CN217590342U - 核电厂lls系统的柴油机组及其控制柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种核电厂LLS系统的柴油机组及其控制柜，该控制柜包括输入模块、功能模块及用于为所述功能模块供电的电源模块，所述电源模块包括：用于接入核电厂的380V交流电并将其转换成直流电的第一电源单元；用于提供24V直流电的第二电源单元；用于对所述第一电源单元及所述第二电源单元进行冗余解耦的冗余解耦单元；其中，所述第一电源单元包括依次连接的隔离变压器、整流器和稳压器。实施本实用新型的技术方案，提高了控制柜中电源回路可靠性，避免现场出现异常掉电的情况，从而提升了全厂失电工况下柴油机组应急启动的可靠性。

Description

核电厂LLS系统的柴油机组及其控制柜

技术领域

本实用新型涉及核电领域，尤其涉及一种核电厂LLS系统的柴油机组及其控制柜。

背景技术

在核电厂的LLS(备用电源)系统中，应急工况下会采用柴油发电机(例如TBD234V8型柴油发电机)给水压试验泵提供380V应急电源，以确保给主泵1号轴封供水，从而确保反应堆冷却剂系统的完整性。因柴油发电机起到核应急相关的作用，所以对其可靠性要求较高，而控制柜主要实现对柴油发电机起动、停止的控制，同时检测机组运行参数，指示机组运行状态，并对机组进行相应的调节，以及，在机组发生异常时，发出报警及保护动作，确保机组安全。但是，现有的控制柜在设备选型和功能设计存在诸多问题，其中最为明显的是经常出现异常掉电的故障，影响柴油发电机的可用性，进而严重影响水压试验泵的应急电源的安全可靠性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的控制柜易出现异常掉电故障的缺陷，提供一种核电厂LLS系统的柴油机组及其控制柜。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种控制柜，应用于核电厂LLS系统的柴油机组，所述控制柜包括输入模块、功能模块及用于为所述功能模块供电的电源模块，所述电源模块包括：

用于接入核电厂的380V交流电并将其转换成直流电的第一电源单元；

用于提供24V直流电的第二电源单元；

用于对所述第一电源单元及所述第二电源单元进行冗余解耦的冗余解耦单元；

其中，所述第一电源单元包括依次连接的隔离变压器、整流器和稳压器。

优选地，所述冗余解耦单元包括第一二极管及第二二极管，且所述第一二极管的正极连接所述第一电源单元的输出端，所述第二二极管的正极连接所述第二电源单元的输出端，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极相连接后再与所述功能模块的供电端连接。

优选地，所述第一电源单元还包括用于分别连接于所述整流器及所述稳压器的电池组。

优选地，所述功能模块包括冗余设计的PLC控制器。

优选地，所述功能模块还包括还包括用于输出柴油发电机运行信息、控制柜状态信息、报警信息的触摸屏，且所述触摸屏采用以太网并通过交换机与所述PLC控制器相连。

优选地，所述柴油机组包括主起动装置、备用起动装置，且所述主起动装置包括第一蓄电池及第一马达，所述备用起动装置包括第二蓄电池及第二马达；

所述输入模块包括用于供用户选择手动起动所述第一马达或所述第二马达的第一选择开关；

所述PLC控制器包括：第一或门、第一与门、第二与门、第三与门、第四与门、第五与门、第一非门、第二非门、第三非门、第四非门及第五非门，其中，所述第一或门的第一输入端输入第二马达手动起动信号，所述第一或门的第二输入端通过所述第一非门输入所述第一蓄电池的有电状态信号，所述第一或门的输出端连接所述第二与门的第一输入端，所述第二与门的第二输入端输入柴油发电机起动信号，所述第二与门的输出端连接所述第三与门的第一输入端，所述第三与门的第二输入端通过所述第三非门输入第一马达手动起动信号，所述第三与门的第三输入端输入第二蓄电池的有电状态信号，所述第三与门的输出端连接所述第五与门的第一输入端，所述第五与门的第二输入端通过所述第五非门连接所述第一与门的输出端，所述第五与门的输出端输出第二马达动作信号；

所述第一与门的第一输入端输入所述柴油发电机起动信号，所述第一与门的第二输入端通过所述第二非门输入第二马达手动起动信号，第一与门的第三输入端输入第一蓄电池的有电状态信号，所述第一与门的输出端连接所述第四与门的第一输入端，所述第四与门的第二输入端通过所述第四非门连接所述第三与门的输出端，所述第四与门的输出端输出第一马达动作信号。

优选地，所述功能模块还包括用于触发报警的中间继电器；

所述输入模块包括用于供用户输入急停信号的急停按钮，且所述急停按钮的第一端连接所述电源模块的供电正端，所述急停按钮的第二端通过柴油发电机上的电磁阀连接所述电源模块的供电负端，且所述中间节电器与所述电磁阀并联。

优选地，所述输入模块包括用于供用户选择就地模式或远控模式的第二选择开关，所述PLC控制器包括第六非门，而且，所述第二选择开关通过其中的一对触点向所述PLC控制器输入就地选择信号，所述第二选择开关通过所述一对触点及所述第六非门向所述PLC控制器输入远控选择信号。

本实用新型还构造一种核电厂LLS系统的柴油机组，包括柴油发电机，还包括以上所述的控制柜。

优选地，还包括：

与所述控制柜连接，且用于对柴油发电机的冷却水压力进行实时监测的冷却水压力变送器。

在本实用新型所提供的技术方案中，通过在电源模块中增加一路冗余的24VDC电源(第二电源单元)，并接入冗余解耦单元后与第一电源单元一并为功能模块供电，因此，提高了控制柜中电源回路可靠性，避免现场出现异常掉电的情况，从而提升了全厂失电工况下柴油机组应急启动的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是本实用新型控制柜实施例一的逻辑结构图；

图2是本实用新型控制柜中电源模块实施例一的逻辑结构图；

图3是本实用新型控制柜中功能模块实施例一的逻辑结构图；

图4是本实用新型控制柜中功能模块实施例二的逻辑结构图；

图5是本实用新型控制柜中功能模块实施例三的逻辑结构图；

图6是本实用新型控制柜中功能模块实施例四的逻辑结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型控制柜实施例一的逻辑结构图，该实施例的控制柜应用于核电厂LLS系统的柴油机组，且包括电源模块10、功能模块20及输入模块30，其中，电源模块10用于为功能模块20供电，功能模块例如包括控制器、中间继电器、调速器、显示屏等。

针对现有的控制柜由于电源回路可靠性差而导致现场经常出现异常掉电的情况，本实用新型对控制柜的电源模块进行改进，具体地，结合图2，改进后的电源模块包括：第一电源单元11、第二电源单元12和冗余解耦单元13，其中，第一电源单元11用于接入核电厂的380V交流电并将其转换成直流电，而且，该第一电源单元11可包括依次连接的隔离变压器111、整流器112和稳压器113；第二电源单元12用于提供24V直流电，例如，第二电源单元12可从核电厂上游的应急不间断电源上取电，该应急不间断电源可按照360W、15A进行配置，另外，可在控制柜中设置放置第二电源单元12的空位。冗余解耦单元13用于对第一电源单元11及第二电源单元12进行冗余解耦。

进一步地，第一电源单元11还可包括电池组114，该电池组114分别连接于整流器112及稳压器113。

进一步地，冗余解耦单元13包括第一二极管及第二二极管，且第一二极管的正极连接第一电源单元11的输出端，第二二极管的正极连接第二电源单元12的输出端，第一二极管的负极与第二二极管的负极相连接后再与功能模块20的供电端连接。

在该实施例的技术方案中，通过在电源模块中增加一路冗余的24VDC电源(第二电源单元)，并接入冗余解耦单元后与第一电源单元一并为功能模块供电，因此，提高了控制柜中电源回路可靠性，避免现场出现异常掉电的情况，从而提升了全厂失电工况下柴油机组应急启动的可靠性。

进一步地，可使用端子排分散隔开，使电源模块单独给每个功能模块供电，这样可避免整个供电回路紊乱。

进一步地，在一个可选实施例中，为了提高控制柜控制功能可靠性和稳定性，功能模块可包括冗余设计的PLC控制器，即，该PLC控制器包括双CPU，另外，功能模块还包括触摸屏，该触摸屏用于输出柴油发电机运行信息、控制柜状态信息、报警信息。

在一个具体应用中，可采用西门子S7-1500冗余系列S7-1515R-2PN+触摸屏的架构，S7-1500 PLC控制器与触摸屏之间采用工业以太网连接，并配置交换机，如图3所示。而且，PLC控制器的I/O单元配置如下：

3个AI单元，共计24个通道，用于接收现场4-20mA信号、热电偶信号和热电阻信号；

2个DI单元，共计64通道，用于接收设备或仪表开关量反馈信号；

1个DO模块，共计32通道，用于干接点信号输出。

而且，还可进一步对模拟量信号的处理进行以下优化：

1.电子调速器部分和电压继电器部分保持不变。电子调速器到执行器接线长度变化会引起线路电阻变化，现场安装时需记录改造前后线路电阻，以确认是否需调整电子调速器；

2.取消部分模拟量仪表(例如包括：报警仪、起动计数器、运行计时器、起动计时器、冷却水温度表、排气温度表、润滑油温度表、润滑油压力、转速表、蓄电池电压表)，相关信息(例如包括报警信息、柴油机组起动次数、柴油机组运行的总时间、柴油机组起动用时、柴油机冷却水出机温度、柴油机排气温度、润滑油滤清器前润滑油温度、润滑油滤清器后润滑油压力、柴油机当前转速、蓄电池电压)在触摸屏上显示；

3.超速保护模块和转速表换型为Braun GmbH的D224.11U1(LHP/Q用)。超速保护模块输出干接点(起机成功和超速)接入PLC控制器的I/O单元，转速表输出4-20mA信号(转速)接入PLC控制器的I/O单元；

4.蓄电池组电压监测和起动马达输出电压监测，通过电压监测模块将电压信号转化为4-20mA信号后接入PLC控制器的I/O单元。

在上述实施例中，通过对模拟量信号的处理进行优化，将非必要的模拟量信号处理均进行取消，并在触摸屏上进行显示，这样减少故障点。

LLS柴油机组的起动装置由蓄电池和马达组成，且LLS柴油机组设有两套独立的起动装置，两套装置一用一备。即，柴油机组包括主起动装置、备用起动装置，且该主起动装置包括第一蓄电池(1#蓄电池)及第一马达(1#起动马达)，该备用起动装置包括第二蓄电池(2#蓄电池)及第二马达(2#起动马达)。对于现有的起动装置，在1#蓄电池亏电时，2#起动马达可自动起动，但是，无法手动切到2#起动马达以验证其可用性。

基于此，在一个可选实施例中，控制柜的输入模块包括用于供用户选择起动第一马达或第二马达的第一选择开关。而且，如图4所示，控制柜的PLC控制器包括：第一或门U1、第一与门U2、第二与门U3、第三与门U4、第四与门U5、第五与门U6、第一非门U7、第二非门U8、第三非门U9、第四非门U10及第五非门U11，其中，第一或门U1的第一输入端输入第二马达手动起动信号(2#手动起动信号)，第一或门U1的第二输入端通过第一非门U7输入第一蓄电池的有电状态信号(1#蓄电池组有电)，第一或门U1的输出端连接第二与门U3的第一输入端，第二与门U3的第二输入端输入柴油发电机起动信号，第二与门U3的输出端连接第三与门U4的第一输入端，第三与门U4的第二输入端通过第三非门U9输入第一马达手动起动信号(1#手动起动信号)，第三与门U4的第三输入端输入第二蓄电池的有电状态信号(2#蓄电池组有电)，第三与门U4的输出端连接第五与门U6的第一输入端，第五与门U6的第二输入端通过第五非门U11连接第一与门U2的输出端，第五与门U6的输出端输出第二马达动作信号(2#起动马达动作)。第一与门U2的第一输入端输入柴油发电机起动信号，第一与门U2的第二输入端通过第二非门U8输入第二马达手动起动信号(2#手动起动信号)，第一与门U2的第三输入端输入第一蓄电池的有电状态信号(1#蓄电池有电)，第一与门U2的输出端连接第四与门U5的第一输入端，第四与门U5的第二输入端通过第四非门U10连接第三与门U4的输出端，第四与门U5的输出端输出第一马达动作信号(1#起动马达动作)。

在该实施例的技术方案中，通过增加第一选择开关006CC，并对1#/2#起动马达的控制逻辑进行修改，从而实现1#/2#起动马达切换的功能。当第一选择开关006CC处于“自动”位时，1#起动马达为主，2#起动马达为备，控制逻辑与改进前一致，在此不做赘述；当第一选择开关006CC处于“1#”位时，只能起动1#起动马达，2#起动马达被闭锁；当第一选择开关006CC处于“2#”位时，只能起动2#起动马达，1#起动马达被闭锁。最后还需说明的是，正常运行时第一选择开关006CC处于“自动”位，只有在需要验证马达可用性时才将其切到“1#”位或“2#”位。另外，还可在异常工况下手动干预，提升柴油机组起动的可靠性。

进一步地，在一个可选实施例中，功能模块还包括用于触发报警的中间继电器，输入模块还包括用于供用户输入急停信号的急停按钮。而且，如图5所示，急停按钮003TO的第一端连接电源模块的供电正端L+，急停按钮的第二端通过柴油发电机上的电磁阀S1连接电源模块的供电负端M，同时，中间节电器009XR与电磁阀S1并联。

在该实施例中，首先说明的是，现有控制柜上的紧急停机按钮设置两对触点，其中一对触点接入控制器的I/O模块，并通过控制器输出急停信号至中间继电器，该中间继电器的一对触点接入报警仪触发报警。紧急停机按钮的另外一对触点串入紧急停机电磁阀的控制回路，实现紧急停机，但是，在这种设置方式下，一旦控制器故障或掉电，紧急停机功能将无法实现。针对现有控制柜存在的上述问题，该实施例的技术方案取消了控制器输出的环节，通过硬接线方式直接将急停按钮003TO的一对触点串入电磁阀S1的控制回路，同时，将中间继电器009XR与该电磁阀并联设置，这样，当急停按钮003TO被用户触发时，电磁阀S1动作，从而实现紧急停机，同时，中间继电器009XR由于上电而触发报警，避免了因控制器故障而导致无法紧急停机的情况发生。

进一步地，在一个可选实施例中，输入模块还包括第二选择开关，该第二选择开关用于供用户选择就地模式或远控模式，而且，PLC控制器包括第六非门，而且，第二选择开关通过其中的一对触点向PLC控制器输入就地选择信号，第二选择开关通过一对触点及第六非门向PLC控制器输入远控选择信号。如图6所示，对于第二选择开关001CC，只使用其一对触点，例如，仅使用其中的一对触点3-4，另一对触点1-2悬空，不使用。这样，触点3-4闭合可代表输入了就地选择信号，触点3、4断开可代表输入了远控选择信号。

在该实施例中，首先说明的是，现有控制柜上的第二选择开关共有四对触点1-2、3-4、5-6、7-8，其中，触点7-8用于对就地控制继电器进行控制，触点5-6用于远控继电器进行开关控制，触点1-2、3-4分别用于控制器控制及显示控制，而且，触点1-2、3-4与触点7-8联动。但是，这样有可能出现“双零”故障(即，出现非就地起动也非远控起动的状况)，例如，运行人员将第二选择开关置“就地”位，即，触点7-8、1-2、3-4正常情况下应该是闭合的，假如触点7-8因故障未进行闭合，但控制器收到“就地”位信号反馈，会向起动装置发送开启指令，但是，柴油发电机由于触点7-8故障并不能按预期起动。针对现有控制柜存在的上述问题，该实施例的技术方案，对第二选择开关采用单点输入，而且，相反位置取非，从而避免出现双零故障。

本实用新型还构造一种核电厂LLS系统的柴油机组，该柴油机组包括柴油发电机及控制柜，其中，控制柜的逻辑结构可参照前文所述，在此不做赘述。

进一步地，本实用新型的柴油机组还包括冷却水压力变送器，该冷却水压力变送器与所述控制柜连接，且用于对柴油发电机的冷却水压力进行实时监测。

最后，关于触摸屏，还需说明的是，其在PLC控制器的控制下可显示以下5类画面：总览、柜内设备状态、实时报警、历史记录、趋势图，其中，

关于总览界面，可显示柴油机总体状态，包括下列信息：机组状态；运行时间(机组转速达到650rpm开始计时，停机停止计时，不可清零)；起动时间(触发起动马达动作信号开始计时，转速达到1420rpm且出口电压＞340V停止计时，停机清零)；起机次数(起动马达动作1次计次增加1次，不可清零)；本次起动次数(起动马达动作1次计次增加1次，若计次达到3次后仍未起机成功，则此时应当触发报警，可清零)；发电机电压/电流/功率/出口开关状态；柴油机转速；冷却水温度/压力；润滑油温度/压力；排气温度；绕组温度；轴承温度；润滑油预供泵状态；冷却水加热器状态；防冷凝加热器状态。

关于柜内设备状态界面，可显示控制柜内部设备状态，包括下列信息：开关跳闸状态；选择开关状态；PLC设备状态。

关于实时报警界面，可显示实时报警。

关于历史记录界面，可显示历史报警信息、历史输入和输出信息，可记录50万条并循环更新。

关于趋势图界面，可记录重要信号和参数并绘制成曲线，包括下列信息：1#/2#起动马达输出电压；发电机电压；发电机电流；转速；润滑油压力/温度；冷却水压力、温度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种控制柜，应用于核电厂LLS系统的柴油机组，所述控制柜包括输入模块、功能模块及用于为所述功能模块供电的电源模块，其特征在于，所述电源模块包括：

用于接入核电厂的380V交流电并将其转换成直流电的第一电源单元；

用于提供24V直流电的第二电源单元；

用于对所述第一电源单元及所述第二电源单元进行冗余解耦的冗余解耦单元；

其中，所述第一电源单元包括依次连接的隔离变压器、整流器和稳压器。

2.根据权利要求1所述的控制柜，其特征在于，所述冗余解耦单元包括第一二极管及第二二极管，且所述第一二极管的正极连接所述第一电源单元的输出端，所述第二二极管的正极连接所述第二电源单元的输出端，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极相连接后再与所述功能模块的供电端连接。

3.根据权利要求1所述的控制柜，其特征在于，所述第一电源单元还包括用于分别连接于所述整流器及所述稳压器的电池组。

4.根据权利要求1所述的控制柜，其特征在于，所述功能模块包括冗余设计的PLC控制器。

5.根据权利要求4所述的控制柜，其特征在于，所述功能模块还包括还包括用于输出柴油发电机运行信息、控制柜状态信息、报警信息的触摸屏，且所述触摸屏采用以太网并通过交换机与所述PLC控制器相连。

6.根据权利要求4所述的控制柜，其特征在于，所述柴油机组包括主起动装置、备用起动装置，且所述主起动装置包括第一蓄电池及第一马达，所述备用起动装置包括第二蓄电池及第二马达；

所述输入模块包括用于供用户选择手动起动所述第一马达或所述第二马达的第一选择开关；

所述PLC控制器包括：第一或门(U1)、第一与门(U2)、第二与门(U3)、第三与门(U4)、第四与门(U5)、第五与门(U6)、第一非门(U7)、第二非门(U8)、第三非门(U9)、第四非门(U10)及第五非门(U11)，其中，所述第一或门(U1)的第一输入端输入第二马达手动起动信号，所述第一或门(U1)的第二输入端通过所述第一非门(U7)输入所述第一蓄电池的有电状态信号，所述第一或门(U1)的输出端连接所述第二与门(U3)的第一输入端，所述第二与门(U3)的第二输入端输入柴油发电机起动信号，所述第二与门(U3)的输出端连接所述第三与门(U4)的第一输入端，所述第三与门(U4)的第二输入端通过所述第三非门(U9)输入第一马达手动起动信号，所述第三与门(U4)的第三输入端输入第二蓄电池的有电状态信号，所述第三与门(U4)的输出端连接所述第五与门(U6)的第一输入端，所述第五与门(U6)的第二输入端通过所述第五非门(U11)连接所述第一与门(U2)的输出端，所述第五与门(U6)的输出端输出第二马达动作信号；

所述第一与门(U2)的第一输入端输入所述柴油发电机起动信号，所述第一与门(U2)的第二输入端通过所述第二非门(U8)输入第二马达手动起动信号，第一与门(U2)的第三输入端输入第一蓄电池的有电状态信号，所述第一与门(U2)的输出端连接所述第四与门(U5)的第一输入端，所述第四与门(U5)的第二输入端通过所述第四非门(U10)连接所述第三与门(U4)的输出端，所述第四与门(U5)的输出端输出第一马达动作信号。

7.根据权利要求1所述的控制柜，其特征在于，

所述功能模块还包括用于触发报警的中间继电器；

所述输入模块包括用于供用户输入急停信号的急停按钮，且所述急停按钮的第一端连接所述电源模块的供电正端，所述急停按钮的第二端通过柴油发电机上的电磁阀连接所述电源模块的供电负端，且所述中间继电器与所述电磁阀并联。

8.根据权利要求4所述的控制柜，其特征在于，所述输入模块包括用于供用户选择就地模式或远控模式的第二选择开关，所述PLC控制器包括第六非门，而且，所述第二选择开关通过其中的一对触点向所述PLC控制器输入就地选择信号，所述第二选择开关通过所述一对触点及所述第六非门向所述PLC控制器输入远控选择信号。

9.一种核电厂LLS系统的柴油机组，包括柴油发电机，其特征在于，还包括权利要求1-8任一项所述的控制柜。

10.根据权利要求9所述的核电厂LLS系统的柴油机组，其特征在于，还包括：

与所述控制柜连接，且用于对柴油发电机的冷却水压力进行实时监测的冷却水压力变送器。

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