[發明專利]1000MW反應堆冷卻劑泵小流量試驗臺測控系統

無效

• 申請號: 201310521385.1
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103558800A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 呂延光;張明;張宇東;徐堅;吳景鑫;張惠東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱電氣動力裝備有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05;F04B51/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：本發明涉及1000MW反應堆冷卻劑泵小流量試驗臺測控系統。

背景技術：用于壓水堆核電站二代加軸封型主泵（1000MW級、300MW級）的小流量模擬性能試驗。實現自主完成主泵性能全面檢驗及實驗的能力。由于核主泵小流量試驗是在高溫高壓下進行(設計溫度是350℃，設計壓力是17.3MPa)；試驗的介質是A級水；測試點多測試量大；操作界面達5個；試驗過程中要求現場無人職守。因此對于試驗臺測控系統的穩定性、可靠性、安全性有著嚴格的要求，對于測試用的各儀器儀表的材質精度、測試過程的智能性、大量信號的自動采集、電源及備用電源設備、控制軟件運行可靠性、系統的連鎖保護以及緊急停車等方面要求非常高。目前，國內有很多測試各種水泵的試驗臺，基本都是低溫低壓；對于水質的要求也不是很高。即使測量精度高，但是在試驗臺運行方面基本還是全程人工控制，在測試方面也是人工手動采集，且在系統的連鎖保護設計、一旦試驗臺斷電機組的保護技術等方面的考慮仍然存在不足。

發明的內容：本發明的目的是提供一種全面完整、高精度、智能采集的1000MW反應堆冷卻劑泵小流量試驗臺測控系統。本發明的技術方案為：1000MW核主泵小流量臺測控系統，將核主泵機組本身需要測量的各種傳感器信號和試驗臺信號（8）通過電纜線連接到現場的放置可編程邏輯控制器（簡稱PLC）信號采集板卡的現場控制柜CN04柜（1）和中央控制室放置美國國家儀器公司（NationalInstruments，簡稱NI）數采產品的控制柜CN03柜（2）；現場的CN04柜（1）又將采集來的信號通過光纖將傳遞到中央控制室放置PLC系統CPU的控制柜CN01柜（3），經過處理后，再經由第一路由器（9）和第二路由器（10）通過網線將信號傳至中央控制室的小流量試驗站的主控機（6）和服務器（7）；CN03柜里NI系統采集信號經處理后，也經由第三路由器（8）通過網線將信號傳至中央控制室的小流量試驗站的第一主控機（5）和第二主控機（6），試驗站第一主控機（5）和第二主控機（6）通過控制軟件實現對試驗站和主泵機組的各種信號采集和運行控制。

本發明控制軟件的設計平臺采用了美國AB公司的ControlLogix系統，軟件包括了數據采集、現場監控、設備控制以及核主泵13個連鎖保護控制設計等功能。

其硬件系統的主要技術參數及先進性是：

本發明主要有主控PLC、測試系統、安全保護系統三個部分，并結合手動操作平臺功能實現整體的試驗要求。在設計規劃上配置一套冗余的PLC控制系統，一套帶有獨立CPU的測試系統，以及一套三重用于的ESD緊急停車系統。

首先，主控PLC系統選用了美國ROCKWELL公司生產的ControlLogix系列產品。該系統為具有多進程的控制能力，能夠實現高速邏輯保護與高要求控制，及一般測控數據的不同控制速率的運算能力。考慮到整個機泵試驗系統為一個快速的控制環節，在系統規劃上采用主控制回路控制速率不低于30ms，邏輯保護算法運行不超過10ms，主要的參數采集與運算不超過20ms，一般的數據采集與運算不超過50ms的能力。完全能夠滿足試驗站多種試驗的要求與使用的需要。

通過采用冗余PLC控制系統，結合編程實現了整個測試過程的自動化，自動化程度高，測試流程可以靈活配置，程序界面友好，操作簡單。

其次，高精度高速的測試系統則采用了美國NI公司的產品。其具有獨立CPU的高速系統組成，其最快采集速度可以達到200KHz，最高采集精度可以達到24Bit，完全能夠滿足各種試驗的數據密度與精度要求。測試系統與軟件系統(計算機)采用100Mbps以太網的方式連接，保證運算數據傳輸的全面性，同時也可以提供多臺套的軟件系統同時進行數據記錄與協同運算分析。

由于采用了NI的產品，可實現測試核泵機組本體以及試驗站各設備及測試儀表的各種性能參數（電能參數、軸瓦溫度、繞組溫度、軸振動、軸位移、轉速以及流量、主管道壓力、主管道溫度等）同步測量功能，可準確計算出電機及泵的性能及效率。

其軟件系統的主要技術參數及先進性是：

畫面采用立體仿真方式設計，形象直觀的表現現場設備、管路與儀器。對現場設備運行具有高仿真畫面的特點。