CN114355865A - 一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核电站阀门技术领域，具体公开一种电核电站电动调节阀驱动模件测试装置及方法，该装置的交流电源与逆变器连接，断路器分别与逆变器、电动调节阀驱动模件、PLC控制器连接，电动调节阀驱动模件分别与电动头、电流互感器、电压变送器、24V固态继电器连接，PLC控制器还与断路器、电流互感器、电压变送器、电动头、24V固态继电器连接；方法如下：电动调节阀驱动模件性能检测，电动调节阀驱动模件晶闸管反向击穿和门极触发电路检测，电动调节阀驱动模件内部电源电路故障检测，电动调节阀驱动模件对电动头超温保护功能有效性检测。本发明能够实现对控制模件性能离线检测和故障诊断，提高设备可用性，提高运维人员维护能力，保障机组可靠运行。

Description

一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置及其方法

技术领域

本发明涉及核电站阀门技术领域，具体涉及一种电核电站动调节阀驱动模件测试装置及方法。

背景技术

闭环调节系统广泛应用于电力、冶金、石化、炼油等领域，其中电动执行机构的驱动模件在整个系统中起着至关重要的作用。当前大多采用晶闸管控制模件作为电动调节阀的驱动模件，该类模件主要通过晶闸管换相电路实现电动调节阀的正反转。在核电站生产过程中，驱动模件的性能测试和故障检测无法通过离线操作，而对于一些重要的调节阀，如果在机组功率运行期间进行在线功能测试和验证又会存在较大的运行风险，可能直接导致机组瞬态。此外，当驱动模件出现故障时，也无法对故障的模件进行故障原因诊断，不利于设备维护以及机组的安全可靠运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置及其方法，该装置及其方法能够实现对控制模件性能离线的检测以及故障诊断的功能，避免在线检测时的风险，提高设备维护能力，保障机组可靠运行。

实现本发明目的的技术方案如下：一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，该装置包括：交流电源，所述的交流电源与逆变器的输入端连接，用于为整个测试装置提供电源；逆变器，所述的逆变器的输出端与断路器的输入端连接，逆变器用于转化交流电源输入的交流电；断路器，所述的断路器的输出端分别与电动调节阀驱动模件的输入端、PLC控制器连接，所述的断路器用于给电动调节阀驱动模件供电或断电，以及用于将断路器的开关状态送至PLC控制器；电动头，所述的电动头与电动调节阀驱动模件的输出端连接，所述的电动头为电动调节阀驱动模件的驱动执行机构，执行PLC控制器发出的动作命令；电流互感器，所述的电流互感器的输入端与电动调节阀驱动模件的输出端连接，用于采集电动调节阀驱动模件输出电流值，判断电流输出是否平衡；电压变送器，所述的电压变送器的输出端与电动调节阀驱动模件的输出端连接，用于将电压信号转换为标准电流信号并送至PLC控制器；24V固态继电器，所述的24V固态继电器的输出端与电动调节阀驱动模件的输入端连接，用于通过电动调节阀驱动模件控制电动头的正反转；PLC控制器，所述的PLC控制器还与断路器、电流互感器、电压变送器、电动头、24V固态继电器均连接，所述的PLC控制器用于该测试装置的测试功能的逻辑运算和判断。

所述的测试装置还进一步包括逆变器控制模块，所述的逆变器控制模块与逆变器连接，所述的逆变器控制模块用于逆变器的参数设定和输出电压、电流、频率以及报警信息的显示。

所述的测试装置还进一步包括220V固态继电器，所述的220V固态继电器的输入端与PLC控制器连接，220V固态继电器的输出端与断路器的输入端连接；所述的220V固态继电器用于为电动调节阀驱动模件报警动作后跳断路器的命令执行部件，接受来自PLC控制器的报警信号；当接收到PLC控制器的触发跳断路器的命令时，220V固态继电器断开电动调节阀驱动模件供电。

所述的测试装置还进一步包括触摸屏，所述的触摸屏与PLC控制器连接，用于集成测试装置的信息显示和手动操作控制。

所述的电流互感器用于采集的电流值为电动调节阀驱动模件输出的三相电流值，判断三相电流输出是否平衡。

所述的电流互感器电流输入端与电动调节阀驱动模件的电流输出端连接，电流互感器的输出端与PLC控制器的电流输入端连接。

所述的电压变送器的电压输入端与电动调节阀驱动模件的电压输出端连接，电压变送器的电压输出端与PLC控制器的电压输入端连接。

所述的PLC控制器的控制信号端与24V固态继电器的控制信号输入端连接。

所述的PLC控制器的报警信号输出端与220V固态继电器的报警信号输入端连接。

所述的PLC控制器的开关信号输入端与断路器的开关信号反馈端连接。

所述的PLC控制器的电源输入端与交流电源的输出端连接。

所述的24V固态继电器的控制信号输出端与电动调节阀驱动模件的控制信号输入端连接。

所述的220V固态继电器的报警信号输出端与断路器的报警信号输入端连接。

一种核电站电动调节阀驱动模件测试方法，所述的该方法包括以下步骤：

步骤S1：电动调节阀驱动模件性能检测；所述的步骤S1的具体步骤如下：触摸屏发出对电动头的控制命令，触摸屏将控制命令送至PLC控制器，PLC控制器将命令送至24V固态继电器，固态继电器10将正转或反转命令持续送至电动头，若电动头能按照命令进行相应的动作，且触摸屏上无报警信息，则检测出电动调节阀驱动模件的性能正常；

步骤S2：电动调节阀驱动模件晶闸管反向击穿和门极触发电路检测；所述的步骤S2的具体步骤如下：

若待检测的电动调节阀驱动模件中的内部晶闸管被反向击穿或门极触发电路发生故障，电动头将出现过流或者缺相运行，电流互感器和电压变送器将电流和电压信号送至PLC控制器，PLC控制器对电流和电压信号进行计算处理，经逻辑运算判断出晶闸管被反向击穿；PLC控制器将故障信号传输至触摸屏，显示出晶闸管击穿报警；此时，PLC控制器向220V固态继电器发出报警跳闸信号，触发断路器保护跳闸，避免设备损坏；

步骤S3：电动调节阀驱动模件内部电源电路故障检测；所述的步骤S3的具体步骤如下：

辅助触点与PLC控制器输入端口相连，PLC控制器对断路器辅助触点信号进行逻辑判断与处理，当在断路器闭合的情况下触摸屏出现电源电路故障报警，则确定是电动调节阀驱动模件内部电源故障；

步骤S4：电动调节阀驱动模件对电动头超温保护功能有效性检测，从而完成核电站电动调节阀驱动模件的测试；所述的步骤S3的具体步骤如下：

电动头内的热敏元件信号送至电动调节阀驱动模件，当温度升高、热敏电阻下降低于一定数值时，电动调节阀驱动模件将电动头超温报警送至PLC控制器对采集到的信号进行处理，并在触摸屏显示报警；若触摸屏能正常显示电动头超温报警，则确定电动调节阀驱动模件对电动头的超温保护功能有效。

本发明的有益技术效果在于：

本发明的核电站电动调节阀驱动模件测试装置及其方法，通过搭建仿真检测和诊断系统实现最小化平台功能，可以通过离线的方式对调节阀驱动模件进行性能测试、故障检测和诊断，能有效避免重要调节阀在线测试时的风险，大大缩短在线设备不可用的时间，提高设备维护效率和水平。

本发明的核电站电动调节阀驱动模件测试装置及其方法，可离线对调节阀驱动模件备件进行定期功能测试，确保驱动模件功能正常；可以对故障模件进行诊断，分析模件故障原因，为进一步处理提供依据；采用HMI触摸屏设计，人机交互友好，信息读取方便，图形化操作直观；本装置体积小，重量轻，轻巧便携，可应用于多种复杂现场环境；

本发明的核电站电动调节阀驱动模件测试装置及其方法中的PLC控制器采集调节阀驱动模件的状态监视信号，并将各信号通过通讯总线送给触摸屏。触摸屏集成了测试平台的操作、仿真以及各信号状态和报警的显示功能，在对模件进行性能检测以及故障检测和诊断时，对应的状态和故障信息会以可视化、简洁化、图形化的方式呈现。

本发明的核电站电动调节阀驱动模件测试装置及其方法，不仅可应用于特定型号的调节阀驱动模件，可根据实际需调整驱动模件安装槽位，具有一定的拓展性。

本发明的核电站电动调节阀驱动模件测试装置及其方法，可应用于各种基于晶闸管控制原理的驱动模件，具有对驱动模件离线性能检测以及故障诊断的功能，还具备检测功能全面、人机界面操作方便、轻巧便携、成本低等特点，可以直接用于同类型驱动模件的测试上，目前已经应用于某核电运行机组，具有一定的推广和应用价值。

附图说明

图1为本发明所提供的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置的示意图；

图2为本发明所提供的一种核电站电动调节阀驱动模件测试方法的流程。

图中：1-逆变器；2-断路器；3-电动调节阀驱动模件；4-交流电源；5-电流互感器；6-电压变送器；7-PLC控制器；8-触摸屏；9-逆变器控制模块；10-24V固态继电器；11-220V固态继电器；12-电动头。

图1中：实线部分为强电，虚线部分为弱电。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明所提供的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，该装置包括逆变器1、断路器2、交流电源4、电流互感器5、电压变送器6、PLC控制器7、触摸屏8、逆变器控制模块9、24V固态继电器10、220V固态继电器11和电动头12。逆变器1的外部带有逆变器控制模块9。逆变器1的电源输入端通过电源插头与220V交流电源4的输出端连接，逆变器1的电流输出端与断路器2的电流输入端通过电缆连接，断路器2的电流输出端与电动调节阀驱动模件3的电流输入端通过电缆连接，电动调节阀驱动模件3的输出端与电动头12的电流输入端通过电缆连接。电动调节阀驱动模件3的电流输出端、电压输出端还分别与电流互感器5、电压变送器6的电流输入端、电压输入端连接。电流互感器5的输出端通过数据线与PLC控制器7的电流输入端连接，电压变送器6的电压输出端通过数据线与PLC控制器7的电压输入端连接。PLC控制器7的控制信号端通过数据线与24V固态继电器10的控制信号输入端连接，24V固态继电器10的控制信号输出端通过数据线与电动调节阀驱动模件3的控制信号输入端连接。PLC控制器7的报警信号输出端通过数据线与220V固态继电器11的报警信号输入端连接，220V固态继电器11的报警信号输出端通过数据线与断路器2的报警信号输入端连接，断路器2的开关信号反馈端通过数据线与PLC控制器7的开关信号输入端连接。220V交流电源4的输出端通过电缆与PLC控制器7的电源输入端连接。PLC控制器7的显示信号输出端、控制信号输入端分别与触摸屏8的输入端、输出端连接。

逆变器1通过电源插头与外部220V交流电源4相连，将其转化为380V交流电；逆变器1与断路器2连接，给电动调节阀驱动模件3供电。该逆变器1外部带有逆变器控制模块9。

断路器2安装在逆变器1下游，与电动调节阀驱动模件3连接，其作用为给电动调节阀驱动模件3供电或断电；其带有常开/常闭辅助触点，能够将断路器2的开关状态送至PLC控制器7。

电动调节阀驱动模件3，即待检测的模件。电动调节阀驱动模件3通过24V固态继电器10接收来自PLC控制器7的控制信号，将逆变器1送入的380V交流电经内部换相处理后输出至电动头12，控制电动头12的正转或反转。电动调节阀驱动模件3与电流互感器5和电压变送器6连接，对电动调节阀驱动模件3的输出参数进行监测。

交流电源4为外部检修电源，为整个测试装置提供电源，交流电源4为220V交流电源。

电流互感器5与待测的电动调节阀驱动模件3的输出端连接，电流互感器5的作用为采集电动调节阀驱动模件3输出三相电流值，判断电动调节阀驱动模件3的三相电流输出是否平衡。

电压变送器6与电动调节阀驱动模件3的输出端连接，将电压信号转换为(4～20)mA标准电流信号并送至PLC控制器7，参与电动调节阀驱动模件3的故障判断。

PLC控制器7为整个测试装置的数据处理与控制中心，与电动调节阀驱动模件3、电流互感器5、电压变送器6和触摸屏8连接，其作用为测试装置功能的逻辑运算和判断，实现本发明的测试装置的控制功能。

触摸屏8与7PLC控制器连接，作为该测试装置的人机交互接口，集成测试装置功能的信息显示和手动操作控制功能。

逆变器控制模块9，其作用为逆变器1的参数设定和输出电压、电流、频率以及报警信息的显示。

24V固态继电器10接收来自PLC控制器7的控制信号，电动头12正反转命令的保持和控制部件，通过电动调节阀驱动模件3控制电动头12的正反转。

220V固态继电器11为电动调节阀驱动模件3报警动作后跳断路器2的命令执行部件，接受来自PLC控制器7的报警信号；当接收到PLC控制器7的触发跳断路器2的命令时，220V固态继电器11断开电动调节阀驱动模件3供电。

电动头12为电动调节阀驱动模件3所驱动的执行机构，执行PLC控制器7发出的动作命令。电动头12内置热敏元件，用于监测电动头12工作过程中的温度。

如图1和图2所示，本发明所提供的一种核电站电动调节阀驱动模件测试方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：电动调节阀驱动模件3性能检测

将本测试装置安装连接完毕上电后，用户通过触摸屏8发出对电动头12的控制命令(正转、反转)，触摸屏8将控制命令送至PLC控制器7，PLC控制器7将命令送至24V固态继电器10，固态继电器10将正转或反转命令持续送至电动头12，若电动头12能按照命令进行相应的动作，且触摸屏8上无报警信息，则检测出电动调节阀驱动模件3的性能正常。

步骤S2：电动调节阀驱动模件3晶闸管反向击穿和门极触发电路检测

将本测试装置连接完毕上电后，若待检测的电动调节阀驱动模件3中的内部晶闸管被反向击穿或门极触发电路发生故障，电动头12将出现过流或者缺相运行，电流互感器5和电压变送器6将电流和电压信号送至PLC控制器7，PLC控制器7对电流和电压信号进行计算处理，经逻辑运算判断出晶闸管被反向击穿，PLC控制器7将故障信号传输至触摸屏8，显示出晶闸管击穿报警。此时，PLC控制器7向220V固态继电器11发出报警跳闸信号，触发断路器2保护跳闸，避免设备损坏。

步骤S3：电动调节阀驱动模件3内部电源电路故障检测

断路器2带有一组常开和常闭辅助触点，当断路器2断开时，辅助触点中的常闭点导通、常开点断开；当断路器2闭合时，辅助触点中的常闭点断开、常开点导通。辅助触点与PLC控制器7输入端口相连，PLC控制器7对断路器2辅助触点信号进行逻辑判断与处理，当在断路器2闭合的情况下触摸屏8出现电源故障报警，则确定是电动调节阀驱动模件3内部电源电路故障。

步骤S4：电动调节阀驱动模件3对电动头超温保护功能有效性检测，从而完成核电站电动调节阀驱动模件的测试。

电动头12内置热敏元件，热敏元件信号送至电动调节阀驱动模件3，该热敏元件的电阻随温度升高其阻值降低的原理，当温度升高，热敏电阻下降低于一定数值时，电动调节阀驱动模件3将电动头12超温报警送至PLC控制器7对采集到的信号进行处理，并在触摸屏8显示报警。

本测试装置通过内部电路将热敏元件两端导通，模拟电动头超温时热敏元件电阻下降的情况，若触摸屏8能正常显示电动头超温报警，则确定电动调节阀驱动模件3对电动头12超温保护功能有效。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (14)

1.一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，其特征在于，该装置包括：交流电源(4)，所述的交流电源(4)与逆变器(1)的输入端连接，用于为整个测试装置提供电源；逆变器(1)，所述的逆变器(1)的输出端与断路器(2)的输入端连接，逆变器(1)用于转化交流电源(4)输入的交流电；断路器(2)，所述的断路器(2)的输出端分别与电动调节阀驱动模件(3)的输入端、PLC控制器(7)连接，所述的断路器(2)用于给电动调节阀驱动模件(3)供电或断电，以及用于将断路器(2)的开关状态送至PLC控制器(7)；电动头(12)，所述的电动头(12)与电动调节阀驱动模件(3)的输出端连接，所述的电动头(12)为电动调节阀驱动模件(3)的驱动执行机构，执行PLC控制器(7)发出的动作命令；电流互感器(5)，所述的电流互感器(5)的输入端与电动调节阀驱动模件(3)的输出端连接，用于采集电动调节阀驱动模件(3)输出电流值，判断电流输出是否平衡；电压变送器(6)，所述的电压变送器(6)的输出端与电动调节阀驱动模件(3)的输出端连接，用于将电压信号转换为标准电流信号并送至PLC控制器(7)；24V固态继电器(10)，所述的24V固态继电器(10)的输出端与电动调节阀驱动模件(3)的输入端连接，用于通过电动调节阀驱动模件(3)控制电动头(12)的正反转；PLC控制器(7)，所述的PLC控制器(7)还与断路器(2)、电流互感器(5)、电压变送器(6)、电动头(12)、24V固态继电器(10)均连接，所述的PLC控制器(7)用于该测试装置的测试功能的逻辑运算和判断。

2.根据权利要求1所述的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，其特征在于：所述的测试装置还进一步包括逆变器控制模块(19)，所述的逆变器控制模块(19)与逆变器(1)连接，所述的逆变器控制模块(19)用于逆变器(1)的参数设定和输出电压、电流、频率以及报警信息的显示。

3.根据权利要求2所述的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，其特征在于：所述的测试装置还进一步包括220V固态继电器(11)，所述的220V固态继电器(11)的输入端与PLC控制器(7)连接，220V固态继电器(11)的输出端与断路器(2)的输入端连接；所述的220V固态继电器(11)用于为电动调节阀驱动模件(3)模件报警动作后跳断路器(2)的命令执行部件，接受来自PLC控制器(7)的报警信号；当接收到PLC控制器(7)的触发跳断路器(2)的命令时，220V固态继电器(11)断开电动调节阀驱动模件(3)供电。

4.根据权利要求3所述的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，其特征在于：所述的测试装置还进一步包括触摸屏(8)，所述的触摸屏(8)与PLC控制器(7)连接，用于集成测试装置的信息显示和手动操作控制。

5.根据权利要求4所述的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，其特征在于：所述的电流互感器(5)用于采集的电流值为电动调节阀驱动模件(3)输出的三相电流值，判断三相电流输出是否平衡。

6.根据权利要求5所述的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，其特征在于：所述的电流互感器(5)电流输入端与电动调节阀驱动模件(3)的电流输出端连接，电流互感器(5)的输出端与PLC控制器(7)的电流输入端连接。

7.根据权利要求6所述的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，其特征在于：所述的电压变送器(6)的电压输入端与电动调节阀驱动模件(3)的电压输出端连接，电压变送器(6)的电压输出端与PLC控制器(7)的电压输入端连接。

8.根据权利要求7所述的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，其特征在于：所述的PLC控制器(7)的控制信号端与24V固态继电器(10)的控制信号输入端连接。

9.根据权利要求8所述的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，其特征在于：所述的PLC控制器(7)的报警信号输出端与220V固态继电器(11)的报警信号输入端连接。

10.根据权利要求9所述的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，其特征在于：所述的PLC控制器(7)的开关信号输入端与断路器(2)的开关信号反馈端连接。

11.根据权利要求10所述的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，其特征在于：所述的PLC控制器(7)的电源输入端与交流电源(4)的输出端连接。

12.根据权利要求11所述的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，其特征在于：所述的24V固态继电器(10)的控制信号输出端与电动调节阀驱动模件(3)的控制信号输入端连接。

13.根据权利要求12所述的一种核电站电动调节阀驱动模件测试装置，其特征在于：所述的220V固态继电器(11)的报警信号输出端与断路器(2)的报警信号输入端连接。

14.一种采用上述权利要求1至13中任一项所的测试装置进行核电站电动调节阀驱动模件测试方法，其特征在于：所述的该方法包括以下步骤：

步骤S1：电动调节阀驱动模件(3)性能检测；所述的步骤S1的具体步骤如下：触摸屏(8)发出对电动头(12)的控制命令，触摸屏(8)将控制命令送至PLC控制器(7)，PLC控制器(7)将命令送至24V固态继电器(10)，固态继电器10将正转或反转命令持续送至电动头(12)，若电动头(12)能按照命令进行相应的动作，且触摸屏(8)上无报警信息，则检测出电动调节阀驱动模件(3)的性能正常；

步骤S2：电动调节阀驱动模件(3)晶闸管反向击穿和门极触发电路检测；所述的步骤S2的具体步骤如下：

若待检测的电动调节阀驱动模件(3)中的内部晶闸管被反向击穿或门极触发电路发生故障，电动头(12)将出现过流或者缺相运行，电流互感器(5)和电压变送器(6)将电流和电压信号送至PLC控制器(7)，PLC控制器(7)对电流和电压信号进行计算处理，经逻辑运算判断出晶闸管被反向击穿；PLC控制器(7)将故障信号传输至触摸屏(8)，显示出晶闸管击穿报警；此时，PLC控制器(7)向220V固态继电器(11)发出报警跳闸信号，触发断路器(2)保护跳闸，避免设备损坏；

步骤S3：电动调节阀驱动模件(3)内部电源电路故障检测；所述的步骤S3的具体步骤如下：

辅助触点与PLC控制器(7)输入端口相连，PLC控制器(7)对断路器(2)辅助触点信号进行逻辑判断与处理，当在断路器(2)闭合的情况下触摸屏(8)出现电源故障报警，则确定是电动调节阀驱动模件(3)内部电源电路故障；

步骤S4：电动调节阀驱动模件(3)对电动头超温保护功能有效性检测，从而完成核电站电动调节阀驱动模件的测试；所述的步骤S3的具体步骤如下：

电动头(12)内的热敏元件信号送至电动调节阀驱动模件(3)，当温度升高、热敏电阻下降低于一定数值时，电动调节阀驱动模件(3)将电动头(12)超温报警送至PLC控制器(7)对采集到的信号进行处理，并在触摸屏(8)显示报警；若触摸屏(8)能正常显示电动头(12)超温报警，则确定电动调节阀驱动模件(3)对电动头(12)的超温保护功能有效。

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