一种核电厂直流电动阀试验的便携式直流锂电池电源的制作方法

1.本实用新型属于阀门诊断试验技术领域，特别是涉及条件不具备时的阀门诊断试验研究技术领域。


背景技术：

2.对于核电厂，国内外执行机构力矩校验台因测量技术、设计结构和部分待测对象较重的原因，设备体积较大，不便于移动到现场测试。现有的诊断设备和执行机构校验台在没有正式电源、气源的支持下，无法驱动执行机构进行测试，造成工期拖延和额外运输检测费用。此外，ap/cap系列核电厂由蓄电池组为1e级电动阀供电，而电动阀的启动电流较大(最高的设计值为382a)，这就要求电源装置能够提供电动阀的启动电流，验证锂电池电源装置具备短时输出几十倍以上的放电能力。
3.当前ap1000三代核电现场使用的蓄电池进行阀门诊断试验和执行机构校验，电源装置及相关工器具均由国外供货。依据ap1000依托项目的调试经验，充分评估在建的cap1400 示范工程以及后续ap/cap系列核电厂的1e级电动阀设计特点，开展采用锂电池组的方式，来进行直流电动阀试验的便携式直流锂电池电源装置的国产化研究，以降低现场调试费用，有效避免在没有正式电源、气源的支持下，无法驱动执行机构进行测试，造成工期拖延和额外运输检测费用。
4.国内大部分核电厂,均通过蓄电池的形式进行ups电源供电，因蓄电池具备安全可靠、易维护、具备长期浮充的优点。但随着锂电池技术不断完善，其具备比蓄电池更优的特点，如电量高、体积小、寿命长、易存储等。因此，本电源装置保证安全可靠的基础上，采用新型锂电池技术对核电厂各种类型的电动阀进行不同等级的供电，并具备显示监测电动阀的运行电流电压的曲线。


技术实现要素：

5.为了克服现有蓄电池电源体积大、容量小、不可便携的特点，核电厂现场电动阀检修空间狭小导致试验无法进行，本实用新型为直流电动阀调试装置提供了一整套解决方案，可满足ap/cap系列核电厂直流电动阀的现场调试的要求。该锂电池电源，包括：锂电池组模块、锂电池数据采集模块、锂电池管理模块、锂电池升压模块、软件显示控制屏、锂电池充电机；
6.所述锂电池组模块通过多节电芯搭放在电芯槽中，激光焊接进行串联连接；
7.所述锂电池数据采集模块将所述锂电池组模块信息集中采集并存储；
8.所述锂电池管理模块将所述锂电池数据采集模块中的电池信息进行数据分析整理后通过can总线与所述软件显示控制屏进行通信；
9.所述电源通过所述锂电池升压模块调节直流220/250vdc，所述锂电池升压模块设置有控制阀门控制箱模块电源接口，由阀门控制箱从电池柜取电，并对直流电动阀进行控制；
10.所述锂电池充电机用于所述锂电池电源充电。
11.优选的，所述锂电池电源设置有散热风扇，所述散热风扇的散热孔采用网状出风孔方式以减小风阻。
12.优选的，所述锂电池组模块中的锂电池组之间采用专用的风量引流槽。
13.优选的，所述锂电池充电机内置热感应器件。
14.本设计相比于现有技术，有以下优势：
15.1)通过锂电池替代铅酸蓄电池的设计，既更环保，使用周期更长，又大大减轻了体积及重量，且能量密度大，可进行搬运携带。
16.2)解决了1e级直流电动阀因无正式直流电源无法驱动执行机构进行测试的问题。
17.3)阀门直流锂电池电源箱通过升压模块调节直流输出，能满足ap/cap系列核电厂的直流电动阀的电源需求。
18.4)阀门直流锂电池电源箱通过在线监视系统，在现场正式的监视系统不可用情况下，在试验时临时监控电池参数变化，可提高对试验的控制能力和减少试验人员工作量。
19.5)因现场1e级直流电动阀均为高启动转矩，全封闭式电机，无通风，仅采用自然冷却，按照设计要求1小时内运行时间不超过5分钟，因此阀门直流锂电池电源箱电量能满足完全足够支持单台，甚至多台阀门运行。但是同时仅能起一台阀门，节约人力成本和时间成本，缩短了调试周期，进而缩短整个项目工期。
附图说明
20.图1是阀门直流锂电池电源箱总体结构图；
21.图2是阀门直流锂电池电源箱控制原理示意图；
22.图3是阀门直流锂电池电源箱电池系统与外部输出连接示意图。
具体实施方式
23.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
24.如图1所示，阀门直流锂电池电源箱主要由锂电池组模块、锂电池数据采集模块、锂电池管理模块、锂电池升压模块、散热风扇、保护电路、外接操作显示屏、软件显示控制及供电部分组成。
25.阀门直流锂电池电源箱由磷酸铁锂电池组成，通过多节电芯搭放在电芯槽中，激光焊接进行串联连接，构建成一个统一系统进行供电。锂电池组，单组电芯工作电压为50v，持续输出电流50a,脉冲输出电流大于400a，且设备能具备便携式可移动性。对锂电池进行各种安全预防试验工作，比如针刺、挤压、加热、跌落、海水浸泡、低气压试验等外力或事故对锂电池造成损坏，且不会造成不爆炸、不起火。
26.bms管理系统主要由一个电池控制单元、电池集成管理模块、显示屏，分流器、线束等配件组成，电池集成管理模块可单独采集并管理一个32串电池加一个48串电池。bms 管理系统实时获得电池采样信息，包括单体。直流电动阀工作时，biu通过can总线与软件显示控制屏等设备通信，对电池组的状态信息、功率、soc等进行显示，如图2所示。
27.保护电路会实时监测当前运行状况，当出现相应故障时根据保护控制策略做出相
应的保护动作，保证电池组不漏液、不冒烟、不起火。设有：1)过充电保护；2)过放电保护； 3)过流保护；4)过温保护；5)充电时间过长保护；6)急停保护；7)短路保护；8)电池反接保护；9)接地保护；10)can通信保护。
28.阀门直流锂电池电源通过升压模块，该模块进行直流220/250vdc的调节，从而满足设备需求，同时留有控制阀门控制箱模块电源接口，由阀门控制箱从电池柜取电，并对直流电动阀进行控制，如图3所示。
29.配置散热风扇，散热风机与锂电池组之间采用专用的风量引流槽，可将散热风机的有效散热效率提高20％左右，散热孔采用网状出风孔方式以减小风阻。
30.配置3.3kw充电机，专用于锂电池电源充电具有效率高、体积小、高稳定度、寿命长等优点，全灌封工艺具有高达ip67的防护等级可在短时浸水工况下安全工作、高可靠、保护功能齐全等特点。充电机内置热感应器件，能在-35℃-+85℃条件下可靠工作。
31.通过阀门直流锂电池电源箱最大可输出电流400a(持续时间1s)，持续输出电流50a，底座安装滑轮可根据现场进行移动，满足锂电池输出180v-198v，锂电池升压模块进行调节，稳定输出220v或250v，储存电量10kwh,可满足单台直流电动阀调试。
32.通过充电机接入380vac电源，对锂电池电源装置进行充电。锂电池装置通过升压模块输出与阀门控制箱的输入侧接口，保证电源通过控制箱后，对电动阀进行供电，且电压稳定。此外，直流锂电池电源箱通过降压模块输出48v/24至控制箱电源测供电。
33.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本实用新型的举例说明，本实用新型也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本实用新型的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本实用新型的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本实用新型的范围内。