CN219758709U - 核电厂冷却水系统及其阶跃式调速电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了核电厂冷却水系统及其阶跃式调速电路，其电路用于根据海水温度调节辅助冷却水回路中的第一循环泵的转速，其电路包括：用于采集所述海水温度的温度采集模块；与所述温度采集模块电连接、用于比较所述海水温度与第一设定温度大小的第一比较模块；与所述温度采集模块电连接、用于比较所述海水温度与第二设定温度大小的第二比较模块；以及与所述第一比较模块和第二比较模块电连接、用于根据比较结果输出阶跃式转速调节信号的PLC阶跃调节模块；本实用新型使第一循环泵设置为与各温度分段对应的转速，可以避免第一循环泵转速不断变化，提高第一循环泵的工作稳定性，减小第一循环泵振动，对提高核电厂冷却水系统的可靠性起到积极作用。

Description

核电厂冷却水系统及其阶跃式调速电路

技术领域

本实用新型涉及核电设备技术领域，尤其涉及一种核电厂冷却水系统及其阶跃式调速电路。

背景技术

核电厂冷却水系统是用于对核电设备进行冷却的设备，其中，核电厂冷却水系统包括用于提供冷媒的辅助冷却水回路，而冷媒一般为海水。目前辅助冷却水回路中的循环泵转速一般根据海水的温度变化而实时变化的，导致相关控制设备工作频次高，使设备老化加快；海水的温度还会受洋流及季节影响，导致温度变化幅度大，因此导致循环泵的转速不断变化，不利于循环泵的稳定运行；而且循环泵还会因转速不停变化而振动加剧，提高设备损坏风险。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种核电厂冷却水系统及其阶跃式调速电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种阶跃式调速电路，用于根据海水温度调节辅助冷却水回路中的第一循环泵的转速，包括：

用于采集所述海水温度的温度采集模块；

与所述温度采集模块电连接、用于比较所述海水温度与第一设定温度大小的第一比较模块；

与所述温度采集模块电连接、用于比较所述海水温度与第二设定温度大小的第二比较模块；以及

与所述第一比较模块和第二比较模块电连接、用于根据比较结果输出阶跃式转速调节信号的PLC阶跃调节模块。

优选地，所述阶跃式调速电路还包括：

电连接在所述温度采集模块与第一比较模块之间、用于对所述第一设定温度进行延时的第一延时单元；

电连接在所述温度采集模块与第二比较模块之间、用于对所述第二设定温度进行延时的第二延时单元。

优选地，所述第一延时单元和第二延时单元分别包括前延时模块和后延时模块；

所述第一比较模块经所述第一延时单元包括的前延时模块和后延时模块电连接至所述PLC阶跃调节模块；

所述第二比较模块经所述第二延时单元包括的前延时模块和后延时模块电连接至所述PLC阶跃调节模块。

优选地，所述阶跃式调速电路还包括温度回差模块；所述温度采集模块通过所述温度回差模块电连接至所述第一比较模块和第二比较模块。

优选地，所述阶跃式调速电路还包括：

与所述PLC阶跃调节模块电连接、用于设置工作模式以及根据所述工作模式设置所述阶跃式转速调节信号的模式控制模块。

优选地，所述阶跃式调速电路还包括：

与所述模式控制模块电连接、用于根据所述第一循环泵的停运状态使能所述阶跃式转速调节信号的转速监控模块。

本实用新型还构造了一种核电厂冷却水系统，该系统包括：

本实用新型实施例提供的阶跃式调速电路；

与所述阶跃式调速电路电连接用于输送海水冷源的辅助冷却水回路；

用于输送待冷却热源的闭式冷却水回路；以及

与所述辅助冷却水回路、闭式冷却水回路连接、用于对所述海水冷源和待冷却热源进行热交换的换热装置。

优选地，所述辅助冷却水回路包括：海水过滤机构、电机、永磁调速器和第一循环泵；

所述海水过滤机构的输入端用于输入海水，所述海水过滤机构的输出端通过管路经所述第一循环泵连接至所述换热装置的冷源输入端；

所述电机经所述永磁调速器电连接至所述第一循环泵，所述永磁调速器还电连接所述阶跃式调速电路以接收所述阶跃式调速电路输出的阶跃式转速调节信号。

优选地，所述闭式冷却水回路包括热源循环接口、第二循环泵和总调节阀；

所述换热装置的热源输出端通过管路经所述热源循环接口和第二循环泵连接至所述换热装置的热源输入端，以形成热源循环环路，所述热源循环接口用于连接待冷却设备；

所述总调节阀通过管路并联连接在所述热源循环接口的两端。

优选地，所述换热装置包括若干换热器和若干与所述换热器对应的调节阀；

各调节阀的输入端通过管路连接所述第一循环泵，各调节阀的输出端通过管路与各所述换热器的冷源输入端一一对应连接，各所述换热器的冷源输出端用于排放换热后的海水；

各所述换热器的热源输入端互相连接后组成所述换热装置的热源输入端，各所述换热器的热源输出端互相连接后组成所述换热装置的热源输出端。

本实用新型具有以下有益效果：提供一种阶跃式调速电路；通过温度采集模块采集海水温度，然后利用第一比较模块使海水温度与第一设定温度进行比较、以及利用第二比较模块使海水温度与第二设定温度进行比较，以此确定海水温度所在的温度分段，最后通过PLC阶跃调节模块基于比较结果输出阶跃式转速调节信号；本实用新型通过将第一循环泵设置为与各温度分段对应的转速，不仅可以根据海水温度设置第一循环泵转速还可以更合理地利用海水降温，防止因季节及洋流的影响而导致冷却效果稳定性降低，还可以避免第一循环泵转速不断变化，提高第一循环泵的工作稳定性，减小第一循环泵振动，对提高核电厂冷却水系统的可靠性起到积极作用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一些实施例中阶跃式调速电路的电路结构图；

图2是本实用新型一些实施例中核电厂冷却水系统的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参考图1，是本实用新型一些实施例中阶跃式调速电路的电路结构图，该阶跃式调速电路适用于核电厂冷却水系统，该电路的具体作用是根据海水温度调节辅助冷却水回路中的第一循环泵的转速。如图1所示，该阶跃式调速电路包括：

用于采集海水温度的温度采集模块11；

与温度采集模块11电连接、用于比较海水温度与第一设定温度大小的第一比较模块12；

与温度采集模块11电连接、用于比较海水温度与第二设定温度大小的第二比较模块13；以及

与第一比较模块12和第二比较模块13电连接、用于根据比较结果输出阶跃式转速调节信号的PLC阶跃调节模块14。

在该实施例中，通过温度采集模块采集海水温度，然后利用第一比较模块12使海水温度与第一设定温度进行比较、以及利用第二比较模块13使海水温度与第二设定温度进行比较，以此确定海水温度所在的温度分段，最后通过PLC阶跃调节模块14基于比较结果输出阶跃式转速调节信号；本实用新型通过将第一循环泵设置为与各温度分段对应的转速，不仅可以根据海水温度设置第一循环泵转速还可以更合理地利用海水降温，防止因季节及洋流的影响而导致冷却效果稳定性降低，还可以避免第一循环泵转速不断变化，提高第一循环泵的工作稳定性，减小第一循环泵振动，对提高核电厂冷却水系统的可靠性起到积极作用。

具体地，温度分段包括：不大于第一设定温度的第一分段、在第一设定温度于第二设定温度之间的第二分段和不小于第二设定温度的第三分段。

在一些实施例中，温度采集模块11包括温度传感器。具体地，温度采集模块11设置在辅助冷却水回路2的海水进口处，将海水的实时温度转换为电信号形式的海水温度，以传输至第一比较模块12和第二比较模块13。作为选择，温度采集模块11还可以是其它形式的温度检测模块或工具，如温度变送器、温度测量仪等。

在一些实施例中，第一比较模块12和第二比较模块13分包括比较器，用于比较海水温度与对应设定温度(包括第一设定温度和第二设定温度)大小，从而根据比较结构输出相应的电平，如当海水温度大于第一或第二设定温度时，相应的比较器会输出高电平。作为选择，第一比较模块12和第二比较模块13还可以是现有技术在常用的电压比较模块或者PLC控制器内置的比较器模块等。可选地，第一设定温度为24℃，第二设定温度为20℃。

在一些实施例中，如图1所示，PLC阶跃调节模块14包括PLC控制器。其中，PLC控制器包括第一功能模块141和第二功能模块142。

具体地，第一功能模块141的Y端用于接收第一转速信号，第一功能模块141的N端用于接收第二转速信号，第一功能模块141的控制端电连接第二比较模块13的输出端，当海水温度大于第二设定温度时，第二比较模块13的输出端将输出高电平，此时第一功能模块141的控制端被置为高电平，那么，第一功能模块141的输出端将输出第一转速信号；反之若第一功能模块141的控制端为低电平，第一功能模块141的输出端将输出第二转速信号。第一功能模块141的输出端电连接第二功能模块142的N端，第二功能模块142的Y端用于接收第三转速信号，第二功能模块142的控制端电连接第一比较模块12的输出端，当海水温度大于第一设定温度时，第一比较模块12的输出端将输出高电平，此时第二功能模块142的控制端被置为高电平，第二功能模块142的输出端将输出第三转速信号，作为阶跃式转速调节信号；反之若第二功能模块142的控制端为低电平，第二功能模块142的输出端将输出第二功能模块142的Y端所对应输入的转速信号(第一或第二转速信号)，作为阶跃式转速调节信号。

在一些实施例中，如图1所示，该阶跃式调速电路还包括：电连接在温度采集模块11与第一比较模块12之间、用于对第一设定温度进行延时的第一延时单元15；以及电连接在温度采集模块11与第二比较模块13之间、用于对第二设定温度进行延时的第二延时单元16。

以第一比较模块12为例，若海水温度在相应的第一设定温度上下浮动时，第一比较模块12输出的电平信号会随之浮动(在高低电平间不停切换)，会引致PLC阶跃调节模块14输出的阶跃式转速调节信号持续变化，令第一循环泵的转速也随之持续变化，影响第一循环泵的稳定性。在该实施例中，第一延时单元15的作用是：对第一比较模块12输出的电平信号进行延时，可以有效防止第一比较模块12输出的电平信号频繁浮动，从而提高第一循环泵的稳定性。容易理解的，第二延时单元16的作用与第一延时单元15相仿，在此不再详细叙述。

在一些实施例中，第一延时单元15和第二延时单元16分别包括前延时模块561和后延时模块562。第一比较模块12经第一延时单元15包括的前延时模块561和后延时模块562电连接至PLC阶跃调节模块14；第二比较模块13经第二延时单元16包括的前延时模块561和后延时模块562电连接至PLC阶跃调节模块14。

在该实施例中，前延时模块561用于对输入信号进行延时翻转；以第一比较模块12为例，当第一比较模块12输出的电平有高电平转换为低电平时，在第一延时单元15包括的前延时模块561的作用下，该高电平会延时设定时间(如5秒)后才会转换为低电平。后延时模块562用于对对应的前延时模块561的输出信号进行延时；同样以第一比较模块12为例，若第一延时单元15包括的前延时模块561输出高电平时，在第一延时单元15包括的后延时模块562的作用下，该高电平时间会持续一定时间(如28800秒)后才能切换回低电平。容易理解的，在前延时模块561和后延时模块562的配合作用下，可以使第一比较模块12和第二比较模块13输出的电平信号在一定时间内保持为稳定值，这样，可以进一步防止第一循环泵转速持续变化，对提高第一循环泵的稳定性起到积极作用。

在一些实施例中，前延时模块561和后延时模块562分别可以是现有技术中常用的延时电路或计时器电路等。作为选择，前延时模块561和后延时模块562还可以是PLC控制器中内置的延时模块。

在一些实施例在，该阶跃式调速电路还包括用于对海水温度添加回差特性的温度回差模块17。温度采集模块11通过温度回差模块17电连接至第一比较模块12和第二比较模块13。

在该些实例中，通过温度回差模块17可以设置海水的实时温度在上行或下行变化过程中的温度滞后范围，以避免温度采集模块11输出的海水温度因干扰而抖动。在一些实施例中，温度回差模块17包括施密特触发器。作为选择，温度回差模块17还可以是现有技术中常用的回差电路或模块。可选地，温度回差模块17的回差值为3℃。

在一些实施例中，如图1所示，该阶跃式调速电路还包括：与PLC阶跃调节模块14电连接、用于设置工作模式以及根据工作模式设置阶跃式转速调节信号的模式控制模块18。

为了增加第一循环泵转速的调节灵活性，在一些实施例中，如图1所示，模式控制模块18包括人机交互单元182和第三功能模块181。人机交互单元182电连接第三功能模块181的N端和控制端，第三功能模块181的Y端电连接第二功能模块142的输出端。在该实施例中，用户可以根据需求设置阶跃式调速电路的工作模式，而工作模式包括自动工作模式和手动工作模式；在设置为自动工作模式时，第三功能模块181的控制端被置为高电平，第三功能模块181的输出端将输出第二功能模块142所输出的阶跃式转速调节信号；在设置为手动工作模式时，第三功能模块181的控制端被置为低电平，第三功能模块181的输出端将输出第三功能模块181的N端所输入的阶跃式转速调节信号，而用户可以根据需求设置第三功能模块181的N端所输入的阶跃式转速调节信号，以此实现自定义调节第一循环泵转速。

在一些实施例中，如图1所示，该阶跃式调速电路还包括：与模式控制模块18电连接、用于根据第一循环泵的停运状态使能阶跃式转速调节信号的转速监控模块19。

由于核电厂可能会因工作需要而停运第一循环泵，为了防止第一循环泵在要求停运后，阶跃式转速调节信号仍然作用，在一些实施例中，模式控制模块18包括第四功能模块。第四功能模块的Y端用于接收停运信号，第四功能模块的N端电连接第三功能模块181的输出端，第四功能模块的控制端用于接收用于表征第一循环泵运行状态的停运状态信号，当停运状态信号为底电平(对应为第一循环泵未停运的工况)，第四功能模块的输出端输出其N端所对应输入的阶跃式转速调节信号，当停运状态信号为高电平(对应为第一循环泵已停运的工况)，第四功能模块的输出端输出其Y端所对应输入的停运信号，从而使第一循环泵工作在相应的停运状态。

在一些实施例中，第三功能模块181和第四功能模块均可以是PLC控制器内置的功能模块。

如图2所示，本实用新型还构造了一种核电厂冷却水系统，该核电厂冷却水系统包括：

本实用新型实施例提供的阶跃式调速电路；

与阶跃式调速电路电连接用于输送海水冷源的辅助冷却水回路2；

用于输送待冷却热源的闭式冷却水回路3；以及

与辅助冷却水回路2、闭式冷却水回路3连接、用于对海水冷源和待冷却热源进行热交换的换热装置4。

在一些实施例中，如图2所示，辅助冷却水回路2包括：海水过滤机构21、电机22、永磁调速器23和第一循环泵24。海水过滤机构21的输入端用于输入海水，海水过滤机构21的输出端通过管路经第一循环泵24连接至换热装置4的冷源输入端；电机22经永磁调速器23电连接至第一循环泵24，永磁调速器23还电连接阶跃式调速电路以接收阶跃式调速电路输出的阶跃式转速调节信号。

在该实施例中，海水过滤机构21用于过滤海水，防止海水中的异物进入到第一循环泵24中而损坏泵；电机22与永磁调速器23柔性连接，用于为永磁调速器23提供动力；永磁调速器23可以根据阶跃式调速电路输出的阶跃式转速调节信号，调节其内部气隙的间距，从而调节第一循环泵24的转速及扭矩等参数。容易理解的，使用永磁调速器23调节第一循环泵24的转速可以显著减小第一循环泵24的振动，还有利于提高第一循环泵24转速控制的稳定性。

相应地，在阶跃式调速电路中的第一、第二和第三转速信号可以是控制永磁调速器23气隙位置的电信号，如第一转速信号可以将永磁调速器23的气隙设置为最大间距的20％，第二转速信号及停运信号可以将永磁调速器23的气隙设置为最小间距，第三转速信号及停运信号可以将永磁调速器23的气隙设置为最大间距。

在一些实施例中，如图2所示，闭式冷却水回路3包括热源循环接口31、第二循环泵32和总调节阀33。换热装置4的热源输出端通过管路经热源循环接口31和第二循环泵32连接至换热装置4的热源输入端，以形成热源循环环路，热源循环接口31用于连接待冷却设备；总调节阀33通过管路并联连接在热源循环接口31的两端。

在该实施例中，热源循环接口31用于连接待降温设备，通过传热介质(如水)将其工作时产生的热量传输至闭式冷却水回路3中；第二循环泵32用于为闭式冷却水回路3中的传热介质提供传输动力；总调节阀33用于控制热源循环接口31两端的旁路流量，可以通过控制旁路流量来控制热源循环接口31的传热介质流量，从而控制待降温设备与传热介质的换热效率。

在一些实施例中，如图2所示，换热装置4包括若干换热器41和若干与换热器41对应的调节阀42。各调节阀42的输入端通过管路连接第一循环泵24，各调节阀42的输出端通过管路与各换热器41的冷源输入端一一对应连接，各换热器41的冷源输出端用于排放换热后的海水；各换热器41的热源输入端互相连接后组成换热装置4的热源输入端，各换热器41的热源输出端互相连接后组成换热装置4的热源输出端。

在该实施例中，换热器用于将闭式冷却水回路3输入的热源(即传热介质)与辅助冷却水回路2输入的冷源(即海水)进行热交换，使热源降温，降温后的热源进入待降温设备后，会对待降温设备降温；调节阀42用于调节相应换热器41的流量，可以控制换热器41的换热效率。进一步地，换热器41可以是现有技术中常用的可以使冷源及热源进行热交换的换热装置或换热器。

在一些实施例在，总调节阀33和各调节阀42可以是现有技术中常用的调节阀。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本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，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种阶跃式调速电路，用于根据海水温度调节辅助冷却水回路中的第一循环泵的转速，其特征在于，包括：

用于采集所述海水温度的温度采集模块(11)；

与所述温度采集模块(11)电连接、用于比较所述海水温度与第一设定温度大小的第一比较模块(12)；

与所述温度采集模块(11)电连接、用于比较所述海水温度与第二设定温度大小的第二比较模块(13)；以及

与所述第一比较模块(12)和第二比较模块(13)电连接、用于根据比较结果输出阶跃式转速调节信号的PLC阶跃调节模块(14)。

2.根据权利要求1所述的阶跃式调速电路，其特征在于，还包括：

电连接在所述温度采集模块(11)与第一比较模块(12)之间、用于对所述第一设定温度进行延时的第一延时单元(15)；

电连接在所述温度采集模块(11)与第二比较模块(13)之间、用于对所述第二设定温度进行延时的第二延时单元(16)。

3.根据权利要求2所述的阶跃式调速电路，其特征在于，所述第一延时单元(15)和第二延时单元(16)分别包括前延时模块(561)和后延时模块(562)；

所述第一比较模块(12)经所述第一延时单元(15)包括的前延时模块(561)和后延时模块(562)电连接至所述PLC阶跃调节模块(14)；

所述第二比较模块(13)经所述第二延时单元(16)包括的前延时模块(561)和后延时模块(562)电连接至所述PLC阶跃调节模块(14)。

4.根据权利要求1所述的阶跃式调速电路，其特征在于，还包括温度回差模块(17)；所述温度采集模块(11)通过所述温度回差模块(17)电连接至所述第一比较模块(12)和第二比较模块(13)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的阶跃式调速电路，其特征在于，还包括：

与所述PLC阶跃调节模块(14)电连接、用于设置工作模式以及根据所述工作模式设置所述阶跃式转速调节信号的模式控制模块(18)。

6.根据权利要求5所述的阶跃式调速电路，其特征在于，还包括：

与所述模式控制模块(18)电连接、用于根据所述第一循环泵的停运状态使能所述阶跃式转速调节信号的转速监控模块(19)。

7.一种核电厂冷却水系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至6任一项所述的阶跃式调速电路；

与所述阶跃式调速电路电连接用于输送海水冷源的辅助冷却水回路(2)；

用于输送待冷却热源的闭式冷却水回路(3)；以及

与所述辅助冷却水回路(2)、闭式冷却水回路(3)连接、用于对所述海水冷源和待冷却热源进行热交换的换热装置(4)。

8.根据权利要求7所述的核电厂冷却水系统，其特征在于，所述辅助冷却水回路(2)包括：海水过滤机构(21)、电机(22)、永磁调速器(23)和第一循环泵(24)；

所述海水过滤机构(21)的输入端用于输入海水，所述海水过滤机构(21)的输出端通过管路经所述第一循环泵(24)连接至所述换热装置(4)的冷源输入端；

所述电机(22)经所述永磁调速器(23)电连接至所述第一循环泵(24)，所述永磁调速器(23)还电连接所述阶跃式调速电路以接收所述阶跃式调速电路输出的阶跃式转速调节信号。

9.根据权利要求8所述的核电厂冷却水系统，其特征在于，所述闭式冷却水回路(3)包括热源循环接口(31)、第二循环泵(32)和总调节阀(33)；

所述换热装置(4)的热源输出端通过管路经所述热源循环接口(31)和第二循环泵(32)连接至所述换热装置(4)的热源输入端，以形成热源循环环路，所述热源循环接口(31)用于连接待冷却设备；

所述总调节阀(33)通过管路并联连接在所述热源循环接口(31)的两端。

10.根据权利要求9所述的核电厂冷却水系统，其特征在于，所述换热装置(4)包括若干换热器(41)和若干与所述换热器(41)对应的调节阀(42)；

各调节阀(42)的输入端通过管路连接所述第一循环泵(24)，各调节阀(42)的输出端通过管路与各所述换热器(41)的冷源输入端一一对应连接，各所述换热器(41)的冷源输出端用于排放换热后的海水；

各所述换热器(41)的热源输入端互相连接后组成所述换热装置(4)的热源输入端，各所述换热器(41)的热源输出端互相连接后组成所述换热装置(4)的热源输出端。