一种用于涉核场所应急排风装置的制作方法

本实用新型涉及涉核场所应急通排风技术领域，具体的说，是一种用于涉核场所应急排风装置。

背景技术：

在一些特殊的应用场合，如核电站、核能工厂中，由于用户对通排风系统的可靠性、可维护性、生存能力等指标的要求明显提高，排风机在运行过程中是不允许停机的，因此对系统中各组成部分的故障进行快速、准确诊断，并在此基础上，采取相应的控制策略以提高系统可靠性具有重大意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于设计出一种用于涉核场所应急排风装置，采用变频电路输出侧的接触器和工频旁路输出侧的接触器之间采用机械互锁的连接结构，使得当变频电路出现故障时，能够通过工频旁路进行供电，并保障变频电路无故障时工频旁路不会主动为待供电设备(排风机)进行供电。

当放射性场所变频器控制的排风机变频器突发故障后应急排风机由变频自动切换工频运行，待变频器故障恢复后重新由工频切换至变频运行。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种用于涉核场所应急排风装置，设置有变频器切换主电路、控制系统、可编程逻辑控制器及风机系统，所述控制系统连接可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器分别与变频器切换主电路及风机系统相连接，变频器切换主电路连接风机系统，在所述变频器切换主电路内变频器输出侧设置的接触器与工频旁路所设置的接触器之间机械互锁。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：在所述变频器切换主电路内设置有空气开关QR、变频器VF、热继电器KR、KM1接触器、KM2接触器、KM3接触器，所述空气开关QR的输出侧通过KM1接触器与变频器VF的输入侧相连接，变频器VF的输出侧通过KM2接触器与热继电器KR的输入侧相连接，热继电器KR的输出侧与风机系统相连接，空气开关 QR的输出侧还通过KM3接触器与KM2接触器的输出侧相连接，且KM3接触器与KM2接触器机械互锁，变频器VF与可编程逻辑控制器相连接。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述可编程逻辑控制器接收KM3接触器常开辅助接点信号作为工频状态信号，可编程逻辑控制器接收KM1接触器常开辅助接点与KM2接触器常开辅助接点串联后的信号作为变频状态信号。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：在所述风机系统内设置有电动风阀、传感器电路及排风机，电动风阀与排风机相连接，且电动风阀和传感器电路皆与可编程逻辑控制器相连接。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：还包括分别与可编程逻辑控制器、变频器VF、排风机及电动风阀相连接的安全保护系统。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述传感器电路包括分别与可编程逻辑控制器相连接的风压传感器及风量传感器。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：在所述控制系统内设置有主用工控计算机，所述可编程逻辑控制器与主用工控计算机相连接。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：在所述控制系统内还设置有与可编程逻辑控制器相连接的备用工控计算机，且主用工控计算机和备用工控计算机之间通过TCP/IP通信模式信息交互。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述控制系统与可编程逻辑控制器之间采用PPI通信模式进行信息交互。

进一步的为更好地实现本实用新型，特别采用下述设置结构：所述可编程逻辑控制器与风机系统和变频器VF之间采用RS485或RS232通信线进行信息交互；在设置时，可编程逻辑控制器通过RS485或RS232通信模式与风压传感器、风量传感器、变频器VF、电动风阀信息交互。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型采用变频电路输出侧的接触器和工频旁路输出侧的接触器之间采用机械互锁的连接结构，使得当变频电路出现故障时，能够通过工频旁路进行供电，并保障变频电路无故障时工频旁路不会主动为待供电设备(排风机)进行供电。

(2)本实用新型在使用时，当放射性场所变频器突发故障后变频切换至工频旁路运行，以及在工频旁路运行时对变频器故障的处理及修后自动切换至变频状态运行，对放射性场所科研生产有重要支撑保障作用。

(3)本实用新型通过变频与工频之间的切换控制，一旦变频器因故障而跳闸，先自动控制排风机的入口阀阀门开度，系统能够自动地切换为工频运行，使系统重新恢复运行；同样的，当变频器故障信号解除后，可重新将工频切换至变频运行。

(4)本实用新型由于涉核场所排风机在科研生产过程中是不允许停机的，在变频运行中，一旦变频器因故障而跳闸，本实用新型的应用能够自动地切换为工频运行。

(5)采用本实用新型，能够由变频切换至工频旁路运行，并实现了在工频旁路运行时对变频器故障的处理及修后自动切换至变频状态运行，确保了涉核场所科研生产的安全、经济、稳定的运行。

(6)采用本实用新型，实现变频切换至工频旁路运行，并实现了在工频旁路运行时对变频器故障的处理及修后自动切换至变频状态运行，确保了涉核场所科研生产的安全、经济、稳定的运行，具有较好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型所述变频器切换主电路图。

图3为本实用新型所述风机系统图。

图4为变频转工频逻辑图。

图5为工频转变频逻辑图。

其中，图中的附图标记为：1-空气开关QR、2-变频器VF、3-热继电器 KR、4-KM1接触器、5-KM2接触器、6-KM3接触器、7-排风机、8-电动风阀、9-风压传感器、10-风量传感器、11-主用工控计算机、12-备用工控计算机、13-可编程逻辑控制器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1：

本实用新型提出了一种用于涉核场所应急排风装置，采用变频电路输出侧的接触器和工频旁路输出侧的接触器之间采用机械互锁的连接结构，使得当变频电路出现故障时，能够通过工频旁路进行供电，并保障变频电路无故障时工频旁路不会主动为待供电设备(排风机)进行供电，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置结构：设置有变频器切换主电路、控制系统、可编程逻辑控制器13及风机系统，所述控制系统连接可编程逻辑控制器13，可编程逻辑控制器13分别与变频器切换主电路及风机系统相连接，变频器切换主电路连接风机系统，在所述变频器切换主电路内变频器输出侧设置的接触器与工频旁路所设置的接触器之间机械互锁。

在设计使用时，变频器VF2优选采用西门子MM430系列，MM430/440 具有3路数字量输出(继电器输出)功能在P0731、P0732、P0733定义，默认继电器1为故障输出(反逻辑)，变频器内部状态量52.3为故障输出，设置 P0731＝52.3即可采集变频器故障信号；当出现变频回路突发故障时，控制系统将通过可编程逻辑控制器13对变频器切换主电路进行控制，使得变频器切换主电路切换为工频旁路连接供电风机系统内的风机设备，在具体设置时，将变频器切换主电路内变频器输出侧设置的接触器与工频旁路所设置的接触器之间机械互锁设置，从而确保风机系统内的排风机只能单独在变频或工频模式下运行。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本实用新型，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置结构：在所述变频器切换主电路内设置有空气开关QR1、变频器VF2、热继电器KR3、KM1接触器4、KM2接触器5、KM3接触器6，所述空气开关QR1的输出侧通过KM1 接触器4与变频器VF2的输入侧相连接，变频器VF2的输出侧通过KM2接触器5与热继电器KR3的输入侧相连接，热继电器KR3的输出侧与风机系统相连接，空气开关QR1的输出侧还通过KM3接触器6与KM2接触器5的输出侧相连接，且KM3接触器6与KM2接触器5机械互锁，变频器VF2与可编程逻辑控制器13相连接。优选的，在空气开关QR1的输出侧与KM3接触器6 的输入侧之间还设置有中间继电器14。

在设计使用时，当处于变频器正常模式下工作时，电源经空气开关QR1、 KM1接触器4、变频器VF2、KM2接触器5、及热继电器KR3向风机系统内的排风机供电，而当变频器VF2突发故障时，PLC控制器(可编程逻辑控制器13)采集变频器VF2故障信号，控制系统将旁路位置信号作为风机系统内排风机7的运行信号，参与所有相关的热工保护逻辑；同时断开变频支路的接触器(KM1接触器4、KM2接触器5)，接通旁路工频接触器(KM3接触器 6)，使得电源通过中间继电器14和KM3接触器6相风机系统内排风机7供电。

实施例3：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本实用新型，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置结构：所述可编程逻辑控制器13接收KM3接触器6常开辅助接点信号作为工频状态信号，可编程逻辑控制器13接收KM1接触器4常开辅助接点与KM2接触器5常开辅助接点串联后的信号作为变频状态信号。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本实用新型，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置结构：在所述风机系统内设置有电动风阀8、传感器电路及排风机7，电动风阀8与排风机7 相连接，且电动风阀8和传感器电路皆与可编程逻辑控制器13相连接。

所述可编程逻辑控制器13主要用于收集由传感器电路所检测的排风机7 风量、风压信息，收集排风机7运行状态信息，收集变频器VF2运行状态信息、故障状态信息，并联锁排风机及电动风阀8开度确保事故安全；同时上传采集的信号至控制系统内，控制系统负责监视及控制排风机7、电动风阀8运行状态；在使用时，当变频器故障退出切换至工频旁路时，为减少对放射性场所的影响，必须尽快关小相应电动风阀8阀门。

实施例5：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本实用新型，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置结构：还包括分别与可编程逻辑控制器13、变频器VF2、排风机7及电动风阀8相连接的安全保护系统；所述安全保护系统配合可编程逻辑控制器13、变频器VF2、排风机 7及电动风阀8，能够实现急停保护、安全监测、流量及压力报警保护、独立安全硬件连锁管理、各部件间逻辑控制安全管理。

实施例6：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本实用新型，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置结构：所述传感器电路包括分别与可编程逻辑控制器13相连接的风压传感器9及风量传感器 10，所述风压传感器9用于测试风管(优选测试排风机7出口侧风管)内的风压，风量传感器10用于测试风管(优选测试排风机7出口侧风管)内的风量。

实施例7：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本实用新型，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置结构：在所述控制系统内设置有主用工控计算机11所述可编程逻辑控制器13与主用工控计算机11相连接。

实施例8：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本实用新型，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置结构：在所述控制系统内还设置有与可编程逻辑控制器13相连接的备用工控计算机12，且主用工控计算机11和备用工控计算机12之间通过TCP/IP通信模式信息交互。

实施例9：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本实用新型，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置结构：所述控制系统与可编程逻辑控制器13之间采用PPI通信模式进行信息交互。

实施例10：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本实用新型，如图1、图2、图3所示，特别采用下述设置结构：所述可编程逻辑控制器13与风机系统和变频器VF2之间采用RS485或RS232通信线进行信息交互；在设置时，可编程逻辑控制器13通过RS485或RS232通信模式与风压传感器9、风量传感器10、变频器VF2、电动风阀8信息交互。

实施例11：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，如图1、图2、图3 所示，利用应急排风装置构建应急排风控制系统时，且分为3层，上层为操作及管理层，采用冗余控制策略，配备主用工控计算机11和备用工控计算机 12，监视及控制排风机风量、风压、电动风阀开度、运行状态、变频器故障状态，并联锁有关的排风机及电动风阀，变频器变频、工频联锁切换控制，确保事故安全；中层为主要由可编程逻辑控制器13所构成的核心控制层；底层为设备层，主要有变频器VF2、排风机7、电动风阀8、风压传感器9、风量传感器10构成。

当变频器VF2突发故障时，进行变频器工/变频切换，可以先对变频器 VF2和电动风阀8进行调整，满足预先设置好的条件，尽量减少变频器切换过程风量过大对放射性场所带来的影响。在进行变频转工频操作前，将在稳定出口风压的情况下逐渐关小电动风阀8，同时提高变频器VF2的运行频率，优选的在变频器运行频率大于48Hz(接近工频)时才进行切换操作。

如图4、图5所示，在进行工频转变频操作前，先在可编程逻辑控制器13 中将变频器VF2目标频率设为工频频率，以便在变频器切换至变频状态并自启动成功后能自动提速至工频频率。

当变频器VF2故障解除切换至变频回路时，为减少风量对放射性场所的影响，优选尽快关闭电动风阀8。

如图所示，同样以变频器VF2为例，通常情况下工频状态时电动风阀8阀门开度约为50％，而当阀门开度开启到80％左右时其通流特性已经与开度 100％相差无几。为了缩短变频器VF2故障切换至工频旁路时挡板自动关回时间，同时也为了防止挡板在端部可能发生的卡滞，变频状态时电动风阀8阀门开度固定在80％，变频器突发故障切换时触发排风机7风门动作条件，电动风阀8迅速按照可编程逻辑控制器(PLC)13中预先设定的参数关小到对应的开度(50％)，从而令变频器故障切换过程中出口风压变化更为平滑和稳定。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。