CN204705886U - 用于堆芯中子注量率系统机电设备的手动控制测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于堆芯中子注量率系统机电设备的手动控制测试装置，包括箱体、面板和箱体中的四个功能模块：给被测机电设备和机箱内部电路提供电源的电源模块，用于测试机电设备组选择器和路选择器的选择器模块，用于测试机电设备电动阀的电动阀模块，和用于测试机电设备驱动机构的驱动机构模块；各功能模块通过设于箱体侧面的电气连接器用电缆与机电设备进行电气连接。该手动控制测试装置集成度高，自动化测试快捷方便，具有继电保护，安全性能高，体积小，便于携带。

Description

用于堆芯中子注量率系统机电设备的手动控制测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种手动控制测试装置，具体涉及一种用于CPR1000堆型核电站堆芯中子注量率系统机电设备的测试装置。

背景技术

堆芯中子注量率系统(以下简称RIC系统)是核电站仪表系统中重要的一个组成部分，它的主要功能是测量堆芯中子通量，提供堆芯中子通量的分布图。在RIC系统国产化进程中，迫切需要一套手动控制测试装置对RIC系统的机电设备进行功能和性能的验证测试，以确保各个机电设备的功能完整，进而保证整个系统的安全可靠性。

CPR1000堆型核电站一套RIC系统有五个通道，由驱动机构、组选择器/路选择器、电动阀等机电设备将5个移动式微型裂变室穿过反应堆压力容器底部送入堆芯测量中子注量率，这五个通道通过一台计算机柜和一台分配柜进行自动控制。每个通道由一个驱动机构、一个组选择器、一个路选择器、十个电动阀组成。也就是说一套RIC系统共有5个驱动机构、5个组选择器、5个路选择器、50个电动阀。在没有计算机柜和分配柜的情况下，无法完成这些设备的功能和性能的测试，且RIC系统的国产化也需要对机电设备单独进行功能和性能的测试。

现有的测试装置是针对每个机电设备有一个简易的测试箱，也就是说，对于驱动机构，通过一个简易的测试箱来测试驱动机构的功能和性能；对于组选择器和路选择器，另有一个简易的测试箱来测试选择器的功能和性能；对于电动阀，再有一个简易的测试箱来测试电动阀的功能和性能。这些测试箱属于临时搭建，用的电源也是仪表电源，这就造成测试装置体积较大，接线露在外面比较乱，移动和携带不方便，有漏电安全隐患等缺点。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是为解决RIC系统机电设备测试问题提供一种手动控制测试装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于堆芯中子注量率系统机电设备的手动控制测试装置，其特征在于，包括箱体100、面板101和如下四个功能模块：给被测机电设备和机箱内部电路提供电源的电源模块110，用于测试机电设备组选择器和路选择器的选择器模块111，用于测试机电设备电动阀的电动阀模块112，和用于测试机电设备驱动机构的驱动机构模块113。其中：四个功能模块位于箱体100中，面板101固定在箱体100上，面板101上设置有各种操作按键与箱体100内部的各功能模块相连，在箱体100侧面设有电气连接器，各功能模块通过电气连接器用电缆与机电设备进行电气连接。

进一步的，所述箱体100为长方形手提箱，材料优选为铝，设有固定面板101的面板梁，并在侧面开有用于安装电气连接器的孔。

所述面板101优选为铝材料，丝印加膜，加防水垫。

所述电源模块110的电路部分主要由滤波器、断路器、220VAC/48VDC电源模块、48VDC/5VDC直流模块和48VDC/24VDC直流模块组成。输入为220VAC和三相380VAC两种交流电压，通过安装在箱体侧面的连接器进入，经过滤波器、断路器和电源模块转换后，输出五种电压：380VAC、220VAC、48VDC、24VDC、5VDC。380VAC输出给驱动机构的电机和刹车控制；220VAC输出给外部插头、驱动机构同步译码器；48VDC输出给选择器和电动阀的电机；24VDC和5VDC输出给控制箱内部的驱动机构模块和电动阀模块的控制电路。

所述选择器模块111的主要功能是检测十个通道的信号，通过继电器控制选择器电机的旋转来选通对应的通道。选择器模块111的电路原理图如图2所示。由图2可见，选择器模块的电路部分主要包括：发光二极管D1～D11，用于指示选择器内部微动开关的状态，其中发光二极管D1～D10分别串联在十路通道中，发光二极管D11则与48V电源电路串联，当D11被点亮时，48V电源就与十路通道断开即选择器禁止工作；旋转开关SW6，用于手动选择接通十路通道中的一路；二极管D26和D27，二极管D26和选择器电机串联，二极管D27和离合器串联，用于阻断电感器件的感应电流，从而使电机和离合器快速脱开，达到精确定位的目的；继电器K1用于控制电机和离合器电压的通断。

所述电动阀模块112的电路原理图如图3所示。由图3可见，电动阀模块112的电路部分主要包括：发光二极管D17和D18，用于指示电动阀的开和关的状态；选择开关SW8，用于控制该模块电源开和关操作；选择开关SW9，用于外接电流表的电流测量；选择开关SW10，用于控制电动阀的开和关操作；指示灯D25，用于指示开和关之间状态，即当电动阀在旋转时此灯闪烁，其电路原理图如图4所示。由图4可见，初始时刻，如果Q3工作在饱和状态，则C1放电，Q4的基极电平小于0，处于截止状态，C2处于充电状态，由于C2充电电流比较小，不足以驱动D25放光，D25不亮；当C1放电完毕，Q4则工作在饱和状态，C2放电，Q3的基极电平小于0，处于截止状态；由于Q4工作在饱和状态，D25工作电流较大，足以驱动其发光，一直发光至C2放电完毕；如此循环，D25则闪烁发光；当激励信号为低时，Q3、Q4处于截止状态，D25不发光。

所述驱动机构模块113主要实现的功能有：驱动机构的主电机的运动方式控制；同步译码器的译码显示；卷轮电机的延时控制。驱动机构主电机的运动方式通过继电器来控制前进\后退，高速\低速的切换。译码显示可采用与驱动机构编码器配套的成品译码器，例如型号为FB99A2-S5E9D-0000的译码器。驱动机构模块113电路原理图如图5所示。由图5可见，驱动机构模块主要包括：继电器K3～K7，用于控制驱动机构电机的高速和低速，正转和反转，刹车控制；选择开关SW4，用于外接电流表测量主电路的电流；选择开关SW1～SW3，用于控制K3～K7的线圈来达到控制机构电机的高速和低速，正转和反转(即前进\后退)，刹车控制的目的；发光二极管D13～D15，用于指示状态；开关S1，是电源总开关，开关按下启动，松开断电；卷轮电机的延时控制电路，其原理图见图6。由图6可见，当激励信号为高时，C20处于充电状态，Q10工作于饱和状态，驱动继电器K2工作；当激励信号为低时，C20处于放电状态，因为C20正极的电平还大于Q10的饱和状态工作电压，Q10还工作在饱和状态；直到C20正极电压小于Q10饱和状态工作电压，Q10的集电极电流不足以驱动继电器K2，K2线圈失电，从而达到延时的目的。

相比于现有技术，本实用新型具有以下优点：

1、集成度高：达到一个装置测试四种RIC机电设备的要求。本测试装置将三个独立的测试箱集成在一起，接线在机箱内部，具有继电保护安全性能高、数量少、体积小、携带方便等优点，提高了工作效率。

2、自动化：本装置在驱动机构模块中增加了卷轮电机的延时功能，避免驱动机构电缆的松散，使驱动机构功能测试更加快捷和自动化。

附图说明

图1是实施例所述手动控制测试装置的布局图。

图2是实施例所述手动控制测试装置的选择器模块的电路原理图。

图3是实施例所述手动控制测试装置的电动阀模块的电路原理图。

图4是实施例中所述电动阀模块的闪烁灯电路的原理图。

图5是实施例所述手动控制测试装置的驱动机构模块的电路原理图。

图6是实施例中所述驱动机构模块的延时控制电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型的内容及其应用进一步说明，所述实施方案是为了更好地说明本实用新型，而不能理解为是对本实用新型的权利要求的限制。

本实施例的手动控制测试装置如图1所示，主要由箱体100、面板101、电源模块110、选择器模块111、电动阀模块112和驱动机构模块113共六个部分组成。其中：

箱体100为标准成品长方形手提机箱，型号为ZARGES40766，有盖带锁，外形尺寸为480mm×380mm×175mm，材料为铝。该箱体进行了必要的改装：加面板梁，用于固定面板101；侧面开孔用于安装电气连接器。

面板101为铝材料，尺寸445mm×330mm×3mm，距离箱体底面高度为130mm，丝印加膜，加垫防水。该面板分为4个功能模块区，分别对应电源模块110、选择器模块111、电动阀模块112、驱动机构模块113。四个功能模块位于箱体中，通过箱体侧面的电气连接器用电缆与机电设备进行电气连接。

电源模块110的面板区域见图1，由电源开关、指示灯、急停按钮、断路器组成。电源模块110面板功能说明见表1。电源模块110面板上还设计有一个小盖板用于断路器跳闸时的手动恢复。

表1.电源模块面板功能说明

按键“ON”	接通总电源
		按键“OFF”	关闭总电源
“220Vac out”开关	220Vac电源输出通或断
		“48Vdc Ready”指示灯	指示48Vdc电压是否已就绪
“220Vac Ready”指示灯	指示220Vac电压是否已就绪
		“380Vac Ready”指示灯	指示380Vac电压是否已就绪
“EMERGENCY SHUTDOWN”	紧急开关：切断手动控制箱所有电源

电源模块主要功能是为被测量的机电设备和机箱内部电路提供电源。电源模块电路部分主要由滤波器、断路器、220VAC/48VDC电源模块、48VDC/5VDC直流模块、48VDC/24VDC直流模块组成。输入为220VAC和三相380VAC两种交流电压，通过安装在箱体的连接器进入，经过滤波器、断路器和电源模块转换后，输出五种电压380VAC、220VAC、48VDC、24VDC、5VDC。380VAC输出给驱动机构的电机和刹车控制，220VAC输出给外部插头，驱动机构同步译码器，48VDC输出给选择器和电动阀的电机，24VDC和5VDC输出给控制箱内部的驱动机构和电动阀的控制电路。

选择器模块111的面板区域见图1，由开关、指示灯、旋转开关、测试孔组成。选择器模块111面板功能说明见表2。

表2.选择器模块面板功能说明

选择器模块111主要功能是检测十个通道的信号，通过继电器控制选择器电机的旋转来选通对应的通道。选择器模块111电路原理图如图2所示。由图2可见，选择器模块的电路部分主要包括：发光二极管D1～D11用于指示选择器内部微动开关的状态；旋转开关SW6用于手动选择十路中的一路；二极管D26、D27分别和选择器的电机与离合器串联，用于阻断电机类电感器件的感应电流，从而使电机和离合器快速脱开，达到精确定位的目的；继电器K1用于控制电机和离合器电压的通断。

电动阀模块112的面板区域见图1，由开关、指示灯、计数器、测试孔组成。电动阀模块112面板功能说明见表3。

表3.电动阀模块面板功能说明

电动阀主要通过控制48VDC单元来控制电动阀的开和关。电动阀模块112电路原理图如图3所示。由图3可见，电动阀模块的电路部分主要包括：发光二极管D17、D18用于指示电动阀的开和关的状态；选择开关SW8用于该模块电源开和关，SW9用于外接电流表的电流测量，SW10用于控制电动阀的开和关操作；开和关之间状态指示灯闪烁电路，其电路原理图如图4所示。由图4可见，初始时刻，如果Q3工作在饱和状态，则C1放电，Q4的基极电平小于0，处于截止状态，C2处于充电状态，由于C2充电电流比较小，不足以驱动D25放光，D25不亮。当C1放电完毕，Q4则工作在饱和状态，C2放电，Q3的基极电平小于0，处于截止状态。由于Q4工作在饱和状态，D25工作电流较大，足以驱动其发光，一直发光至C2放电完毕。如此循环，D25则闪烁发光。当激励信号为低时，Q3、Q4处于截止状态，D25不发光。

驱动机构模块113的面板区域见图1，由按钮、乒乓开关、和指示灯、LED显示屏、测试孔短路线组成。驱动机构模块113的面板功能说明见表4。

表4.驱动机构模块面板功能说明

驱动机构模块113主要实现的功能有：驱动机构的主电机的运动方式控制；同步译码器的译码显示；卷轮电机的延时控制。驱动机构主电机的运动方式通过继电器来控制前进\后退，高速\低速的切换。译码显示采用与驱动机构编码器配套的成品译码器，型号为FB99A2-S5E9D-0000。驱动机构模块113电路原理图如图5所示。由图5可见，驱动机构模块主要包括：继电器K3～K7用于控制驱动机构电机的高速和低速，正转和反转，刹车控制；SW4由于外接电流表测量主电路的电流；SW1～SW3是控制K3～K7的线圈来达到控制机构电机的高速和低速，正转和反转(即前进\后退)，刹车控制的目的；D13～D15用于指示状态；开关S1是电源总开关，开关按下启动，松开断电；卷轮电机的延时控制电路。原理图见图6，由图6可见，当激励信号为高时，C20处于充电状态，Q10工作于饱和状态，驱动继电器K2工作。当激励信号为低时，C20处于放电状态，因为C20正极的电平还大于Q10的饱和状态工作电压，Q10还工作在饱和状态。直到C20正极电压小于Q10饱和状态工作电压，Q10的集电极电流不足以驱动继电器K2，K2线圈失电，从而达到延时的目的。

Q10的饱和状态工作电压为0.6V，Q10的消耗忽略不计，则延时时间为：

t＝RC*Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]

V0为电容上的初始电压值；

V1为电容最终可充到或放到的电压值；

Vt为t时刻电容上的电压值。

V0＝24V；V1＝0；Vt＝0.6V(Q10饱和状态工作电压)

则延时时间约为：

t＝1*ln(24/0.6)＝3.69s

上述手动控制测试装置主要用于组选择器/路选择器测试、电动阀测试、驱动机构测试和整个通道测试。测试方式如下：

组选择器/路选择器测试

手动控制箱有10个指示灯来指示选择器的当前状态，当探头在选择器中时，“Probeinside”指示灯亮，所以在所有操作之前，确保此指示灯没有亮。否则，当探头在选择器中时，有探头折断的风险。将“OFF/ON”打到“OFF”位置，将“Selector”旋转开关打到期望的路/组通道，将“OFF/ON”打到“ON”位置，选择器旋转到期望的路/组通道，然后停止。将“OFF/ON”打到“OFF”位置，对应的“x/y”(x＝路选择通道数字/y＝组选择通道字母)指示点亮，其他的指示不亮。将“48Vdc current”开关打到“ON”位置，在这个模式，当外部测量设备连接到“48Vdc current”测试孔，电流将会通过外部测量设备，以此来测量选择器主电机电流值。

电动阀测试

开阀门测试：确认阀门处于“Closed”状态，将“Opening/Closing”开关打到“Opening”位置，将“OFF/ON”开关打到“ON”位置，此时阀门正在运行，“Rotation”闪烁，“Closed”指示不亮，待动作结束，“Open”点亮，“Rotation”没有点亮，最后将“OFF/ON”开关打到“OFF”位置。关阀门测试：确认阀门处于“Open”状态，将“Opening/Closing”开关打到“Closing”位置，将“OFF/ON”开关打到“ON”位置，此时阀门正在运行，“Rotation”闪烁，“Open”指示不亮，待动作结束，“Closed”点亮，“Rotation”没有点亮，最后将“OFF/ON”开关打到“OFF”位置。该装置允许测量操作时间，可以使用内部计时器或外部设备(如示波器)测量。该装置还可以用来测量电动阀的电流值，当“48Vdc current”开关打到“ON”位置，当外部测量设备连接到“48Vdc current”测试孔，电流将会通过外部测量设备，以此来测量选择器主电机电流值。

驱动机构测试

驱动机构可以低速/前进，低速/后退，高速/前进，高速/后退四种方式运行。如低速\前进方式：将“Low speed/High speed”开关打到“Low”，将“Backward motion/Forward motion”开关打到“Forward”，点触“RUN”按键，探头向前运行，其他运动方式操作类似。位移过程中，“Take up reel Rotation”指示灯会一直闪烁，指示卷绕盘正在旋转(卷绕盘上装有磁检测装置)。LED显示屏能显示位移距离，单位mm。一般将驱动机构出口位置定义为1010位置，可以按“Set to reference”进行设置。探头先前运动时LED显示屏就能实时显示在1010基础上增加的位移值，反之显示减少的位移值。该装置也能测量驱动机构三相电机的每一相的电流，将“380Vac current”打到“ON”位置，电流会通过连接到“380Vac current”插座的3个外部测量设备，以此来测量主电机电流值。该装置还能测量48VDC卷绕盘电机的电流，将“48Vdc Current”打到“ON”位置，电流会通过连接到“48Vdc Current”测试孔外部测量设备，以此来测量卷绕盘电机电流值。

整个通道测试

由于一个通道是由1个驱动机构，1个组选择器，1个路选择器、1个电动阀以及把它们连接起来的连接管组成，驱动机构上装有探头电缆，探头可以从驱动机构出发，经过组选择器、路选择器、电动阀送达堆芯，所以该装置也可以用于独立操作一个通道的机电设备。由于组选择器/路选择器测试测试单元在一起，只能连接一个选择器，所以在测试前将未连接的那路选择器事先选好通道。按上述单个设备的测试方法依次控制单个设备状态来测试整通道设备的功能，提高测试效率。

Claims (7)

1.一种用于堆芯中子注量率系统机电设备的手动控制测试装置，其特征在于，包括箱体(100)、面板(101)和如下四个功能模块：给被测机电设备和机箱内部电路提供电源的电源模块(110)，用于测试机电设备组选择器和路选择器的选择器模块(111)，用于测试机电设备电动阀的电动阀模块(112)，和，用于测试机电设备驱动机构的驱动机构模块(113)；其中：四个功能模块位于箱体(100)中，面板(101)固定在箱体(100)上，面板(101)上设置有各种操作按键与箱体(100)内部的各功能模块相连，在箱体(100)侧面设有电气连接器，各功能模块通过电气连接器用电缆与机电设备进行电气连接。

2.如权利要求1所述的手动控制测试装置，其特征在于，所述箱体(100)为长方形手提箱，设有固定面板(101)的面板梁，并在侧面开有用于安装电气连接器的孔。

3.如权利要求1所述的手动控制测试装置，其特征在于，所述面板(101)为铝制丝印加膜面板，并加有防水垫。

4.如权利要求1所述的手动控制测试装置，其特征在于，所述电源模块(110)的电路部分主要由滤波器、断路器、220VAC/48VDC电源模块、48VDC/5VDC直流模块和48VDC/24VDC直流模块组成。

5.如权利要求1所述的手动控制测试装置，其特征在于，所述选择器模块(111)的电路部分包括：用于指示选择器内部微动开关的状态的11个发光二极管D1～D11，用于手动选择接通十路通道中的一路的旋转开关SW6，用于控制电机和离合器电压通断的继电器K1，以及二极管D26和D27；其中：发光二极管D1～D10分别串联在十路通道中，发光二极管D11串联在48V电源电路中；二极管D26和选择器电机串联，二极管D27和离合器串联。

6.如权利要求1所述的手动控制测试装置，其特征在于，所述电动阀模块(112)的电路部分包括：用于指示电动阀的开和关状态的发光二极管D17和D18，用于控制该模块电源开和关操作的选择开关SW8，用于外接电流表的电流测量的选择开关SW9，用于控制电动阀的开和关操作的选择开关SW10，以及用于指示开和关之间状态的指示灯D25。

7.如权利要求1所述的手动控制测试装置，其特征在于，所述驱动机构模块(113)包括：用于控制驱动机构电机运行方式的继电器K3～K7，用于外接电流表测量主电路电流的选择开关SW4，用于控制继电器K3～K7线圈的选择开关SW1～SW3，用于指示状态的发光二极管D13～D15，电源总开关开关S1，以及卷轮电机的延时控制电路。