CN202394107U - 核电发电机试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及核电发电机试验装置。它为解决现有千万兆瓦级发电机试验过程，变频机组的调节均通过滑动变阻器的调节来实现，以及在试验过程中针对热工量的检测和采集，需工作人员手工读取热工量数值所存在的变频机组的调节精准度低，人工测量采样数值的精准度低和时间同步性差的问题而提出。上位机的采样数据及控制信号输入输出端连可编程控制器的采样数据及控制信号输出输入端；可编程控制器的采样数据输入端同时连电气监控系统的第一、第二采样数据输出端和非电气监控系统的采样数据输出端；可编程控制器的控制信号输出端同时连电气监控系统的第一、第二控制信号输入端和非电气监控系统控制信号输入端。它具有调节精准度高，实时检测和采集热工量，数据精确度高的优点。

Description

核电发电机试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种核电发电机试验装置。

背景技术

随着核电技术的日益提高，核电站的装机容量也越来越高，千万兆瓦级核电发电机也越来越多地被应用，但是现有的千万兆瓦级发电机试验过程中，变频机组的电压调节、励磁调节、频率调节等方面均通过滑动变阻器调节直流机和同步电机的励磁电流来实现，精确度上很难得到保证；另外，在试验过程中针对氢、油、水等系统的热工量的检测和采集，则需在各个采集点分配相应的工作人员手工读取热工量数值，如温度、压力、流量、液位等，待采样命令下达后所有人员统一记录该时刻的数据，这样通过人工测量采样取得的数值的精准度和时间同步性上很难得到保证。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有千万兆瓦级发电机试验过程，变频机组的调节均通过滑动变阻器的调节来实现，以及在试验过程中针对热工量的检测和采集，需工作人员手工读取热工量数值所存在的变频机组的调节精准度低，人工测量采样数值的精准度低和时间同步性差的问题，而提出的核电发电机试验装置。

核电发电机试验装置，它由M个上位控制机、可编程控制器、电气监控系统、现场总线和非电气监控系统组成；M为正整数；所述每个上位控制机的采样数据及控制信号输入输出端通过工业以太网同时与可编程控制器的采样数据及控制信号输出输入端相连；所述可编程控制器的采样数据输入端通过现场总线同时与电气监控系统的第一采样数据输出端、电气监控系统的第二采样数据输出端和非电气监控系统的采样数据输出端相连；所述可编程控制器的控制信号输出端通过现场总线同时与电气监控系统的第一控制信号输入端和电气监控系统的第二控制信号输入端相连。

本实用新型具有对变频机组调节精准度高，对试验过程中的气压、油压、水等系统的热工量的进行实时检测和采集，热工量数据精确度高的优点。

本实用新型相比现有试验装置及技术具有的优点：

1、现有试验装置在千万兆瓦级发电机试验过程中，变频机组电压调节、励磁调节、频率调节等方面均通过滑动变阻器调节直流机和同步电机的励磁电流来实现；

而本实用新型通过Profibus-DP现场总线4将高压变频器及励磁装置作为系统从站，在上位控制机1进行集中监视、调节和测试。使控制和测试方式更简洁、快速、精确、安全。

2.现有试验装置在试验过程中氢、油、水系统等热工量的检测和采集需在各个采集点分配相应的工作人员手工读取热工量数值，如温度、压力、流量、液位等，待命令下达后所有人员统一记录该时刻的数据。

而本实用新型通过各采集站和模拟量输入模块将各系统热工量采集至可编程控制器2并通过工业以太网上传至上位控制机1，集中实时显示在上位控制机1的界面上，并设有极限值报警、显示框变色等预警方式，大大节省了劳动力，并使数据采集更精确。为试验的安全进行提供了保障。

3.现有试验装置在试验过程中读取的各项数据由操作员手动记录，并在试验结束后统一汇总，再交由计算员进行数据处理，分析被试机性能。

而本实用新型通过上位控制机1的实时数据库将试验过程中与计算相关的数据统一分级记录、存储在指定位置，为后期处理计算提供了便利，不但保证了数据的安全存储、还有效的保证了数据采集的同时性。使计采集的数据更精确，便于日后对数据进行查询。

4.现有试验装置在试验过程中遇到突发情况时，由现场试验员报警，通知试验现场总指挥，再做出相应决策。

而本实用新型设置了完善的报警系统，为各项试验的安全提供了保障，故障数据存储功能为系统故障后原因的查找、分析提供了便利。在故障发生时，上位控制机1的操作员可在第一时间发现报警位置，并做出相应的操作。

附图说明

图1为具体实施方式一的模块结构示意图；图2为具体实施方式二的模块结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述核电发电机试验装置，它由M个上位控制机1、可编程控制器2、电气监控系统3、现场总线4和非电气监控系统5组成；M为正整数；所述每个上位控制机1的采样数据及控制信号输入输出端通过工业以太网同时与可编程控制器2的采样数据及控制信号输出输入端相连；所述可编程控制器2的采样数据输入端通过现场总线4同时与电气监控系统3的第一采样数据输出端、电气监控系统3的第二采样数据输出端和非电气监控系统5的采样数据输出端相连；所述可编程控制器2的控制信号输出端通过现场总线4同时与电气监控系统3的第一控制信号输入端和电气监控系统3的第二控制信号输入端相连。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述电气监控系统3由高压监控系统3-1和低压监控系统3-2组成；所述高压监控系统3-1的采样数据输出端即为所述电气监控系统3的第一采样数据输出端；所述低压监控系统3-2的采样数据输出端即为所述电气监控系统3的第二采样数据输出端。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。所述电气监控系统3主要包括电气系统，电力拖动系统以及励磁系统，试验员通过上位控制机1对所述试验装置进行集中控制，状态监测，相关试验数据的记录，分析等功能，并将相关试验数据进行保存。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二不同点在于所述高压监控系统3-1由高压变频器3-1-1、干式隔离变压器3-1-2、干式电力变压器3-1-3、自耦起动变压器3-1-4、单相感应调压器3-1-5、异步变频调速电动机3-1-6、晶闸管励磁装置3-1-7、晶闸管整流装置3-1-8、三相突然短路开关3-1-9、输入电抗器3-1-10、输出电抗器3-1-11、高压开关3-1-12、直流快速开关3-1-13和直流电机3-1-14；所述高压变频器3-1-1的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述高压变频器3-1-1的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述干式隔离变压器3-1-2的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述干式电力变压器3-1-3的采样数据输出端与高压侧数据总线相连；所述自耦起动变压器3-1-4的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述自耦起动变压器3-1-4的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述单相感应调压器3-1-5的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述单相感应调压器3-1-5的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述异步变频调速电动机3-1-6的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述晶闸管励磁装置3-1-7的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述晶闸管励磁装置3-1-7的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述晶闸管整流装置3-1-8的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述晶闸管整流装置3-1-8的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述晶闸管整流装置三相突然短路开关3-1-9的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述输入电抗器3-1-10的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述输出电抗器3-1-11的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述高压开关3-1-12的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述直流快速开关3-1-13的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述直流电机3-1-14的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述高压侧数据总线即为所述高压监控系统3-1的采样数据输出端；所述高压侧信号总线即为即为所述高压监控系统3-1的控制信号输入端。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二不同点在于所述低压监控系统3-2由分合闸装置3-2-1、低压开关3-2-2、直流供电开关3-2-3、柴油发电机组3-2-4、功率分析仪3-2-5、波形记录仪3-2-6、紧急控制装置3-2-7、自动化测控系统3-2-8和被测试发电机温度数采系统3-2-9组成；所述分合闸装置3-2-1的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述低压开关3-2-2的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述直流供电开关3-2-3的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述柴油发电机组3-2-4的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述功率分析仪3-2-5的采样数据输出端与低压侧数据总线相连；所述波形记录仪3-2-6的采样数据输出端与低压侧数据总线相连；所述紧急控制装置3-2-7的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述自动化测控系统3-2-8的采样数据输出端与低压侧数据总线相连，所述自动化测控系统3-2-8的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述被测试发电机温度数采系统3-2-9的采样数据输出端与低压侧数据总线相连，所述被测试发电机温度数采系统3-2-9的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述低压侧数据总线即为所述低压监控系统3-2的采样数据输出端；所述低压侧信号总线即为即为所述低压监控系统3-2的控制信号输入端。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。

具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述非电气监控系统5由油压系统5-1、气压系统5-2和水系统5-3组成；所述油压系统5-1的采样数据输出端与热工量数据总线相连；所述气压系统5-2的采样数据输出端与热工量数据总线相连；所述水系统5-3的采样数据输出端与热工量数据总线相连；所述热工量数据总线即为所述非电气监控系统5的采样数据输出端。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

所述非电气监控系统5中的油压系统5-1主要包括润滑油系统和密封油系统；水系统5-3主要包括定子水系统和循环冷却水系统；气压系统5-2主要是指氢气系统；试验员通过上位控制机1就可实现对热工量的实时监控及测量，减轻了现有千瓦兆瓦级发电机试验时实验员手工进行大量试验数据的监视，记录及设备的控制等繁重工作，而且还解决了由于人工记录数据带来的读数误差问题，提高了整个系统的可靠性。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述现场总线4采用Profibus-DP现场总线。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式六不同点在于所述每个上位控制机1还包括一个紧急控制信号输出端，所述上位控制机1的紧急控制信号输出端连接现场总线4。其它组成和连接方式与具体实施方式六相同。

本实用新型的工作原理：

本实用新型为了提高试验系统运行的安全可靠性：通过对试验系统设备的灵活方便的智能控制，保证了试验系统设备运行为测试系统创造最佳的运行环境。另一方面，通过对试验系统设备运行状态的在线实时监测，使系统能及时发现异常和隐患，从而避免和减少设备事故对试验的影响，大大提高运行的安全可靠性。同时，上位控制机1通过工业以太网与可编程控制器2通讯，对试验设备进行状态监视和控制操作。在必要的情况下，上位控制机1还可以以手动方式跨过可编程控制器2直接启停电气监控系统3的试验设备，为试验设备提供安全灵活的运行方式。通过对试验站设备的智能控制，使系统运行在最佳的工作状态；同时，使运行人员从繁杂的直接参与、控制、监视、检查和记录工作中解脱出来，从而大大提高劳动生产率，避免传统的人工就地观察和操作，改善工作环境。

本实用新型所述试验装置本着运行的安全可靠性、设备控制先进性、试验运行的经济性等设计目的采用上位控制机1+可编程控制器2+现场总线4构成的集散型系统即上位控制机1集中管理、可编程控制器2分散控制、现场总线4传输数据，同时将所有热工量模拟信号通过变送器隔离转换成标准电流信号(4-20mA)送至可编程控制器2再通过现场总线4通讯传输至上位控制机1，最终实时显示在上位控制机1的界面上，克服信号远距离传输过程中存在的衰减和干扰。功率分析仪3-2-5、波形记录仪3-2-6、自动化测控系统3-2-8和被测试发电机温度数采系统3-2-9等现场仪表通过现场总线4和工业以太网通讯将数据传输至上位控制机1集中监视。

可编程控制器2是本试验装置的重要控制部件，鉴于试验装置控制要求的复杂性，我们在试验装置中采用符合国家和国际标准的SIEMENS高性能模块化的可编程控制器产品作为本试验装置的核心控制部件。

本实用新型是为了针对千万兆瓦级核电发电机试验站I/O点多而分散，距离远，工况复杂且信号切换频繁，易受干扰等状况，采用集散型系统克服信号远距离传输过程中存在的衰减和干扰。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.核电发电机试验装置，其特征在于它由M个上位控制机(1)、可编程控制器(2)、电气监控系统(3)、现场总线(4)和非电气监控系统(5)组成；M为正整数；所述每个上位控制机(1)的采样数据及控制信号输入输出端通过工业以太网同时与可编程控制器(2)的采样数据及控制信号输出输入端相连；所述可编程控制器(2)的采样数据输入端通过现场总线(4)同时与电气监控系统(3)的第一采样数据输出端、电气监控系统(3)的第二采样数据输出端和非电气监控系统(5)的采样数据输出端相连；所述可编程控制器(2)的控制信号输出端通过现场总线(4)同时与电气监控系统(3)的第一控制信号输入端和电气监控系统(3)的第二控制信号输入端相连。

2.根据权利要求1所述的核电发电机试验装置，其特征在于所述电气监控系统(3)由高压监控系统(3-1)和低压监控系统(3-2)组成；所述高压监控系统(3-1)的采样数据输出端即为所述电气监控系统(3)的第一采样数据输出端；所述低压监控系统(3-2)的采样数据输出端即为所述电气监控系统(3)的第二采样数据输出端。

3.根据权利要求2所述的核电发电机试验装置，其特征在于所述高压监控系统(3-1)由高压变频器(3-1-1)、干式隔离变压器(3-1-2)、干式电力变压器(3-1-3)、自耦起动变压器(3-1-4)、单相感应调压器(3-1-5)、异步变频调速电动机(3-1-6)、晶闸管励磁装置(3-1-7)、晶闸管整流装置(3-1-8)、三相突然短路开关(3-1-9)、输入电抗器(3-1-10)、输出电抗器(3-1-11)、高压开关(3-1-12)、直流快速开关(3-1-13)和直流电机(3-1-14)；所述高压变频器(3-1-1)的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述高压变频器(3-1-1)的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述干式隔离变压器(3-1-2)的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述干式电力变压器(3-1-3)的采样数据输出端与高压侧数据总线相连；所述自耦起动变压器(3-1-4)的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述自耦起动变压器(3-1-4)的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述单相感应调压器(3-1-5)的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述单相感应调压器(3-1-5)的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述异步变频调速电动机(3-1-6)的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述晶闸管励磁装置(3-1-7)的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述晶闸管励磁装置(3-1-7)的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述晶闸管整流装置(3-1-8)的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述晶闸管整流装置(3-1-8)的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述晶闸管整流装置三相突然短路开关(3-1-9)的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述输入电抗器(3-1-10)的采样数据输出端与高压侧数据总线相连，所述输出电抗器(3-1-11)的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述高压开关(3-1-12)的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述直流快速开关(3-1-13)的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述直流电机(3-1-14)的控制信号输出端与高压侧信号总线相连；所述高压侧数据总线即为所述高压监控系统(3-1)的采样数据输出端；所述高压侧信号总线即为即为所述高压监控系统(3-1)的控制信号输入端。

4.根据权利要求2所述的核电发电机试验装置，其特征在于所述低压监控系统(3-2)由分合闸装置(3-2-1)、低压开关(3-2-2)、直流供电开关(3-2-3)、柴油发电机组(3-2-4)、功率分析仪(3-2-5)、波形记录仪(3-2-6)、紧急控制装置(3-2-7)、自动化测控系统(3-2-8)和被测试发电机温度数采系统(3-2-9)组成；所述分合闸装置(3-2-1)的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述低压开关(3-2-2)的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述直流供电开关(3-2-3)的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述柴油发电机组(3-2-4)的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述功率分析仪(3-2-5)的采样数据输出端与低压侧数据总线相连；所述波形记录仪(3-2-6)的采样数据输出端与低压侧数据总线相连；所述紧急控制装置(3-2-7)的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述自动化测控系统(3-2-8)的采样数据输出端与低压侧数据总线相连，所述自动化测控系统(3-2-8)的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述被测试发电机温度数采系统(3-2-9)的采样数据输出端与低压侧数据总线相连，所述被测试发电机温度数采系统(3-2-9)的控制信号输入端与低压侧信号总线相连；所述低压侧数据总线即为所述低压监控系统(3-2)的采样数据输出端；所述低压侧信号总线即为即为所述低压监控系统(3-2)的控制信号输入端。

5.根据权利要求1所述的核电发电机试验装置，其特征在于所述非电气监控系统(5)由油压系统(5-1)、气压系统(5-2)和水系统(5-3)组成；所述油压系统(5-1)的采样数据输出端与热工量数据总线相连；所述气压系统(5-2)的采样数据输出端与热工量数据总线相连；所述水系统(5-3)的采样数据输出端与热工量数据总线相连；所述热工量数据总线即为所述非电气监控系统(5)的采样数据输出端。

6.根据权利要求1所述的核电发电机试验装置，其特征在于所述现场总线(4)采用Profibus-DP现场总线。

7.根据权利要求6所述的核电发电机试验装置，其特征在于所述每个上位控制机(1)还包括一个紧急控制信号输出端，所述上位控制机(1)的紧急控制信号输出端连接现场总线(4)。

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