CN114415540A - 一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核电站机械转动设备技术领域，具体涉及一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，采用模块化设计，控制系统与机械装置可分离，它具有双控制系统、仿照现场设备尺寸齿轮盘、闭环控制、自定义多段转速阶跃任务、适应各种尺寸多类型传感器及多种齿数测量、自动采集校验数据并生成报告文件的特性。
Description
技术领域
本申请属于核电站机械转动设备技术领域，具体涉及一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台。
背景技术
旋转机械的转速是核电站各旋转机械设备的重要运行参数，直接反映了设备的运行的概况，设备转速作为重要的保护信号，现场测量设备转速传感器及二次仪表的准确度是整个信号回路的关键，它所传出的信号将直接影响机组是否能继续正常运行，因此转速传感器及其配套的二次仪表的校验是一项重要的工作内容。然而，目前市场上现有的转速仿真平台功能过于单一，仅仅用于驱动齿轮盘达到目标转速，无法满足现场使用需求。
发明内容
本申请目的是提供一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，解决现有的转速校验台功能过于单一，仅仅用于驱动齿轮盘达到目标转速，无法满足现场使用需求的问题。
实现本申请目的的技术方案：
本申请实施例提供了一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，所述转速仿真平台，包括：机箱以及设置在所述机箱上的控制装置、驱动装置、连轴装置、齿轮盘和上位机；
所述控制装置与所述驱动装置连接，用于控制所述驱动装置动作；
所述驱动装置通过所述连轴装置与所述齿轮盘连接，用于通过所述连轴装置驱动所述齿轮盘转动；
所述齿轮盘与转速传感器连接，用于提供转速传感器测量面及不同齿数测量面；
所述控制装置还连接所述转速传感器和所述上位机，用于在所述上位机的控制下驱动所述驱动装置动作，并将所述转速传感器反馈的信号传输给上位机；
所述上位机，用于根据所述转速传感器反馈的信号完成转速仿真实验。
可选的，
所述控制装置通过置物隔板经导轨卡槽嵌入所述机箱的内部；
所述驱动装置通过螺杆固定在所述连轴装置的下端面；
所述连轴装置垂直于所述机箱的内部并通过螺栓固定在所述机箱的上端面；
所述齿轮盘通过中心卡槽嵌入所述连轴装置上部，位于所述机箱的上端面外部；
所述上位机通过螺栓固定在所述机箱的上端面外部。
可选的，所述转速仿真平台，还包括：保护罩装置；
所述保护罩装置，用于保护所述齿轮盘。
可选的，所述保护罩装置，包括：齿轮保护环、可拆卸压盖和传感器夹具；
所述齿轮保护环罩在所述齿轮盘外围；
所述可拆卸压盖通过螺栓固定在所述齿轮保护环上面，其表面有与所述齿轮盘匹配的开孔；
所述传感器夹具通过螺栓固定在所述可拆卸压盖上，用于固定所述转速传感器。
可选的，
所述齿轮盘的横截面具有单槽开孔、三槽开孔和三十槽开孔。
可选的，所述连轴装置，包括：联轴器、轴承支撑架、轴承压盖和连杆适配器；
所述轴承支撑架固定在所述机箱的上端面，轴承嵌在所述轴承支撑架上面的卡槽中并通过所述轴承压盖固定；
所述连杆适配器嵌入所述轴承中，用于连接所述齿轮盘；
所述联轴器的一端连接固定在所述连杆适配器的下端，另一端连接所述驱动装置。
可选的，所述驱动装置，包括：伺服电机和固定螺杆；
所述伺服电机通过所述固定螺杆固定在所述轴承支撑架的下端面，所述伺服电机连接所述联轴器的另一端。
可选的，所述控制装置，包括：通讯控制模块、电源转换模块、可编程逻辑控制器、端子排、上位机电源适配器、再生电阻、伺服驱动器端子排和伺服驱动器；
所述电源转换模块，用于将外部输入电源转换成内部所需电源，并通过中继电缆接至所述上位机电源适配器、所述通讯控制模块、所述伺服驱动器、所述可编程逻辑控制器的电源接口，用以电源供应；
所述伺服驱动器通过中继电缆经所述伺服驱动器端子排中转至所述可编程逻辑控制器，用以信号处理及信号输出；
所述可编程逻辑控制器通过中继电缆连接至所述端子排，用以外部传感器信号输入；
所述再生电阻通过中继电缆接至所述伺服驱动器，用以电机刹车时消耗动能所产生的电能。
可选的，所述控制装置，还包括：急停开关；
所述急停开关，用于控制所述驱动装置急停。
可选的，所述机箱，包括：机架、机架面板、把手和万向轮；
所述机架为立方体骨架结构；
所述机架面板通过导轨卡槽嵌入所述机架的上端面；
所述把手通过螺栓固定在所述机架的两个侧面；
所述万向轮通过螺栓固定在所述机架的底端。
本申请的有益技术效果在于：
1、本申请实施例提供了一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，采用现场齿轮盘尺寸，提供真实工况模拟；结构简单、轻便易携、操作维护方便；采用可移动设计，增大了台架的可使用场所。
2、本申请实施例提供了一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，采用双控制系统，且控制系统模块化，更换快捷方便，提高了仿真平台的可靠性；采用闭环控制方式，可自定义转速多段阶跃任务，仿真各种转速工况。
3、本申请实施例提供了一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，采用数据自动采集设计，可以采集六路传感器转速数据，且采集数据模式多样化，能处理市场现有各类型转速传感器及仪表的输出信号，直观显示多路转速，并生成报告文档，减少了人员工作量以及人为误差。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台的爆炸结构图；
图3为本申请实施例提供的一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台的俯视图。
图中：
1-机箱；12-机架；13-机架面板；14-把手；15-万向轮；
2-控制装置；21-通讯控制模块；22-电源转换模块；23-可编程逻辑控制器；24-端子排；25-电源适配器；26-再生电阻；27-伺服驱动器端子排；28-伺服驱动器；29-急停开关；
3-驱动装置；31-伺服电机；32-固定螺杆；
4-连轴装置；41-联轴器；42-轴承支撑架；44-轴承压盖；44-连杆适配器；
5-齿轮盘；51-单槽开孔；52-三十槽开孔；53-三槽开孔；
6-上位机；61-上位机支架；
7-保护罩装置；71-齿轮保护环；72-可拆卸压盖；73-传感器夹具；74-十八毫米开孔；75-十六毫米开孔；76-十四毫米开孔；77-十二毫米开孔；78-二十二毫米开孔。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚-完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本申请实施例中的一部分，而不是全部。基于本申请记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本申请保护的范围内。
本申请的发明人在研究中发现，目前市场上现有的转速仿真平台功能过于单一，无法满足现场使用需求，具体的：
1、现有转速仿真平台系统功能单一，仅仅用于驱动齿轮盘达到目标转速，无法接入被测转速传感器输出信号，这样就导致校验人员需要通过人工测量并记录输出信号，通过记录分析传感器性能。这样不仅增加人员的工作量，同时还会出现人为误差，影响校验数据的准确性；
2、现有转速仿真平台电机控制系统单一，如果当前控制系统出现问题，整个校验台就无法使用，因此控制系统冗余是很有必要的，其中一种系统出现问题，也完全不会影响整个系统的使用；
3现有转速仿真平台尺寸都相对较小，无法完全模拟设备齿轮盘，因此转速测量系统无法模拟真实工况，从而无法体现出实际工况会出现的问题。
4、现有转速仿真平台接入被测传感器的数量、类型、尺寸相对单一。
5、现有转速仿真平台加减速都是匀速，不能通过仿真现场工艺设备实际加减速情况，不能用于现场缺陷分析。
为此，本申请实施例提供了一种提供一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，采用模块化设计，控制系统与机械装置可分离，它具有双控制系统、仿照现场设备尺寸齿轮盘、闭环控制、自定义多段转速阶跃任务、适应各种尺寸多类型传感器及多种齿数测量、自动采集校验数据并生成报告文件的特性。
基于上述内容，为了清楚、详细的说明本申请的上述优点，下面将结合附图对本申请的具体实施方式进行说明。
参见图1，该图为本申请实施例提供的一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台的结构示意图。
本申请实施例提供的一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，包括：机箱1以及设置在机箱1上的控制装置2、驱动装置3、连轴装置4、齿轮盘5和上位机6；
控制装置2与驱动装置3连接，用于控制驱动装置3动作；
驱动装置3通过连轴装置4与齿轮盘5连接，用于通过连轴装置4驱动齿轮盘5转动；
齿轮盘5与转速传感器(未在图中示出)连接，用于提供转速传感器测量面及不同齿数测量面；
控制装置2还连接转速传感器和上位机6，用于在上位机6的控制下驱动驱动装置3动作，并将转速传感器反馈的信号传输给上位机6；
上位机6，用于根据转速传感器反馈的信号完成转速仿真实验。
在一个具体的例子中，控制装置2用于处理输入输出信号；驱动装置3用于驱动转子转动；连轴装置4用于耦合伺服电机转子与齿轮盘5，同时承载齿轮盘5的重量；齿轮盘5用于提供转速传感器测量面及不同齿数测量面；上位机装置6用于提供人机交互界面，包括数据显示、报表生成、参数设置。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，控制装置2通过置物隔板经导轨卡槽嵌入机箱1的内部；
驱动装置3通过螺杆固定在连轴装置4的下端面；
连轴装置4垂直于机箱1的内部并通过螺栓固定在机箱1的上端面；
齿轮盘5通过中心卡槽嵌入连轴装置4上部，位于机箱1的上端面外部；
上位机6通过螺栓固定在机箱1的上端面外部。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，为了隔绝齿轮盘5免于机械伤害，该转速仿真平台，还可以包括：保护罩装置7；
保护罩装置7，用于保护齿轮盘5。
在实际应用中，保护罩装置7还可以提供转速传感器的安装孔位；
在一个具体的例子中，如图2和图3所示，保护罩装置7，包括：齿轮保护环71、可拆卸压盖72和传感器夹具73；
齿轮保护环罩71在齿轮盘5外围；
可拆卸压盖72通过螺栓固定在齿轮保护环71上面，其表面有与齿轮盘5匹配的开孔；
传感器夹具73通过螺栓固定在可拆卸压盖72上，用于固定转速传感器。
作为一个示例，为了适应各种尺寸多类型传感器及多种齿数测量，可拆卸压盖72的表面有十八毫米开孔74、十六毫米开孔75、十四毫米开孔76、十二毫米开孔77、和二十二毫米开孔78。在具体实施时，可以根据转速传感器尺寸不同选择对应的安装孔径，通过传感器夹具73固定住。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，为了适应各种尺寸多类型传感器及多种齿数测量，如图3所示，齿轮盘5的横截面具有单槽开孔51、三槽开孔53和三十槽开孔52。
在一个例子中，齿轮盘5由具有磁性的钢材质机加工而成，六十齿、齿间距十毫米、厚二十毫米，以仿照现场设备尺寸。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，如图2所示，连轴装置4，包括：联轴器41、轴承支撑架42、轴承压盖43和连杆适配器44；
轴承支撑架42固定在机箱1的上端面，轴承(未在图中示出)在轴承支撑架42上面的卡槽中并通过轴承压盖43固定；
连杆适配器44嵌入轴承中，用于连接齿轮盘5；
联轴器41的一端连接固定在连杆适配器44的下端，另一端连接驱动装置3。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，如图2所示，驱动装置3，包括：伺服电机31和固定螺杆32；
伺服电机31通过固定螺杆32固定在轴承支撑架42的下端面，伺服电机31连接联轴器41的另一端。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，如图2所示，控制装置2，包括：通讯控制模块21、电源转换模块22、可编程逻辑控制器23、端子排24、上位机电源适配器25、再生电阻26、伺服驱动器端子排27和伺服驱动器28；
电源转换模块22，用于将外部输入电源转换成内部所需电源，并通过中继电缆接至上位机电源适配器25、通讯控制模块21、伺服驱动器28、可编程逻辑控制器23的电源接口，用以电源供应；
伺服驱动器28通过中继电缆经伺服驱动器端子排27中转至可编程逻辑控制器23，用以信号处理及信号输出；
可编程逻辑控制器23通过中继电缆连接至端子排24，用以外部传感器信号输入；
再生电阻26通过中继电缆接至伺服驱动器28，用以消耗伺服电机31刹车时动能所产生的电能。
在具体实施时，通讯控制模块21、电源转换模块22、可编程逻辑控制器23、端子排24、电源适配器25、再生电阻26、伺服驱动器端子排27和伺服驱动器28均通过螺栓固定在置物隔板的上端面。
可以理解的是，双控制系统：既可通过上位机6控制伺服驱动器28指令控制系统，也可以通过上位机6控制可编程逻辑控制器23输出模拟量控制。伺服驱动器28本身具有信号反馈装置，同时系统配有标准传感器实时反馈转速，及时调整，实现闭环控制。
在一个例子中，系统运行期间会自动记录各项参数并录入数据库，同根据不同需求生成相应的报告文件。
在一个例子中，如图3所示，控制装置，还包括：急停开关29；
急停开关29，用于控制驱动装置3急停。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，如图1所示，机箱1，包括：机架12、机架面板13、把手14和万向轮15；
机架12为立方体骨架结构；
机架面板13通过导轨卡槽嵌入机架1的上端面；
把手14通过螺栓固定在机架12的两个侧面；
万向轮15通过螺栓固定在机架12的底端。
在本申请一些可能的实现方式中，上位机6通过螺丝固定在上位机支架61上端，上位机支架61下端通过螺栓固定在机架面板13上。在具体实施时，上位机6具体可以为工业触控上位机，提供人机处理界面，通过讯协议与控制装置2进行通讯。机架面板13设置有数据输入输出接口、电源接口和急停开关29。
下面结合一个具体的例子，详细说明本申请实施例提供了一种提供一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台的使用方法。
使用本申请实施例提供了一种提供一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台进行转速校验时，首先，利用万向轮15将机箱1移动至指定区域。其次，根据被测的转速传感器尺寸不同，选择对应的安装孔径，通过传感器夹具73固定住。然后，将转速传感器的信号输出线缆接入控制装置2的转接端子。而后，接通电源，通过上位机6进行相关参数设置，并启动或停止齿轮盘5转动任务。校验结束后亦可通过上位机6生成相关报表。
上面结合附图和实施例对本申请作了详细说明，但是本申请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，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。本申请中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (10)
1.一种用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，其特征在于，所述转速仿真平台，包括：机箱以及设置在所述机箱上的控制装置、驱动装置、连轴装置、齿轮盘和上位机；
所述控制装置与所述驱动装置连接，用于控制所述驱动装置动作；
所述驱动装置通过所述连轴装置与所述齿轮盘连接，用于通过所述连轴装置驱动所述齿轮盘转动；
所述齿轮盘与转速传感器连接，用于提供转速传感器测量面及不同齿数测量面；
所述控制装置还连接所述转速传感器和所述上位机，用于在所述上位机的控制下驱动所述驱动装置动作，并将所述转速传感器反馈的信号传输给上位机；
所述上位机，用于根据所述转速传感器反馈的信号完成转速仿真实验。
2.根据权利要求1所述的用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，其特征在于，
所述控制装置通过置物隔板经导轨卡槽嵌入所述机箱的内部；
所述驱动装置通过螺杆固定在所述连轴装置的下端面；
所述连轴装置垂直于所述机箱的内部并通过螺栓固定在所述机箱的上端面；
所述齿轮盘通过中心卡槽嵌入所述连轴装置上部，位于所述机箱的上端面外部；
所述上位机通过螺栓固定在所述机箱的上端面外部。
3.根据权利要求1所述的用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，其特征在于，所述转速仿真平台，还包括：保护罩装置；
所述保护罩装置，用于保护所述齿轮盘。
4.根据权利要求3所述的用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，其特征在于，所述保护罩装置，包括：齿轮保护环、可拆卸压盖和传感器夹具；
所述齿轮保护环罩在所述齿轮盘外围；
所述可拆卸压盖通过螺栓固定在所述齿轮保护环上面，其表面有与所述齿轮盘匹配的开孔；
所述传感器夹具通过螺栓固定在所述可拆卸压盖上，用于固定所述转速传感器。
5.根据权利要求1所述的用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，其特征在于，
所述齿轮盘的横截面具有单槽开孔、三槽开孔和三十槽开孔。
6.根据权利要求1所述的用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，其特征在于，所述连轴装置，包括：联轴器、轴承支撑架、轴承压盖和连杆适配器；
所述轴承支撑架固定在所述机箱的上端面，轴承嵌在所述轴承支撑架上面的卡槽中并通过所述轴承压盖固定；
所述连杆适配器嵌入所述轴承中，用于连接所述齿轮盘；
所述联轴器的一端连接固定在所述连杆适配器的下端，另一端连接所述驱动装置。
7.根据权利要求6所述的用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，其特征在于，所述驱动装置，包括：伺服电机和固定螺杆；
所述伺服电机通过所述固定螺杆固定在所述轴承支撑架的下端面，所述伺服电机连接所述联轴器的另一端。
8.根据权利要求1所述的用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，其特征在于，所述控制装置，包括：通讯控制模块、电源转换模块、可编程逻辑控制器、端子排、上位机电源适配器、再生电阻、伺服驱动器端子排和伺服驱动器；
所述电源转换模块，用于将外部输入电源转换成内部所需电源，并通过中继电缆接至所述上位机电源适配器、所述通讯控制模块、所述伺服驱动器、所述可编程逻辑控制器的电源接口，用以电源供应；
所述伺服驱动器通过中继电缆经所述伺服驱动器端子排中转至所述可编程逻辑控制器，用以信号处理及信号输出；
所述可编程逻辑控制器通过中继电缆连接至所述端子排，用以外部传感器信号输入；
所述再生电阻通过中继电缆接至所述伺服驱动器，用以消耗所述伺服电机刹车时动能所产生的电能。
9.根据权利要求8所述的用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，其特征在于，所述控制装置，还包括：急停开关；
所述急停开关，用于控制所述驱动装置急停。
10.根据权利要求1所述的用于核电站机械转动设备的转速仿真平台，其特征在于，所述机箱，包括：机架、机架面板、把手和万向轮；
所述机架为立方体骨架结构；
所述机架面板通过导轨卡槽嵌入所述机架的上端面；
所述把手通过螺栓固定在所述机架的两个侧面；
所述万向轮通过螺栓固定在所述机架的底端。
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