一種核主泵定子屏蔽套裝配中PLC控制系統的製作方法

2023-10-18 14:47:19 3

本發明涉及一種核主泵定子屏蔽套裝配中PLC控制系統，適用於機械領域。

背景技術：

發展核能是解決當前不斷加劇的能源危機的有效途徑之一。我國為加快核發展步伐，引進了AP1000核電技術。

AP1000中帶屏蔽電機的屏蔽泵是整個核設備的心臟。AP100主泵是單級的離心式無密封屏蔽電動泵，主要由泵體和電機兩部分組成。主泵的水力部件(包括泵殼、葉輪、導葉以及進口導管等部件)直接安裝在電機單元上，中間沒有聯軸器，泵的承壓殼由泵殼、熱屏、定子外殼和定子蓋等組成川。在電機內部，定子繞組與轉子均套有屏蔽套，這對於防止定子鐵芯、定子繞組受到輸送液體的侵蝕起到關鍵作用。因此，其加工和裝配質量直接影響到核主泵正常運行，是核主泵中的關鍵部件之一。

定子屏蔽套的材料選用耐磨蝕的非磁性金屬哈氏合金HastelloyC-276，在完成屏蔽套板材下料剪切、卷板成形、焊接、矯形等幾個工序後，需進行定子屏蔽套的貼附安裝。定子屏蔽套具有超薄、大長徑比的特點，欲實現屏蔽套與定子之間的無隙塑性變形貼附難度極大，需要應用可控壓力反覆加壓，充分利用哈氏合金材料的塑性特性，才能精準實現無隙貼附。

技術實現要素：

本發明提出了一種核主泵定子屏蔽套裝配中PLC控制系統，該系統可靠性高、抗幹擾能力強、控制系統構成簡單、通用性強、編程簡單、使用、維護方便。體積小、重量輕、功耗低、PLC使用了半導體集成電路，尺寸小、重量輕、耗能低。

本發明所採用的技術方案是：所述控制系統的液壓控制系統由推制、充液、增壓三部分組成，分別完成定子與屏蔽套的密封、密封容腔內氣體的排出及液體充滿、脹形裝配這三道裝配工序。在推制部分中為了保證兩衝頭的位置同步性採用了分流閥5和比例電磁換向閥4，同時為了保證兩衝頭在特定位置鎖緊，採用了液控單向閥6,7。在充液部分中，為了防止油液的倒流，採用了第二單向閥12，為了排淨定子內原有氣體，採用了電磁閥19和第二節流閥20的組合。在增壓部分中為了獲得可控的高壓，採用了低壓泵與增壓器的組合來實現高壓的獲得，同時採用比例溢流閥14來完成對高壓的實時控制。具體的裝配流程如下:首先，第一齒輪泵1啟動，電磁鐵1DT得電，進而使油液通過第一單向閥3、比例電磁換向閥4的左位、分流閥5、液控單向閥6,7分別推動兩衝頭運動，完成定子與定子屏蔽套的密封。密封完成後，第一齒輪泵1停止工作，電磁鐵1DT失電，比例電磁換向閥4回到中位。隨後，第二齒輪泵10啟動，油液通過第二單向閥12進人已形成的密閉容腔，電磁鐵SDT得電，容腔內氣體通過電磁閥19左位、第二節流閥20排出。油液充滿容腔後，第二齒輪泵10停止工作，電磁鐵SDT失電，電磁閥19回到中位。最後，第三齒輪泵13啟動，油液通過電磁換向閥16左位、增壓器17，進人密閉容腔內，從而實現定子屏蔽套的無隙貼附。

脹形結束後，第三齒輪泵13停止工作，電磁鐵3DT失電，電磁換向閥16回到中位。隨後，電磁鐵SDT得電，電磁閥19左位接通，高壓液體通過電磁閥19、第二節流閥20排出。第一齒輪泵1啟動，電磁鐵2DT得電，油液通過第一單向閥3、比例電磁換向閥4的右位使衝頭回程，回程結束後，電磁鐵2DT失電，第一齒輪泵1停止工作，按停止按鈕結束整個裝配過程。

所述液壓系統的電控部分採用PLC、觸控螢幕、壓力變送器、位移傳感器進行控制，其中PLC為控制的主要執行部分，因此，PLC的選擇至關重要。

所述液壓裝置屬於採用三菱PLC進行控制，從三菱PLC的機型、容量、I/O模塊、特殊功能模塊、通信聯網能力等方面綜合考慮，基本模塊採用16輸入點，16繼電器輸出點的FX2N-32MR-D，特殊模塊採用兩路模擬量輸入電路和一路模擬量輸出電路，8位解析度的FXON-3A(2個)。其中壓力變送器採用量程0～30MPa，電流輸出的TEYB型變送器，位移傳感器採用電流輸出的LVDT高精度位移傳感器，比例溢流閥、比例換向閥均採用內含比例放大器，控制信號為0～10V的力士樂閥。特殊模塊分別連接在PLC的0號與1號位置上，根據壓力變送器、比例溢流閥、位移傳感器、比例換向閥的選擇，模擬量輸入電路均採用1號通道、4～20mA的電流輸入，模擬量輸出採用0～10V的電壓輸出。

本發明的有益效果是：可靠性高、抗幹擾能力強、控制系統構成簡單、通用性強、編程簡單、使用、維護方便。體積小、重量輕、功耗低、PLC使用了半導體集成電路，尺寸小、重量輕、耗能低。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的液壓系統原理圖。

圖2是本發明的控制系統接線圖。

圖3是本發明的系統流程圖。

圖中：1.第一齒輪泵；2.第一滋流閥；3.第一單向閥；4.比例電磁換向閥；5.分流閥；6.第一液控單向閥；7.第二液控單向閥；8.第一液壓缸；9.第二液壓缸；10.第二齒輪泵；11.第二溢流閥；12.第二單向閥；13.第三齒輪泵；14.比例滋流閥；15.第三單向閥；16.電磁換向閥；17.增壓器；18.第一節流閥；19.電磁閥；20.第二節流閥。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，控制系統的液壓控制系統由推制、充液、增壓三部分組成，分別完成定子與屏蔽套的密封、密封容腔內氣體的排出及液體充滿、脹形裝配這三道裝配工序。在推制部分中為了保證兩衝頭的位置同步性採用了分流閥5和比例電磁換向閥4，同時為了保證兩衝頭在特定位置鎖緊，採用了液控單向閥6,7。在充液部分中，為了防止油液的倒流，採用了第二單向閥12，為了排淨定子內原有氣體，採用了電磁閥19和第二節流閥20的組合。在增壓部分中為了獲得可控的高壓，採用了低壓泵與增壓器的組合來實現高壓的獲得，同時採用比例溢流閥14來完成對高壓的實時控制。具體的裝配流程如下:首先，第一齒輪泵1啟動，電磁鐵1DT得電，進而使油液通過第一單向閥3、比例電磁換向閥4的左位、分流閥5、液控單向閥6,7分別推動兩衝頭運動，完成定子與定子屏蔽套的密封。密封完成後，第一齒輪泵1停止工作，電磁鐵1DT失電，比例電磁換向閥4回到中位。隨後，第二齒輪泵10啟動，油液通過第二單向閥12進人已形成的密閉容腔，電磁鐵SDT得電，容腔內氣體通過電磁閥19左位、第二節流閥20排出。油液充滿容腔後，第二齒輪泵10停止工作，電磁鐵SDT失電，電磁閥19回到中位。最後，第三齒輪泵13啟動，油液通過電磁換向閥16左位、增壓器17，進人密閉容腔內，從而實現定子屏蔽套的無隙貼附。

脹形結束後，第三齒輪泵13停止工作，電磁鐵3DT失電，電磁換向閥16回到中位。隨後，電磁鐵SDT得電，電磁閥19左位接通，高壓液體通過電磁閥19、第二節流閥20排出。第一齒輪泵1啟動，電磁鐵2DT得電，油液通過第一單向閥3、比例電磁換向閥4的右位使衝頭回程，回程結束後，電磁鐵2DT失電，第一齒輪泵1停止工作，按停止按鈕結束整個裝配過程。

如圖3，液壓系統的電控部分採用PLC、觸控螢幕、壓力變送器、位移傳感器進行控制，其中PLC為控制的主要執行部分，因此，PLC的選擇至關重要。

控制系統中主要使用歐姆龍、西門子、三菱這三種型號的PLC，不同型號的PLC由於具有的結構不同，因此使用的場合也不同。歐姆龍PLC的程序代號很繁瑣，PLC編程結構很大，一般只能使用在重型機械的控制及要求穩點性能高的設備上;西門子PLC相對來說功能很強大，可操作性強，有相配套的伺服系統和組態軟體，但是價格相對來說比較昂貴，一般用在要求精密度較高的系統中;三菱PLC可以自帶電壓，性能比較穩定，程序代號比較簡單，具有靈活多變的系統配置適用於小型系統中。

液壓裝置屬於採用三菱PLC進行控制，從三菱PLC的機型、容量、I/O模塊、特殊功能模塊、通信聯網能力等方面綜合考慮，基本模塊採用16輸入點，16繼電器輸出點的FX2N-32MR-D，特殊模塊採用兩路模擬量輸入電路和一路模擬量輸出電路，8位解析度的FXON-3A(2個)。其中壓力變送器採用量程0～30MPa，電流輸出的TEYB型變送器，位移傳感器採用電流輸出的LVDT高精度位移傳感器，比例溢流閥、比例換向閥均採用內含比例放大器，控制信號為0～10V的力士樂閥。特殊模塊分別連接在PLC的0號與1號位置上，根據壓力變送器、比例溢流閥、位移傳感器、比例換向閥的選擇，模擬量輸入電路均採用1號通道、4～20mA的電流輸入，模擬量輸出採用0～10V的電壓輸出。