流；

所述工艺介质控制回路包括：第二开关电路、第二气动回路以及第二气动阀；

所述第二开关电路用于控制所述第二气动回路与所述直流母线的通断；所述第二气动回路在通电导通时向所述第二气动阀提供压缩空气以控制所述第二气动阀打开，所述第二气动回路在失电断开时泄放感应电流；

所述第一开关电路包括：第一断路器、第一按键和第一继电器；所述第一气动回路包括：第一气动电磁阀和第一泄放回路；

所述第一断路器的第一端连接所述直流母线，所述第一断路器的第二端连接所述第一继电器的第一端，所述第一继电器的第二端连接所述第一气动电磁阀的线圈的输入端，所述第一气动电磁阀的线圈的输出端接地，所述第一按键与所述第一继电器并联设置，所述第一气动电磁阀的阀芯与所述第一气动阀连接，所述第一气动阀设置在核电机组的给水母管上，所述第一泄放回路与所述第一气动阀的线圈并联设置；

所述第一气动回路在失电时，所述第一泄放回路对感应电流进行泄放；

所述第二开关电路包括：第二断路器、第二按键和第二继电器；所述第二气动回路包括：第二气动电磁阀和第二泄放回路；

所述第二断路器的第一端连接所述直流母线，所述第二断路器的第二端连接所述第二继电器的第一端，所述第二继电器的第二端连接所述第二气动电磁阀的线圈的输入端，所述第二气动电磁阀的线圈的输出端接地，所述第二按键与所述第二继电器并联设置，所述第二气动电磁阀的阀芯与所述第二气动阀连接，所述第二气动阀设置在核电机组的给水母管上，所述第二泄放回路与所述第二气动阀的线圈并联设置；

所述第二气动回路在失电时，所述第二泄放回路对感应电流进行泄放。

2.根据权利要求1所述的基于电磁阀的核电机组供电系统，其特征在于，所述第一泄放回路包括：多个串联设置的二极管；

所述多个串联设置的二极管依次串联后，阴极端与所述第一气动电磁阀的线圈的输入端连接，阳极端与所述第一气动电磁阀的线圈的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的基于电磁阀的核电机组供电系统，其特征在于，所述第一泄放回路包括：第一二极管和第二二极管；

所述第一二极管的阴极连接所述第一气动电磁阀的线圈的输入端，所述第一二极管的阳极连接所述第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极连接所述第一气动电磁阀的线圈的输出端。

4.根据权利要求1所述的基于电磁阀的核电机组供电系统，其特征在于，所述第二泄放回路包括：多个串联设置的二极管；

所述多个串联设置的二极管依次串联后，阴极端与所述第二气动电磁阀的线圈的输入端连接，阳极端与所述第二气动电磁阀的线圈的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的基于电磁阀的核电机组供电系统，其特征在于，所述第二泄放回路包括：第三二极管和第四二极管；

所述第三二极管的阴极连接所述第二气动电磁阀的线圈的输入端，所述第三二极管的阳极连接所述第四二极管的阴极，所述第四二极管的阳极连接所述第二气动电磁阀的线圈的输出端。