[發(fā)明專利]基于4攝氏度水特性的驅(qū)動(dòng)控制器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210259616.1
• 申請(qǐng)日: 2012-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN102789823A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周濤;鄒文重;蘇子威;劉夢(mèng)影;李云博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G21D3/04
• 分類號(hào): G21D3/04;G21C15/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核電站安全控制設(shè)備領(lǐng)域。特別涉及一種基于4攝氏度水特性的驅(qū)動(dòng)控制器及其控制方法。

背景技術(shù)

目前，常用的設(shè)備控制按其動(dòng)力源的不同，可分為氣動(dòng)、液壓傳動(dòng)和電動(dòng)控制。隨著機(jī)電一體化及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)在工業(yè)生產(chǎn)中表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)，越來越多地應(yīng)用到工業(yè)控制現(xiàn)場和民用自動(dòng)控制系統(tǒng)中。自動(dòng)控制指的是利用電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)或電磁驅(qū)動(dòng)等人力以外的方式，對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。其特點(diǎn)是：使用方便、安全；可以現(xiàn)場控制，也可以遠(yuǎn)距離控制；可以對(duì)單一設(shè)備進(jìn)行控制，也可以對(duì)多部設(shè)備進(jìn)行集中控制；可以進(jìn)行簡單的開關(guān)控制，也可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制；配合電子計(jì)算機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)程序化控制。由于有遠(yuǎn)距離控制的需要，一般都會(huì)有設(shè)備信號(hào)反饋—燈信號(hào)或4~20mA信號(hào)反饋，用以進(jìn)行設(shè)備控制。液壓控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是響應(yīng)較高，由于液壓控制系統(tǒng)額度壓力可以很高，因而執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸小、質(zhì)量也小；由于液體壓縮性液壓彈簧剛度高，因此液壓諧振頻率可以很高。液壓控制的缺點(diǎn)是實(shí)時(shí)性不佳。汽控有結(jié)構(gòu)小巧，安裝方便，適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。但適應(yīng)的環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度不宜過高。電動(dòng)控制與氣動(dòng)和液壓傳動(dòng)相比較，它具有動(dòng)作響應(yīng)速度快、工作效率高、調(diào)速性能好和操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。但其也存在不足：比如結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制精度不足，缺乏完善的故障診斷、報(bào)警和處理裝置。

本發(fā)明在一定程度上將液體和電動(dòng)控制結(jié)合起來，是一種新型的自動(dòng)化控制器。它是在系統(tǒng)異常情況下使用。因?yàn)檫@時(shí)系統(tǒng)或區(qū)域的外部動(dòng)力失去，造成設(shè)備控制失效，不能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。可以根據(jù)事故的進(jìn)展，通過此裝置，利用儲(chǔ)水箱內(nèi)水的體積變化，進(jìn)而控制設(shè)備，達(dá)到非能動(dòng)的控制能力。該裝置原理簡單，結(jié)構(gòu)簡約，對(duì)正負(fù)偏差能夠?qū)崿F(xiàn)同樣目標(biāo)控制，能實(shí)現(xiàn)非能動(dòng)特性，滿足單一故障準(zhǔn)則，靈敏性高，安全性高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是基于非能動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)而提出一種基于4攝氏度水特性的驅(qū)動(dòng)控制器及其控制方法，其特征在于，在儲(chǔ)水器1的一個(gè)壁上固定壓電轉(zhuǎn)化層2，壓電活塞3與壓電轉(zhuǎn)化層2連接，?壓電活塞3與信號(hào)放大器4、.驅(qū)動(dòng)控制器5、被控設(shè)備7和連桿6串聯(lián)成回路；

所述信號(hào)放大器4、驅(qū)動(dòng)控制器5及連桿6都置于一個(gè)暗箱內(nèi)，進(jìn)行整體化的處理，有利于標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)用。

所述儲(chǔ)水箱的材料為低熱阻的熱阻的材料，如傳統(tǒng)的銅、鋁或不銹鋼都具有良好的導(dǎo)熱性，另外新型材料導(dǎo)熱硅脂、低熱阻陶瓷、導(dǎo)熱石墨片導(dǎo)熱性也很好，在微型設(shè)備也用得較多，壁厚薄為1.5mm~6.5mm，這有利于液體感受外界的溫度變化。

所述的壓電轉(zhuǎn)化層的尺寸與壓電活塞的內(nèi)壁面大小一致，緊密結(jié)合在一起。

所述的信號(hào)放大器位于儲(chǔ)水箱的外部，用于將壓電轉(zhuǎn)化層產(chǎn)生的微弱電壓信號(hào)放大，使信號(hào)成為合適的控制信號(hào)。

所述的驅(qū)動(dòng)控制器連接于信號(hào)放大器的輸出，其作用在于當(dāng)接收到由于溫度變化所引起的壓電信號(hào)時(shí)則啟動(dòng)被控制設(shè)備，以保證系統(tǒng)的安全。

一種基于4攝氏度水特性的驅(qū)動(dòng)控制器的核電站安全控制方法，其特征在于，當(dāng)核電站系統(tǒng)非正常運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制器的儲(chǔ)水器1的壁面感受到環(huán)境溫度的變化，4度水密度變小并產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致壓電轉(zhuǎn)化層2產(chǎn)生電壓信號(hào)和推動(dòng)壓電活塞3，此時(shí)，一方面壓電活塞3將電壓信號(hào)傳輸給信號(hào)放大器4，電壓信號(hào)經(jīng)過信號(hào)放大器4處理后.?傳輸給驅(qū)動(dòng)控制器5，驅(qū)動(dòng)控制器5驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備7的執(zhí)行器，關(guān)閉或開啟被控設(shè)備7，以此系統(tǒng)的安全得到保護(hù)；另一方面壓電活塞3根據(jù)儲(chǔ)水箱1內(nèi)水的體積變化，推動(dòng)連桿6，連桿6作用于被控設(shè)備7的執(zhí)行器，產(chǎn)生力矩，進(jìn)而控制設(shè)備，達(dá)到非能動(dòng)的控制能力。

本發(fā)明的有益效果是利用4度的水在非正常運(yùn)行時(shí)被加熱或冷卻而產(chǎn)生體積變化，采用電信號(hào)控制和連桿機(jī)械推動(dòng)結(jié)合的兩個(gè)途徑控制被控設(shè)備的執(zhí)行器，達(dá)到非能動(dòng)的控制能力，可以有效的提高系統(tǒng)的安全性。

附圖說明

圖1為基于4攝氏度水特性的驅(qū)動(dòng)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出一種基于4攝氏度水特性的驅(qū)動(dòng)控制器及其控制方法。下面結(jié)合附圖予以說明。

在圖1所示的基于4攝氏度水特性的驅(qū)動(dòng)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖中，在儲(chǔ)水器1的一個(gè)壁上固定壓電轉(zhuǎn)化層2，壓電活塞3與壓電轉(zhuǎn)化層2連接，壓電轉(zhuǎn)化層的尺寸與壓電活塞的內(nèi)壁面大小一致，緊密結(jié)合在一起。?壓電活塞3與信號(hào)放大器4、.驅(qū)動(dòng)控制器5、被控設(shè)備7和連桿6串聯(lián)成回路。

本發(fā)明是利用偏離4攝氏度體積水變大原理的驅(qū)動(dòng)控制裝置。在儲(chǔ)水器1中裝入高純水，儲(chǔ)水器的尺寸為：10cm³~1000cm³，儲(chǔ)水箱的材料為低熱阻的熱阻的材料，如傳統(tǒng)的銅、鋁或不銹鋼都具有良好的導(dǎo)熱性，另外新型材料導(dǎo)熱硅脂、低熱阻陶瓷、導(dǎo)熱石墨片導(dǎo)熱性也很好，在微型設(shè)備也用得較多，壁厚薄為1.5mm~6.5mm，這有利于液體感受外界的溫度變化。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，4度水密度變小并產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致壓電轉(zhuǎn)化層2產(chǎn)生電壓信號(hào)和推動(dòng)壓電活塞3此時(shí)，一方面壓電活塞3將電壓信號(hào)傳輸給信號(hào)放大器4，電壓信號(hào)經(jīng)過信號(hào)放大器4處理后.?傳輸給驅(qū)動(dòng)控制器5，驅(qū)動(dòng)控制器5驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備7的執(zhí)行器，關(guān)閉或開啟被控設(shè)備7，所述的信號(hào)放大器位于儲(chǔ)水箱的外部，用于將壓電轉(zhuǎn)化層產(chǎn)生的微弱電壓信號(hào)放大，使信號(hào)成為合適的控制信號(hào)，以使系統(tǒng)的安全得到保護(hù)；另一方面壓電活塞3根據(jù)儲(chǔ)水箱1內(nèi)水的體積變化，推動(dòng)連桿6，連桿6用于被控設(shè)備7的執(zhí)行器，產(chǎn)生力矩，進(jìn)而控制設(shè)備，達(dá)到非能動(dòng)的控制能力可以有效的提高系統(tǒng)的安全性。