一種核電站主泵轉速主備探測信號處理方法及裝置、機架與流程

2023-10-06 14:57:59 2

本發明涉及核電站，更具體地說，涉及一種核電站主泵轉速主備探測信號處理方法及裝置、機架。

背景技術：

核電站主泵是核電站非常重要的設備，其提供動能驅動一迴路冷卻劑對堆芯進行冷卻，主泵是否良好運轉，主泵轉速是泵運轉的重要參數，另外轉速信號參與了多個重要邏輯的運算，實現對堆芯的保護，所以一迴路主泵轉速信號是核電站非常重要的參數。在現有的核電站主泵轉速機架根據歷史使用經驗，主泵轉速備用信號在機架上對主信號存在幹擾，當備用信號異常時，會造成轉速信號工作異常，主要原因可能是spm1卡件(輸入卡件)電路設計存在問題或者是由於主備用信號在切換之前共地所導致。

其次，主泵轉速卡件太多，在工作過程中真正使用的卡件卻很少，單一卡件故障易導致轉速失效，且主備轉速信號通道之間不能實現獨立監測，目前的主備用信號只能處理一路信號，備用信號沒有獨立的硬體處理通道，且不能進行監視，若機架沒有存在主備用信號幹擾的問題，當備用信號故障的時候，不能及時的發現備用信號的故障，可能會導致當主信號異常的時候才發現備用信號也已經故障，造成主泵轉速信號完全失去監視，迫使機組停泵停堆進行檢修。

另外，由於主備用轉速信號沒有獨立的硬體處理通道，當處理卡件故障時，也將導致主泵轉速信號完全失去監視，使主泵轉速信號主備用設計功能失去意義。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種核電站主泵轉速主備探測信號處理方法及裝置、機架。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：構造一種核電站主泵轉速主備探測信號處理裝置，包括採集核電站主泵轉速以輸出主探測信號的主探頭以及採集所述核電站主泵轉速以輸出備探測信號的備用探頭，還包括用於接收所述主探測信號和所述備探測信號的輸入模塊、與所述輸入模塊連接對所述主探測信號和所述備探測信號進行傳輸的傳輸模塊、對所述主探測信號和所述備探測信號進行處理的信號處理模塊、連接在所述傳輸模塊與所述信號處理模塊之間的控制模塊、用於實時監測所述主探測信號和所述備探測信號並輸出控制信號的主控模塊；

所述傳輸模塊包括主傳輸通道和備傳輸通道，所述信號處理模塊包括主信號處理單元和備信號處理單元；所述主傳輸通道與所述備傳輸通道相互獨立、所述主信號處理單元與所述備信號處理單元相互獨立；

所述主控模塊與所述控制模塊連接，輸出控制信號控制所述控制模塊使所述主信號處理單元與所述主傳輸通道連接和/或使所述備信號處理單元與所述備傳輸通道連接，以實現所述主信號處理單元對所述主探測信號單獨處理輸出主電流信號、和/或所述備信號處理單元對所述備探測信號單獨處理輸出備電流信號。

在本發明所述的核電站主泵轉速主備探測信號處理裝置中，優選地，所述輸入模塊包括主接入埠和備接入埠，所述主接入埠與所述備接入埠之間相互獨立。

在本發明所述的核電站主泵轉速主備探測信號處理裝置中，優選地，所述控制模塊包括第一選擇開關和第二選擇開關，所述第一選擇開關和所述第二選擇開關根據所述控制信號連通所述主信號處理單元與所述主傳輸通道以將所述主探測信號傳輸至所述主信號處理單元；

和/或連通所述備信號處理單元與所述備傳輸通道以將所述備探測信號傳輸至所述備信號處理單元。

在本發明所述的核電站主泵轉速主備探測信號處理裝置中，優選地，所述控制模塊還包括測試模塊，用於接入外部測試信號或供外部進行測試。

在本發明所述的核電站主泵轉速主備探測信號處理裝置中，優選地，還包括與所述控制模塊連接的用於實現輸入開關信號和輸出開關信號進行隔離傳輸的隔離模塊。

在本發明所述的核電站主泵轉速主備探測信號處理裝置中，優選地，還包括與所述信號處理模塊連接的用於對所述信號處理模塊輸出的主電流信號和備電流信號進行單獨輸出的輸出模塊。

本發明還提供一種核電站主泵轉速機架，包括採集核電站主泵轉速以輸出主探測信號的主探頭以及採集所述核電站主泵轉速以輸出備探測信號的備用探頭，還包括：

用於接收所述主探測信號和所述備探測信號的輸入模塊、與所述輸入模塊連接對所述主探測信號和所述備探測信號進行傳輸的傳輸模塊、對所述主探測信號和所述備探測信號進行處理的信號處理模塊、連接在所述傳輸模塊與所述信號處理模塊之間的控制模塊、用於實時監測所述主探測信號和所述備探測信號並輸出控制信號的主控模塊；其中，

所述輸入模塊包括主接入埠和備接入埠，所述主接入埠與所述備接入埠之間相互獨立；

所述信號處理模塊包括主信號處理單元和備信號處理單元，所述主信號處理單元和所述備信號處理單元相互獨立；

所述傳輸模塊包括主傳輸通道和備傳輸通道，所述主傳輸通道與所述備傳輸通道相互獨立；

所述主控模塊與所述控制模塊連接，輸出控制信號控制所述控制模塊使所述主信號處理單元與所述主傳輸通道連接和/或使所述備信號處理單元與所述備傳輸通道連接，以實現所述主信號處理單元對所述主探測信號單獨處理輸出主電流信號、和/或所述備信號處理單元對所述備探測信號單獨處理輸出備電流信號；

所述控制模塊包括第一選擇開關、第二選擇開關、測試模塊，所述第一選擇開關和所述第二選擇開關根據所述控制信號連通所述主信號處理單元與所述主傳輸通道以將所述主探測信號傳輸至所述主信號處理單元；和/或連通所述備信號處理單元與所述備傳輸通道以將所述備探測信號傳輸至所述備信號處理單元；

所述測試模塊根據所述控制信號與所述第一選擇開關或所述第二選擇開關連接，以接入外部測試信號或供外部進行測試；

隔離傳輸模塊，與所述控制模塊連接，用於實現輸入開關信號和輸出開關信號進行隔離傳輸；

輸出模塊，分別與所述主信號處理單元、所述備信號處理單元、以及所述隔離傳輸模塊連接，輸出所述主電流信號、所述備電流信號、以及所述輸出開關信號。

本發明還提供一種核電站主泵轉速主備探測信號處理方法，包括以下步驟：

輸入模塊接收主探測信號和備探測信號，並將所述主探測信號和所述備探測信號傳輸至傳輸模塊；

所述傳輸模塊將所述主探測信號和所述備探測信號傳輸至控制模塊；其中，所述傳輸模塊包括主傳輸通道和備傳輸通道，所述主傳輸通道和所述備傳輸通道相互獨立；

主控模塊輸出控制信號至所述控制模塊，以控制所述控制模塊使所述主探測信號和所述備探測信號單獨傳輸至信號處理模塊；所述信號處理模塊包括主信號處理單元和備信號處理單元；

所述控制模塊根據所述控制信號連通所述主信號處理單元與所述主傳輸通道、以實現所述主信號處理單元對所述主探測信號進行單獨處理輸出主電流信號，和/或連通所述備信號處理單元與所述備傳輸通道、以實現所述備信號處理單元對所述備探測信號進行單獨處理輸出備電流信號。

在本發明所述的核電站主泵轉速主備探測信號處理方法中，優選地，所述輸入模塊包括主接入埠和備接入埠，所述主接入埠與所述備接入埠之間相互獨立。

在本發明所述的核電站主泵轉速主備探測信號處理方法中，優選地，所述控制模塊包括第一選擇開關和第二選擇開關，所述第一選擇開關和所述第二選擇開關根據所述控制信號連通所述主信號處理單元與所述主傳輸通道以將所述主探測信號傳輸至所述主信號處理單元；

和/或連通所述備信號處理單元與所述備傳輸通道以將所述備探測信號傳輸至所述備信號處理單元。

實施本發明的核電站主泵主備探測信號處理裝置，具有以下有益效果：可實現主泵轉速主備探測信號處理通道硬體的獨立監測，可消除主泵轉速主備探測信號之間的幹擾，有效減少了多餘卡件，簡化組成結構，降低機架的故障率，提高了核電站主泵轉速機架的可靠性，在硬體處理方面實現了冗餘備用，即當其中一路信號的處理出現問題時，可直接使用另外一路信號進行處理。

另外，本發明的主備探測信號處理裝置採用簡單、且獨立硬體設計，使得主備探測信號單獨管理及控制，克服了傳統主備探測信號共地接線的信號幹擾，及無法實時監測備探測信號的缺點。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發明核電站主泵轉速主備探測信號處理裝置實施例一的結構示意圖；

圖2是本發明核電站主泵轉速主備探測信號處理裝置實施例一的信號示意圖；

圖3是本發明核電站主泵轉速主備探測信號處理裝置控制模塊的結構示意圖。

具體實施方式

圖1是本發明核電站主泵轉速主備探測信號處理裝置實施例一的結構示意圖。該實施例的主備探測信號處理裝置對核電站主泵轉速進行探測並對所探測獲取的探測信號進行獨立處理和傳輸，即用於對核電站主泵轉速進行探測的主探頭及備用探頭所探測得到的探測信號進入核電站主泵轉速機架的處理器之前，主探頭輸出的主探測信號與備用探頭輸出的備探測信號相互獨立，且互不影響，各自在傳輸過程中不存在任何幹擾，解決了傳統機架主探頭與備用探頭共地時存在的幹擾問題。如圖1所示，本發明的主備探測信號處理裝置包括採集核電站主泵轉速以輸出主探測信號的主探頭以及採集所述核電站主泵轉速以輸出備探測信號的備用探頭，還包括輸入模塊10、傳輸模塊20、控制模塊30、信號處理模塊40、主控模塊(未圖示)。由主控模塊輸出控制信號控制控制模塊30，使傳輸模塊20與信號處理模塊40對應連接，以將主探測信號和/或備探測信號傳輸至信號處理模塊40，由信號處理模塊40對主探測信號和/或備探測信號進行單獨處理。

具體地，

主探頭(圖中未示出)，用於採集核電站主泵轉速並輸出相應的探測信號，即主探測信號，並通過相應的導線將主探測信號接入輸入模塊10。

備用探頭(圖中未示出)，用於採集核電站主泵轉速並輸出相應的探測信號，即備探測信號；並通過相應的導線將備探測信號接入輸入模塊10。可以理解地，備用探頭可與主探頭同時對核電站主泵轉速進行探測，且備用探頭與主探頭安裝在同一個主泵上。其所獲得的備探測信號原則上與主探測信號相同，也即通過備用探頭對主泵轉速進行同時並行探測，可在主探頭故障時作備用冗餘用。通過在同一個主泵上安裝兩個轉速探頭，只要有一個探頭的信號能夠處理，即可實現對這臺主泵轉速的監視。

輸入模塊10，分別與主探頭和備用探頭連接，通過輸入模塊10分別接入主探測信號和備探測信號。優選地，在該實施例中，輸入模塊10包括主接入埠和備接入埠，且主接入埠和備接入埠之間相互獨立。當主探測信號和備探測信號分別接入輸入模塊10時，由於主接入埠與備接入埠之間相互獨立，主探測信號的負端與備探測信號的負端不共地，因此，主探測信號與備探測信號之間相互獨立，消除相互之間的幹擾。

傳輸模塊20，與輸入模塊10連接，用於對主探測信號和備探測信號進行信號傳輸。作為選擇，傳輸模塊20包括主傳輸通道和備傳輸通道，主傳輸通道用於與輸入模塊10的主接入埠對應進行信號傳輸，備傳輸通道用於與輸入模塊10的備接入埠對應進行信號傳輸，且主傳輸通道與備傳輸通道相互獨立，兩者進行信號傳輸過程中，各自信號相互獨立，互不影響。

信號處理模塊40，與控制模塊30連接，用於分別對主探測信號和備探測信號進行單獨處理，將主探測信號和備探測信號轉換為相應的電流信號。作為選擇，信號處理模塊40包括主信號處理單元401和備信號處理單元402。

具體地，主信號處理單元401用於對主探測信號進行處理並轉換為相應的主電流信號。該實施例的主電流信號一般為4～20ma，通常4～20ma的電流信號是核電站dcs系統中各器件可進行正常運行的標準信號。當輸出的主電流信號為4ma時，對應地，主泵轉速為0；當輸出的主電流信號為20ma時，對應地，主泵轉速為1800rpm。也就是說，通過主探頭對主泵轉速的探測並經由主信號處理單元401對主探測信號進行處理輸出相應的主電流信號，通過電流信號與主泵轉速之間的對應關係可獲知主泵的實際轉速，進而可通過電流信號實現對主泵轉速的實時監測。

備信號處理單元402用於對備探測信號進行處理並轉換為相應的備電流信號。作為選擇，本發明的備信號處理單元402可採用與主信號處理單元401相同的處理器件，經備信號處理單元402處理輸出的備電流信號一般與主電流信號相同，即4～20ma。同理，備信號處理單元402輸出的備電流信號4～20ma即為主泵轉速的標誌信號。即當輸出的備電流信號為4ma時，主泵轉速為0；當輸出的備電流信號為20ma時，主泵轉速為1800rpm。也就是說，通過備探頭、備信號處理單元402也可實現對主泵轉速的探測，並可通過備信號處理單元402輸出的備電流信號實現對主泵轉速的實時監測。

優選地，主信號處理單元401與備信號處理單元402相互獨立，即主信號處理單元401與備信號處理單元402是兩個並行的器件，兩者之間互不影響，兩路信號可完成實現獨立的輸入輸出。例如，當其中任一個出現故障時，假設，主信號處理單元401故障，可通過備信號處理單元402完成對主泵轉速的探測處理，完成主泵轉速的監測功能，且在整個信號處理過程中，沒有遲滯或切換幹擾等問題。

進一步地，主信號處理單元401和備信號處理單元402還可將主探測信號或備探測信號轉換為相應的電壓信號，通常電壓信號為0～10v；該電壓信號與主泵轉速依次對應，即當輸出電壓為0v時，對應主泵轉速為0，當輸出電壓為10v時，對應主泵轉速為1800rpm。

控制模塊30，連接在傳輸模塊20與信號處理模塊30之間，根據控制信號選擇連通主傳輸通道與主信號處理單元401和/或連通備傳輸通道與備信號處理單元。作為選擇，在該實施例中，控制模塊30包括第一選擇開關301和第二選擇開關302。第一選擇開關301和第二選擇開關302根據控制信號連通主信號處理單元401與主傳輸通道，和/或連通備信號處理單元402與備傳輸通道。

進一步地，控制模塊30還包括測試模塊303，用於接入外部測試信號或供外部進行測試。

具體參閱圖3，圖3是本發明核電站主泵轉速主備探測信號處理裝置控制模塊30的結構示意圖。其中，signala相當於主探測信號，signalb相當於備探測信號，test即為測試模塊303接入的外部測試信號。通過第一選擇開關301和第二選擇開關302的不同選擇，可實現多種信號輸出的方式，如可輸出只輸出主探測信號或備探測信號、同時輸出主探測信號和備探測信號、或者輸出外部測試信號中的任意一種信號輸出模式。其具體的實現如下：

如圖3所示，當第一選擇開關301打到觸點1、第二選擇開關302斷開時，主信號處理單元401與主傳輸通道連接，主探測信號經主傳輸通道傳輸至主信號處理單元401，通過主信號處理單元401進行轉換處理輸出主電流信號(4～20ma)；當第一選擇開關301斷開，第二選擇開關302打到觸點2′時，備信號處理單元402與備傳輸通道連接，備探測信號經備傳輸通道傳輸至備信號處理單元402，通過備信號處理單元402進行轉換處理輸出備電流信號(4～20ma)；當第一選擇開關301打到觸點1，第二選擇開關302打到觸點2′時，主信號處理單元401與主傳輸通道連接，備信號處理單元402與備傳輸通道連接，主探測信號與備探測信號分別同時傳輸至主信號處理單元401和備信號處理單元402，同時輸出主電流信號(4～20ma)和備電流信號(4～20ma)；當第一選擇開關301打到觸點3或第二選擇開關打到觸點3′時，可接入外部測試信號，或供外部進行測試，例如，當第一選擇開關301打到觸點3時，可通過採用外部工具進行測試或加入外部信號，實現對主泵的定期測試。

主控模塊主要用於對主泵轉速的主備探測信號進行實時監測，進而實現對核電站主泵轉速的實時監測，並根據需求控制控制模塊30中的第一選擇開關301和第二選擇開關302進行相應的選通，以輸出相應的探測信號或測試信號。

優選地，該實施例核電站主泵轉速的主備探測信號處理裝置還可包括隔離傳輸模塊60、輸出模塊50。隔離傳輸模塊60連接在控制模塊30與輸出模塊50之間，主要用於對輸入開關信號和輸出開關信號進行隔離傳輸。輸出模塊50分別與隔離傳輸模塊60、信號處理模塊40連接，分別對主電流信號、備電流信號、或主信號處理單元401和備信號處理單元402輸出的電壓信號進行單獨輸出，且輸出模塊50還可預留輸出接口以作備用輸出接口。

具體地，本發明的核電站主泵轉速主備探測信號處理裝置的信號處理示如圖2，圖2是本發明核電站主泵轉速主備探測信號處理裝置實施例一的信號示意圖。如圖2所示，sensora為主探測信號、sensorb為備探測信號、spm16為輸入模塊10、spdm1為傳輸模塊20，sic6為控制模塊30，sic6中的a代表第一選擇開關301、sic6中的b代表第二選擇開關302，當sic6中的a打到1，b打到2′時，主探測信號和備探測信號可分別通過主傳輸通道和備傳輸通道傳輸至主信號處理單元401和備信號處理單元402中，分別通過主信號處理單元401和備信號處理單元402單獨對主探測信號、備探測信號進行信號處理，並各自輸出相應的電流信號或電壓信號。

本發明的核電站主泵轉速的主備探測信號處理裝置，通過對輸入模塊10的隔離設計、主信號處理單元401和備信號處理單元402的獨立設計，消除了轉速信號主備探測信號之間的幹擾，同時還可實現主泵轉速主備探測信號處理通道硬體的獨立監測，實現了硬體通道的備用功能，與傳統的相比，減少了多餘的卡件，降低了故障率，可靠性更高，可實現對主備探測信號的實時監測。

本發明還公開了一種核電站主泵轉速機架，該核電站主泵轉速機架包括採集核電站主泵轉速以輸出主探測信號的主探頭以及採集核電站主泵轉速以輸出備探測信號的備用探頭，還包括：

用於接收主探測信號和備探測信號的輸入模塊10、與輸入模塊10連接對主探測信號和備探測信號進行傳輸的傳輸模塊20、對主探測信號和備探測信號進行處理的信號處理模塊40、連接在傳輸模塊與信號處理模塊之間的控制模塊30、用於實時監測主探測信號和備探測信號並輸出控制信號的主控模塊；其中，

輸入模塊10包括主接入埠和備接入埠，主接入埠與備接入埠之間相互獨立；

信號處理模塊40包括主信號處理單元401和備信號處理單元402，主信號處理單元401和備信號處理單元402相互獨立；

傳輸模塊20包括主傳輸通道和備傳輸通道，主傳輸通道與備傳輸通道相互獨立；

主控模塊與控制模塊30連接，輸出控制信號控制控制模塊30使主信號處理單元401與主傳輸通道連接和/或使備信號處理單元402與備傳輸通道連接，以實現主信號處理單元401對主探測信號單獨處理輸出主電流信號、和/或備信號處理單元402對備探測信號單獨處理輸出備電流信號；

控制模塊30包括第一選擇開關301、第二選擇開關302、測試模塊303，第一選擇開關301和第二選擇開關302根據控制信號連通主信號處理單元401與主傳輸通道以將主探測信號傳輸至主信號處理單元401；和/或連通備信號處理單元402與備傳輸通道以將備探測信號傳輸至備信號處理單元402；

測試模塊303根據控制信號與第一選擇開關301或第二選擇開關302連接，以接入外部測試信號或供外部進行測試；

隔離傳輸模塊60，與控制模塊30連接，用於實現輸入開關信號和輸出開關信號進行隔離傳輸；

輸出模塊50，分別與主信號處理單元401、備信號處理單元402、以及隔離傳輸模塊60連接，輸出主電流信號、備電流信號、以及輸出開關信號。

本發明還提供了一種核電站主泵轉速主備探測信號處理方法，包括以下步驟：

輸入模塊10接收主探測信號和備探測信號，並將主探測信號和備探測信號傳輸至傳輸模塊20；

傳輸模塊20將主探測信號和備探測信號傳輸至控制模塊30；其中，傳輸模塊20包括主傳輸通道和備傳輸通道，主傳輸通道和備傳輸通道相互獨立；

主控模塊輸出控制信號至控制模塊30，以控制控制模塊30使主探測信號和備探測信號單獨傳輸至信號處理模塊40；信號處理模塊40包括主信號處理單元401和備信號處理單元402；

控制模塊30根據控制信號連通主信號處理單元401與主傳輸通道、以實現主信號處理單元401對主探測信號進行單獨處理輸出主電流信號，和/或連通備信號處理單元402與備傳輸通道、以實現備信號處理單元402對備探測信號進行單獨處理輸出備電流信號。

作為選擇，輸入模塊10包括主接入埠和備接入埠，主接入埠與備接入埠之間相互獨立。

進一步地，控制模塊30包括第一選擇開關301和第二選擇開關302，第一選擇開關301和第二選擇開關302根據控制信號連通主信號處理單元401與主傳輸通道以將主探測信號傳輸至主信號處理單元401；

和/或連通備信號處理單元402與備傳輸通道以將備探測信號傳輸至備信號處理單元402。

本發明的主備探測信號處理方法可對主泵轉速的主備探測信號狀態實現實時監測。

可以理解地，該實施例的主備探測信號處理方法可在上述主備探測信號處理裝置上實現。

以上實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據此實施，並不能限制本發明的保護範圍。凡跟本發明權利要求範圍所做的均等變化與修飾，均應屬於本發明權利要求的涵蓋範圍。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。