[發(fā)明專利]用于主冷卻劑泵的螺桿型磁阻傳感器及其測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010310509.1
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111308117A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設計）人: 劉俊;田露;陶宇杰;周廣靈;劉桂興;胡恒清;楊芹;胡乾隆;王紅偉;吳科科;吳磊;黃彪
• 申請（專利權）人: 江蘇利核儀控技術有限公司;中核核電運行管理有限公司
• 主分類號: G01P3/488
• 分類號: G01P3/488;G01P1/02;G01P1/00
• 代理公司: 江陰市揚子專利代理事務所(普通合伙) 32309
• 代理人: 張曉斐

它包括傳感器本體，傳感器本體包括連接器和探頭，所述傳感器本體通過螺母固定在位于泵殼的支架上，所述連接器包括保護管、鎖緊套、橡膠圈和壓緊帽；壓緊帽嵌入鎖緊套中，橡膠圈嵌入保護管尾部，壓緊帽通過螺紋與保護管尾部相連，連接套套入保護管，通過螺紋與外殼相連；所述外殼內設有探頭、連接線、插座和絕緣子，連接線的一端與探頭連接，連接線另一端與插座連接，絕緣子通過螺紋與外殼連接，插座通過螺釘與絕緣子相連接，所述探頭、連接線、插座和絕緣子采用環(huán)氧灌封于外殼內。本發(fā)明采用端部安裝的螺桿型磁阻式測速傳感器，保證了主冷卻劑泵的安全運行；在發(fā)訊齒的端部增加了一個信號增強塊，保證傳感器能夠準確的接受到轉速發(fā)訊齒的轉速信號。

技術領域

本發(fā)明涉及旋轉機械轉速測量的技術領域，尤其涉及一種用于主冷卻劑泵的螺桿型磁阻傳感器及其測量方法。

背景技術

旋轉機械轉速測量是旋轉機械常規(guī)的監(jiān)視保護儀表，旋轉機械的轉速測量和控制是確保旋轉機械安全運行必須的監(jiān)測參數之一，如果發(fā)生轉速參數監(jiān)測失效，將可能造成旋轉機械的轉速失去控制，從而導致機組失速、超速甚至飛車，造成重大的設備損壞事故，所以通常的大型旋轉機械都安裝有轉速測量裝置，以監(jiān)測旋轉機械的轉速，當機組的轉速超過某個設定的轉速值時，轉速監(jiān)測儀表將發(fā)出超速信號，強迫機組停機，以確保機組的安全。通常的轉速測量方法：在旋轉機械的主軸上安裝一個測速齒輪盤（或者是凹槽、凸鍵），在轉速齒輪盤的徑向方向，安裝一個測速傳感器，將測速傳感器固定在旋轉機械的軸承座上。可以選擇的測速傳感器有：渦流式位移傳感器、磁阻式速度傳感器、霍爾傳感器、電感式傳感器、接近開關等等。傳感器感應旋轉機械的轉速電信號，經過轉速表的信號處理，實現轉速的測量和控制。

核電站中也使用了大量的旋轉機械，如各類泵軸泵組、各類大型電機等，所以也必須對其轉速參數進行監(jiān)測，確保旋轉機械的安全運行，防止旋轉機械超速，從而造成機組損壞。

核電站中使用的旋轉機械與普通旋轉機械的轉速測量有非常大的區(qū)別，由于這些旋轉機械安裝在核電站的安全殼內，其地理位置處在長期具有輻射照射的環(huán)境下，存在如γ射線、β射線、χ射線等外照射和氕、氘、氚等放射性漂浮物的內照射，還有許多非常復雜的放射性同位素存在。普通的傳感器在輻射環(huán)境下工作，會加速傳感器中元器件的老化，并造成傳感器的早期損壞，所以在輻射環(huán)境下使用的傳感器需要進行特殊設計，傳感器必須具備耐輻射的能力。在壓水堆核電站的反應堆主冷卻劑泵，因為其設備本身結構方面的原因，泵軸的主軸上不允許安裝一個測速齒輪盤、凹槽、凸鍵等測量附件，只能在主冷卻劑泵的主軸上安裝一個機械連桿式的金屬片，作為主冷卻劑泵轉速發(fā)訊裝置的發(fā)訊齒，由轉速傳感器接受發(fā)訊齒的位置信號，轉速傳感器將主冷卻劑泵轉速發(fā)訊齒位置的物理量轉換成電信號輸出。傳感器的輸出信號是脈沖信號，其脈沖信號的頻率反映了主冷卻劑泵的轉速大小，轉速測量裝置將轉速傳感器來的信號經過信號濾波放大、施密特觸發(fā)整形、脈沖計數等信號測量，準確地測量出主冷卻劑泵的轉速。

主冷卻劑泵是立式泵，其轉速測量常用的測量示意圖如圖1所示，其發(fā)訊齒的尺寸為：寬×厚×長＝4×2.5×20mm，當主冷卻劑泵旋轉時，帶動固定在泵軸上安裝的一個機械連桿式的主冷卻劑泵轉速發(fā)訊齒旋轉，當發(fā)訊齒經過馬蹄型的轉速傳感器的凹槽時，其傳感器的內部磁阻發(fā)生變化，從而使傳感器輸出轉速信號。其原理示意圖參見圖2，磁阻式傳感器由永久磁鐵（即磁鋼）、純鐵、感應線圈等組成。永久磁鐵建立一個恒定磁場，磁場通過純鐵（延長磁路）穿過感應線圈形成閉合磁路，轉速傳感器必須徑向安裝，正對著一個測速齒輪，此測速齒輪固定在泵軸的主軸上，當泵軸轉動時，當測速齒輪經過傳感器表面時，將改變磁力線在空間分布密度。當測速傳感器對著齒輪的齒谷時，測速傳感器此時處于高磁阻狀態(tài)，泵軸旋轉帶動齒輪旋轉，當測速傳感器對著齒輪的齒頂時，測速傳感器此時處于低磁阻狀態(tài)。磁力線在空間分布密度的變化，會改變傳感器內的磁通量，即可在測量線圈內產生感應交變電壓，電壓的幅度與安裝間隙以及線速度是單值函數，感應的交變信號頻率與齒輪的轉速同步。