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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den technischen Bereich der nuklearen Hauptpumpen und insbesondere auf eine nukleare Hauptpumpe mit einer Überdrehzahlschutzvorrichtung.
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Eine nukleare Hauptpumpe ist eine große Pumpe nuklearer Güteklasse und wird zur Zwangsumwälzung des Kühlmittels eines Kreislaufsystems eines Kernreaktors und zur Abfuhr der vom Reaktorkern erzeugten Wärme verwendet. Gegenwärtig löst die nukleare Hauptpumpe eines in Betrieb befindlichen Kernkraftwerks bei hohen Vibrationen und hoher Lagertemperatur automatisch ein Signal zum Abschalten der nuklearen Hauptpumpe aus, und die nukleare Hauptpumpe wird von der Stromversorgung getrennt. Die von der Stromversorgung getrennte nukleare Hauptpumpe stoppt in kurzer Zeit, um einen schwerwiegenderen Schaden an der Einrichtung zu verhindern, der durch den weiterlaufenden Betrieb der nuklearen Hauptpumpe verursacht werden würde und damit der sichere Betrieb der Kernkraft verhindert wird. Eine vorhandene nukleare Hauptpumpe hat jedoch keinen automatischen Schutzmechanismus, wenn die übliche Drehzahl der Pumpe überdreht wird. Das heißt, selbst wenn die vorhandene nukleare Hauptpumpe Überdrehzahl hat, kann sich die Pumpe noch so lange weiter drehen, bis der Betreiber manuell einen Pumpenstoppbefehl auslöst. Die Überdrehzahl der nuklearen Hauptpumpe beeinträchtigt den normalen Betrieb des Kernkraftwerks und beeinträchtigt somit den sicheren Betrieb der Kernkraft.
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Ausgehend von den obigen Ausführungen besteht ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung darin, eine nukleare Hauptpumpe bereitzustellen, welche die beschriebenen Nachteile überwindet.
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Um dieses Ziel zu erreichen, greift die vorliegende Erfindung technische Lösungen auf, die im Folgenden beschrieben werden.
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Die nukleare Hauptpumpe mit einer Überdrehzahlschutzstruktur umfasst einen Hauptpumpenkörper, ein Drehzahlerfassungsglied, einen Vorverstärker, ein Signalverarbeitungsglied, ein erstes Signalausgangsglied und eine Ausführungsbaugruppe. Der Hauptpumpenkörper ist elektrisch an eine Stromversorgung angeschlossen. Das Drehzahlerfassungsglied dient zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit des Hauptpumpenkörpers. Es wird festgestellt, dass der Hauptpumpenkörper eine Überdrehzahl aufweist, wenn die Drehzahl größer als eine voreingestellte Drehzahl ist. Der Vorverstärker ist elektrisch mit dem Drehzahlerfassungsglied verbunden und so konfiguriert, dass er die vom Drehzahlerfassungsglied erfasste Drehzahl in eine Wechselspannung umwandelt. Das Signalverarbeitungsglied ist elektrisch mit dem Vorverstärker verbunden, um die Wechselspannung in eine Impulsspannung oder einen Impulsstrom umzuwandeln. Das erste Signalausgangsglied ist elektrisch mit dem Signalverarbeitungsglied verbunden. Ein Ende der Ausführungsbaugruppe ist elektrisch mit dem ersten Signalausgangsglied verbunden. Das andere Ende der Ausführungsbaugruppe ist elektrisch mit einer Regelschleife verbunden. Die Ausführungsbaugruppe ist so konfiguriert, dass sie den Hauptpumpenkörper so steuert, dass er von der Stromversorgung getrennt wird, wenn der Hauptpumpenkörper Überdrehzahl hat.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Hauptpumpe wird, wenn die Drehzahl kleiner oder gleich der voreingestellten Drehzahl ist, festgestellt, dass der Hauptpumpenkörper keine Überdrehzahl aufweist, und die Ausführungsbaugruppe wird so konfiguriert, dass der normale Betrieb des Hauptpumpenkörpers nicht beeinträchtigt wird.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der Hauptpumpe sind mindestens zwei Drehzahlerfassungsglieder vorgesehen, wobei die mindestens zwei Drehzahlerfassungsglieder in Umfangsrichtung entlang des Hauptpumpenkörpers verteilt sind. Mindestens zwei Vorverstärker sind vorgesehen, wobei die mindestens zwei Drehzahlerfassungsglieder in einer Eins-zu-Eins-Korrepondenz mit den mindestens zwei Vorverstärkern stehen und die mindestens zwei Vorverstärker elektrisch mit dem Signalverarbeitungsglied verbunden sind.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der nuklearen Hauptpumpe enthält die nukleare Hauptpumpe außerdem ein logisches Operationsglied. Das logische Operationsglied befindet sich zwischen dem Signalverarbeitungsglied und dem ersten Signalausgangsglied. Das logische Operationsglied ist so konfiguriert, dass es bestimmt, dass der Hauptpumpenkörper eine Überdrehzahl aufweist, wenn Drehzahlerfassungsglieder in einer Anzahl, die größer oder gleich einer festgelegten Anzahl ist, feststellen, dass die Drehzahl größer als die voreingestellte Drehzahl ist.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der Nuklearhauptpumpe mit einer Überdrehzahl-Schutzstruktur ist das logische Operationsglied so konfiguriert, dass es bestimmt, dass der Nuklearhauptpumpenkörper keine Überdrehzahl aufweist, wenn Drehzahlerfassungsglieder in einer Anzahl, die kleiner als die eingestellte Anzahl ist, feststellen, dass die Drehzahl größer als die voreingestellte Drehzahl ist.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der nuklearen Hauptpumpe umfasst das Drehzahlerfassungsglied einen Drehgeschwindigkeitssensor bzw. Drehzahlsensor. Der Drehzahlsensor ist auf dem Hauptpumpenkörper angeordnet und elektrisch mit dem Vorverstärker verbunden.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der Hauptpumpe mit einer Überdrehzahlschutzvorrichtung liegt das Verhältnis der voreingestellten Drehzahl zur Nenndrehzahl des Hauptpumpenkörpers zwischen 1 und 1,25.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der nuklearen Hauptpumpe mit einer Überdrehzahl-Schutzstruktur enthält die nukleare Hauptpumpe außerdem ein zweites Signalausgangsglied, das elektrisch mit dem Signalverarbeitungsglied verbunden ist.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der nuklearen Hauptpumpe enthält die nukleare Hauptpumpe außerdem eine Anzeigeeinheit, die elektrisch mit dem zweiten Signalausgangsglied verbunden ist, um die Drehzahl des Gehäuses der nuklearen Hauptpumpe anzuzeigen.
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Die Hauptpumpe mit einer Überdrehzahlschutzvorrichtung erfasst die Drehzahl des Hauptpumpenkörpers durch das Drehzahlerfassungsglied. Das Signalverarbeitungsglied und das erste Signalausgangsglied wandeln ein Drehzahlsignal um und übertragen das umgewandelte Drehzahlsignal an die Ausführungsbaugruppe. Sobald die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Hauptpumpenkörpers größer als die voreingestellte Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl ist, wird festgestellt, dass der Hauptpumpenkörper mit Überdrehzahl läuft, und die Ausführungsbaugruppe steuert den Hauptpumpenkörper so, dass er von der Stromversorgung getrennt wird.
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Um technische Lösungen in der Ausführungsform der vorliegenden Neuerung besser zu veranschaulichen, wird im Folgenden die bei der Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Neuerung verwendete Zeichnung kurz erläutert. Die nachstehend beschriebene Zeichnung stellt nur eine Ausführungsform der vorliegenden Neuerung dar, und die Fachkreise können basierend auf dem Inhalt der Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform und der nachstehend beschriebenen Zeichnung andere Zeichnungen ohne erfinderisches zutun erhalten.
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1 ist eine schematische Darstellung einer nuklearen Hauptpumpe mit einem Überdrehzahlschutzaufbau nach einer Ausführungsform der vorliegenden Neuerung.
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Bei der Beschreibung der vorliegenden Neuerung ist zu beachten, dass die durch Begriffe wie „Mitte“, „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, „vertikal“, „horizontal“ und „innen“, „außen“ angedeuteten Orientierungs- oder Lagebeziehungen auf den in der Zeichnung dargestellten Orientierungs- oder Lagebeziehungen beruhen. Sie sollen die Beschreibung der vorliegenden Neuerung erleichtern und vereinfachen, sollen nicht darauf hinweisen oder implizieren, dass die genannte Vorrichtung oder Komponente eine bestimmte Ausrichtung hat und in einer bestimmten Ausrichtung konstruiert und betrieben wird, und sind daher nicht so auszulegen, dass sie die vorliegende Neuerung einschränken. Darüber hinaus dienen die Begriffe „erste“ und „zweite“ lediglich der Beschreibung und sind nicht so auszulegen, dass sie eine relative Bedeutung angeben oder implizieren. Zum Beispiel sind die Begriffe „erste Position“ und „zweite Position“ zwei verschiedene Positionen.
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Bei der Beschreibung der vorliegenden Neuerung ist zu beachten, dass die Begriffe „montiert“, „miteinander verbunden“ und „verbunden“, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben und begrenzt, in einem weiten Sinne auszulegen sind, z.B. als fest verbunden oder lösbar verbunden; mechanisch verbunden oder elektrisch verbunden; direkt verbunden oder indirekt über ein Zwischenmedium verbunden; oder intern aus zwei Elementen verbunden.
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Die vorliegende Ausführung sieht eine nukleare Hauptpumpe mit einer Überdrehzahlschutzstruktur vor. Wie in 1 dargestellt, besteht die nukleare Hauptpumpe mit einer Überdrehzahlschutzstruktur aus einem Hauptpumpenkörper 1, Drehgeschwindigkeitserfassungsgliedern bzw. Drehzahlerfassungsgliedern 2, Vorverstärkern 3, einem Signalverarbeitungsglied 4, einem ersten Signalausgangsglied 5 und einer Ausführungsbaugruppe 6. Der Hauptpumpenkörper 1 ist über einen Regelkreis elektrisch mit einer Stromversorgung verbunden. Der Regelkreis kann den Hauptpumpenkörper 1 an die Stromversorgung anschließen oder von ihr trennen. Die Drehzahlerfassungsglieder 2 werden zur Erfassung der Drehzahl des Hauptpumpenkörpers 1 verwendet, und es wird festgestellt, dass der Hauptpumpenkörper 1 überdreht ist, wenn die Drehzahl größer als eine voreingestellte Drehzahl ist. Die Vorverstärker 3 sind elektrisch mit den Drehzahlmessgliedern 2 verbunden und so konfiguriert, dass sie die Drehzahl in eine Wechselspannung umwandeln. Das Signalverarbeitungsglied 4 ist elektrisch mit den Vorverstärkern 3 verbunden, um die Wechselspannung in eine Impulsspannung, einen Impulsstrom oder andere Impulssignale umzuwandeln und die Anzahl der Impulssignale pro Zeiteinheit auszugeben. Das erste Signalausgangsglied 5 ist elektrisch mit dem Signalverarbeitungsglied 4 verbunden. Ein Ende der Ausführungsbaugruppe 6 ist elektrisch mit dem ersten Signalausgangsglied 5 verbunden. Das andere Ende der Ausführungsbaugruppe 6 ist elektrisch mit dem Regelkreis verbunden. Die Ausführungsbaugruppe 6 ist so konfiguriert, dass sie den Hauptpumpenkörper 1 von der Stromversorgung trennt, wenn sich der Hauptpumpenkörper 1 in einem Betriebszustand mit Überdrehzahl befindet, wodurch die kontinuierliche normale Drehung des Hauptpumpenkörpers 1 gestoppt wird. Wenn die Drehzahl kleiner oder gleich der voreingestellten Drehzahl ist, wird festgestellt, dass der Hauptpumpenkörper 1 keine Überdrehzahl hat. Die Ausführungsgruppe 6 ist so konfiguriert, dass sie nicht in den Betrieb des Hauptpumpenkörpers 1 eingreift, wenn der Hauptpumpenkörper 1 keine Überdrehzahl aufweist.
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Konkret kann die Ausführungsversammlung 6 ein Relais sein. Wenn der Hauptpumpenkörper 1 überdreht ist, steuert das Relais den Hauptpumpenkörper 1 so, dass er von der Stromversorgung getrennt wird, um die kontinuierliche normale Drehung des Hauptpumpenkörpers 1 zu stoppen. Wenn der Hauptpumpenkörper 1 nicht auf Überdrehzahl ist, nimmt das Relais keine Aktion vor, und der Hauptpumpenkörper 1 bleibt an die Stromversorgung angeschlossen, und der Hauptpumpenkörper 1 dreht sich normal.
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Insbesondere wenn das Signalverarbeitungsglied 4 die Wechselspannung in die Impulsspannung umwandelt, ist die Impulsspannung größer als 0 und kleiner als 10 V; wenn die Wechselspannung in den Impulsstrom umgewandelt wird, beträgt der Impulsstrom zwischen 4 mA und 20 mA. Das Signalverarbeitungsglied 4 kann auch ausgelagert vorliegen. Natürlich können in anderen Ausführungsformen die Impulsspannung oder der Impulsstrom andere Werte haben, die entsprechend den tatsächlichen Bedürfnissen eingestellt werden.
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Die Hauptpumpe mit einer Überdrehzahlschutzvorrichtung, die durch die vorliegende Ausführung offenbart wird, erfasst die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Hauptpumpenkörpers 1 durch die Drehzahlerfassungsglieder 2. Das Signalverarbeitungsglied 4 und das erste Signalausgangsglied 5 wandeln ein Drehzahlsignal um und übertragen das umgewandelte Drehzahlsignal an die Ausführungsbaugruppe 6. Sobald die Drehzahl des Hauptpumpenkörpers 1 größer als die voreingestellte Drehzahl ist, wird festgestellt, dass der Hauptpumpenkörper 1 überdreht ist, und die Ausführungsgruppe 6 steuert oder regelt den Hauptpumpenkörper so, dass er von der Stromversorgung getrennt wird, wodurch die kontinuierliche normale Drehung gestoppt wird. Das erste Signalausgangsglied 5 in der vorliegenden Ausführung kann ausgelagert sein, wird hier aber nicht noch einmal beschrieben.
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Zur Vermeidung des Phänomens, bei dem der Ausfall oder Fehler eines Drehzahlmessglieds 2 den Ausfall oder die Fehlfunktion der Schutzvorrichtung verursacht, wurden drei Drehzahlmessglieder 2 vorgesehen. Die drei Drehzahlmessglieder oder Drehzahlmessfühler 2 sind in Umfangsrichtung entlang des Hauptpumpenkörpers 1 verteilt. Drei Vorverstärker 3 sind vorgesehen. Die Drehgeschwindigkeitsdetektoren 2 stehen in eineindeutiger Übereinstimmung bzw. in einer Eins-zuEins-Korrespondenz mit den Vorverstärkern 3. Die drei Vorverstärker 3 sind elektrisch mit dem Signalverarbeitungsglied 4 verbunden.
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Wie in 1 dargestellt, enthält die nukleare Hauptpumpe mit einer Überdrehzahlschutzstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner ein logisches Operationsglied 7. Das logische Operationsglied 7 befindet sich zwischen dem Signalverarbeitungsglied 4 und dem ersten Signalausgangsglied 5. Das logische Operationsglied 7 ist so konfiguriert, dass es bestimmt, dass der Hauptpumpenkörper 1 eine Überdrehzahl aufweist, wenn zwei oder drei Drehzahlerfassungsglieder 2 feststellen, dass die Drehzahl größer als die voreingestellte Drehzahl ist. Die Logikschaltung 7 ist ferner so konfiguriert, dass sie feststellt, dass der Hauptpumpenkörper 1 keine Überdrehzahl aufweist, wenn zwei oder drei Drehzahlerfassungsglieder 2 feststellen, dass die Drehzahl kleiner oder gleich der voreingestellten Drehzahl ist. Konkret beträgt das Verhältnis der voreingestellten Drehzahl zur Nenndrehzahl des Hauptpumpenkörpers 1 1,25. In anderen Ausführungsformen kann das Verhältnis zwischen der voreingestellten Drehzahl und der Nenndrehzahl natürlich jeden beliebigen Wert zwischen 1 und 1,25 außer 1,25 oder andere Werte annehmen. Das Verhältnis wird entsprechend dem tatsächlichen Bedarf eingestellt.
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Natürlich ist in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Neuerung die Anzahl der Drehzahlerfassungsglieder 2 in der vorliegenden Ausführungsform nicht auf drei begrenzt, es können auch andere Anzahlen verwendet werden. Dementsprechend ist die Anzahl der Vorverstärker 3 gleich der Anzahl der Drehzahlmessglieder 2. Die Drehzahlerfassungsglieder 2 stehen in eineindeutiger Übereinstimmung mit den Vorverstärkern 3. Die Anzahl der Drehzahlmesser 2 und die Anzahl der Vorverstärker 3 werden nach dem tatsächlichen Bedarf eingestellt. Wenn Drehzahlerfassungsglieder in einer Anzahl, die größer als die eingestellte Anzahl ist, feststellen, dass die Drehzahl des Hauptpumpenkörpers 1 größer als die voreingestellte Drehzahl ist, wird festgestellt, dass der Hauptpumpenkörper 1 Überdrehzahl hat, und die Ausführungsbaugruppe 6 steuert oder regelt den Hauptpumpenkörper 1 so, dass er von der Stromversorgung getrennt wird, wodurch die kontinuierliche normale Drehung des Hauptpumpenkörpers 1 gestoppt wird. Wenn die Drehzahlerfassungsglieder 2 in einer Anzahl, die kleiner als die eingestellte Anzahl ist, feststellen, dass die Drehzahl des Hauptpumpenkörpers 1 größer als die voreingestellte Drehzahl ist, wird festgestellt, dass der Hauptpumpenkörper 1 keine Überdrehzahl hat und die Ausführungsgruppe 6 nicht in den laufenden Betrieb des Hauptpumpenkörper 1 eingreift, d.h. der Hauptpumpenkörper 1 dreht sich mit der vorherigen Drehzahl weiter. Die eingestellte Anzahl kann entsprechend der Anzahl der tatsächlich vorgesehenen Drehzahlerfassungsglieder 2 eingestellt werden. Wenn beispielsweise die Anzahl der Drehzahlerfassungsglieder 2 drei beträgt, kann die eingestellte Anzahl zwei betragen; wenn die Anzahl der Drehzahlerfassungsglieder 2 vier beträgt, kann die eingestellte Anzahl zwei betragen; wenn die Anzahl der Drehzahlerfassungsglieder 2 fünf beträgt, kann die eingestellte Anzahl drei betragen. Die festgelegte Anzahl wird entsprechend dem tatsächlichen Bedarf ausgewählt.
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Konkret handelt es sich bei den Drehzahlerfassungsgliedern 2 in der vorliegenden Ausführungsform um Drehzahlsensoren. Die Drehzahlsensoren sind auf dem Hauptpumpenkörper 1 angeordnet. Die Drehzahlsensoren sind elektrisch mit den Vorverstärkern 3 verbunden. Die Drehzahlsensoren können die Drehzahl des Hauptpumpenkörpers 1 erfassen.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst die nukleare Hauptpumpe mit einer Überdrehzahlschutzstruktur außerdem ein zweites Signalausgangsglied 8 und eine Anzeigeeinheit 9. Das zweite Signalausgangsglied 8 ist elektrisch mit dem Signalverarbeitungsglied 4 verbunden. Die Anzeigeeinheit 9 ist elektrisch mit dem zweiten Signalausgangsglied 8 verbunden, um anzuzeigen, ob der Hauptpumpenkörper 1 eine Überdrehzahl aufweist oder nicht, wodurch es für das Bedienungspersonal leicht ist, in Echtzeit zu überwachen, ob eine Überdrehzahl vorliegt oder nicht. Wenn ein vermuteter Überdrehzahlzustand auftritt und der automatische Schutz aufgrund eines Fehlers o.ä. nicht normal funktioniert, kann das Bedienungspersonal anhand der Informationen auf der Anzeigeeinheit 9 in Verbindung mit dem tatsächlichen Zustand feststellen, ob der Hauptpumpenkörper 1 Überdrehzahl hat oder nicht, um anschließend notwendige weitere, ggf. manuelle Schutzmaßnahmen zu ergreifen. Das zweite Signalausgangsglied 8 und die Anzeigeeinheit 9 in der vorliegenden Ausführungsform können ebenfalls ausgelagert sein.
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Die nukleare Hauptpumpe mit einem Überdrehzahlschutzstruktur kann die Echtzeit-Drehzahl des Hauptpumpengehäuses 1 für die Mitarbeiter von Kernkraftwerken bereitstellen. Bei Überdrehzahl des Hauptpumpengehäuses 1 bewirkt die Ausführungsbaugruppe 6 die Trennung des Hauptpumpengehäuses 1 von der Stromversorgung und stoppt dadurch die kontinuierliche Rotation des Hauptpumpengehäuses 1. Auf diese Weise wird der sichere Betrieb des Kernkraftwerks gewährleistet und gleichzeitig der durch manuelle Überwachung entstehende Druck auf das Bedienungspersonal reduziert.
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Es ist zu beachten, dass es sich hierbei lediglich um eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Neuerung handelt und die darin verwendeten technischen Grundsätze aufzeigt. Der Fachmann wird verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die hier beschriebene spezifische Ausführungsform beschränkt ist. Fachkundige Personen können verschiedene Änderungen, Anpassungen und Ersetzungen vornehmen, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen. Während also die vorliegende Neuerung durch die oben genannte Ausführungsform detailliert beschrieben wird, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt und kann gleichwertige Ausführungsformen enthalten, ohne vom Konzept der vorliegenden Neuerung abzuweichen. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird durch den Umfang der beigefügten Ansprüche bestimmt.
