一种核电站给水泵数字化调节速度的系统和方法

专利名称：一种核电站给水泵数字化调节速度的系统和方法
技术领域：
本发明涉及核电站数字化控制领域，尤其涉及一种核电站给水泵数字化调节速度 的系统和方法。
背景技术：
在核电站中，电动给水泵系统需保证蒸汽发生器的给水母管和蒸汽母管之间的压 差等于一个随负荷变化的整定值，以便维持给水流量控制系统调节阀前后差压近似恒定， 从而消除三台蒸汽发生器之间给水的耦合影响，满足蒸汽发生器的供水流量要求。泵的 速度调节过程将通过数字化控制系统(DataControl System, DCS)和可编程逻辑控制器 (Programmable Logic Controller, PLC)的逻辑处理共同完成。DCS根据核电站机组的运 行状态给出电动给水泵的控制方式，即自动控制或手动控制，并计算或由操作员手动给出 所需的转速值，发送至PLC。PLC主要是接收DCS发出的控制调节指令，对给水泵的液力耦 合器做出调节，实现给水泵的速度变化。DCS发出的指令分为两种，一种为模拟量调节信号 (由核岛侧给出)；另一种为数字量调节信号(由常规岛侧给出)，两种信号通过互相独立 的数字化调节模块发出指令，同时这两种数字化调节模块都设有手动调节和自动调节两种 状态。
在目前CPR1000核电站中电动给水泵转速控制的设计上，正常工况下控制指令的 产生是由核岛给水流量调节系统自动计算给出，或由核岛操作员手动给出转速定值进行控 制(模拟量调节)。同时在常规岛侧也设置了控制调节模块(开关量调节)，主要是在启 动、停运以及非正常工况调节过程中使用，由常规岛操作员负责操作，对应电动给水泵不同 工况下的转速控制要求以及目前调节模块的设置情况，就需要两名操作员配合完成速度调 节过程。
如图1所示，电动给水泵的速度调节在DCS中由两个调节模块实现，即核岛侧调节 模块(模拟量调节模块)和常规岛侧调节模块(数字量调节模块)。在DCS操作画面中两 个调节模块的操作分别对应了核岛操作员和常规岛操作员，且操作画面是独立分开的。电 动给水泵的调速过程是由两名操作员共同完成，但电动给水泵的运行方式是由常规岛侧操 作员进行控制，如核岛侧操作员此时需要核实电动给水泵的运行状态，就需要询问常规岛 侧操作员或调出有关的操作画面进行确认，同时在控制过程中容易产生人为操作失误的因 素，不利于机组的稳定运行。由于常规岛侧手动调节(RAISE/LOWER)可对给水泵速度进行 全范围的调节，可能会出现如下情况
当电动给水泵处于自动运行状态(AUTO)，即只接受模拟量控制信号，此时DCS发 出的指令又是手动定值(MANUAL-SETP0INT)，该定值由核岛操作员给出，由于手动定值站 每次只能给出一个转速值，要进行连续的调节就需要将电动给水泵运行状态从自动状态 (AUTO)切换至手动状态(MANUAL)，通过手动状态的速度连续增减(RAISE/LOWER)。如核岛 操作员将手动定值(MANUAL-SETP0工NT)设定在X rpm/min时，电动给水泵运行状态切换 至手动状态(MANUAL)，核岛操作员通知常规岛操作员对电动给水泵速度进行连续的手动调整，在结束连续调整后，电动给水泵目前速度已变化为Y rpm/min。此时电动给水泵可进行 自动设定值控制时，需要将状态切换至自动状态，同时设定值站也将切换至自动设定状态。 由于核岛侧的速度自动跟踪功能不能实现给水泵实际转速的跟踪，而仅仅只是跟踪手动定 值站给出的定值信息，在X的值不等于Y的值这种情况下，操作员可能因一时疏忽没有及时 将手动定制站信息进行修改，在切换的过程中可能出现有扰切换，如果X和Y值相差较大 时，电动给水泵将会出现较大的扰动，将不利于机组的稳定运行。发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的给水泵速度调节过程复杂以及操 作过程中由于人为因素易使运行状态切换时产生扰动的缺陷，提供了一种能简化操作过 程、能实现无扰切换的核电站给水泵数字化调节速度的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供了一种核电站给水泵数字化 调节速度的系统，所述系统包括集成调节模块、第一判断模块、可编程逻辑控制器，所述集 成调节模块包括自动单元和手动单元，所述自动单元包括自动调节子单元和自动定值子单 元，所述手动单元包括手动调节子单元和手动定值子单元，其中，
第一判断模块，用于判断接收的是自动调节指令或是操作员的手动调节指令；
自动调节子单元，用于根据所述第一判断模块的判断结果接收自动调节指令；
自动定值子单元，用于根据所述自动调节子单元接收的所述自动调节指令计算出 自动定值，并输出与所述自动定值相对应的第一模拟量信号；
手动调节子单元，用于根据所述第一判断模块的判断结果接收操作员的手动调节 指令；
手动定值子单元，用于在所述手动调节子单元接收的所述手动调节指令后，接收 设定的手动定值，并输出与所述手动定值相对应的第二模拟量信号；
可编程逻辑控制器，用于将所述第一模拟量信号或者所述第二模拟量信号转变为 驱动给水泵液力耦合器的驱动信号，以使其驱动给水泵的转速。
在本发明所述的核电站给水泵数字化调节速度的系统中，所述手动单元还包括手 动速度增减调节子单元，其中，
手动速度增减调节子单元，用于在所述手动调节子单元接收的手动调节指令后， 接收操作员输入的手动速度增减值，并输出与所述手动速度增减值相对应的开关量信号；
可编程逻辑控制器，还用于将所述开关量信号转变为驱动给水泵液力耦合器的驱 动信号，以使其驱动给水泵的转速。
在本发明所述的核电站给水泵数字化调节速度的系统中，所述集成调节模块还包 括
模拟量输出单元，用于输出所述自动定值和所述手动定值，以使将所述自动定值 和所述手动定值发送至所述可编程逻辑控制器。
在本发明所述的核电站给水泵数字化调节速度的系统中，所述系统还包括
速度显示模块，用于显示给水泵的当前速度值。
在本发明所述的核电站给水泵数字化调节速度的系统中，所述系统还包括
第二判断模块，用于判断是否反馈所述当前速度值；
自动跟踪模块，用于根据所述第二判断模块的判断结果将所述当前速度值反馈至 所述自动定值子单元；
所述自动定值子单元，还用于将所反馈的所述当前速度值作为自动定值调节的初 始值。
本发明还提供了一种核电站给水泵数字化调节速度的方法，所述方法包括以下步 骤
A.判断接收的是自动调节指令或是操作员的手动调节指令，若接收的是自动调节 指令，则执行步骤B，若接收的是操作员的手动调节指令，则执行步骤C ；
B.根据接收的所述自动调节指令计算出自动定值，并输出与所述自动定值相对应 的第一模拟量信号，直接跳转至步骤D ；
C.根据接收的所述手动调节指令接收设定的手动定值，并输出与所述手动定值相 对应的第二模拟量信号；
D.将所述第一模拟量信号或者所述第二模拟量信号转变为驱动给水泵液力耦合 器的驱动信号，以使其驱动给水泵的转速。
在本发明所述的核电站给水泵数字化调节速度的方法中，所述步骤C包括
Cl.判断所接收的是手动定值或是手动速度增减值，若是手动定值，则执行步骤 C2，若是手动速度增减值，则执行步骤C3 ；
C2.输出与所述手动定值相对应的第二模拟量信号，则转至步骤Dl ；
C3.输出与所述手动速度增减值相对应的开关量信号，则执行步骤D2 ；
所述步骤D包括
Dl.将所述第一模拟信号或者所述第二模拟量信号转变为驱动给水泵液力耦合器 的驱动信号，以使其驱动给水泵的转速；
D2.将所述开关量信号转变为驱动给水泵液力耦合器的驱动信号，以使其驱动给 水泵的转速。
在本发明所述的核电站给水泵数字化调节速度的方法中，所述步骤B还包括
输出所述自动定值；
所述步骤C还包括
输出所述手动定值。
在本发明所述的核电站给水泵数字化调节速度的方法中，在所述步骤D之后还包 括
E.显示给水泵的当前速度值。
在本发明所述的核电站给水泵数字化调节速度的方法中，在所述步骤E之后还包 括
Fl.判断是否反馈所述当前速度值；
F2.若接收的是手动调节指令时，则反馈所述当前速度值，并将所反馈的所述当前 速度值作为自动定值调节的初始值；
F3.若接收的是自动调节指令时，则不反馈所述当前速度值。
实施本发明的技术方案，通过在DCS中采用数字化的集成调节模块替换现有技术 中的核岛侧调节模块和常规岛侧模块，简化了核电站给水泵速度调节集成调节模块的功能，避免了操作过程中由于人为因素产生的扰动切换。


下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中
图1是本发明现有技术的实施例的结构示意图2是本发明核电站给水泵数字化调节速度的系统实施例一的结构示意图3是图2中集成调节模块100实施例二的结构示意图4是本发明核电站给水泵数字化调节速度的方法实施例一的流程图5是图4中步骤300和步骤400实施例二的流程图6是图4中步骤500之后实施例三的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
如图2所示，在本发明核电站给水泵数字化调节速度的系统实施例一的结构示意 图中，该系统包括集成调节模块100、第一判断模块200、可编程逻辑控制器300、速度显示 模块400、自动跟踪模块500。
应当说明的是，集成调节模块100、判断模块200、速度显示模块400以及自动跟踪 模块500集成在数字化控制系统中，给水泵的速度调节过程主要是通过数字化控制系统和 可编程逻辑控制器300共同完成，可编程逻辑控制器300主要是接收数字化控制系统发出 的控制调节指令，该控制调节指令包括自动调节指令和手动调节指令。
如图3所示，在本发明核电站给水泵数字化调节速度的系统中集成调节模块100 实施例二的结构示意图中，该集成调节模块100包括自动单元110、手动单元120以及模拟 量输出单元130，该自动单元110包括自动调节子单元111和自动定值子单元112，该手动 单元120包括手动调节子单元121、手动定值子单元122和手动速度增减调节子单元123。
应当说明的是，核岛侧调节模块和常规岛侧模块的安全分级属于同一级别，因此， 核岛侧调节模块和常规岛侧调节模块在数字化控制系统中通过数字化集成整合得到集成 调节模块100。
结合图2和图3具体说明各个部分
第一判断模块200，用于判断接收的是自动调节指令或是操作员的手动调节指令。
自动单元110，用于自动调节给水泵的速度。
自动调节子单元111，用于根据第一判断模块200的判断结果接收自动调节指令。
自动定值子单元112，用于根据该自动调节子单元111接收的自动调节指令计算 出自动定值，并输出与该自动定值相对应的第一模拟量信号，应当说明的是，该自动定值是 核岛给水流量系统自动计算出来的。
手动单元120，用于手动调节给水泵的速度。
手动调节子单元121，用于根据第一判断模块200的判断结果接收操作员的手动 调节指令，应当说明的是，操作员可以是核岛操作员，也可以是常规岛操作员，整个速度调7节过程既可以由两名操作员配合，也可以通过单个操作员独立操作。
手动定值子单元122，用于在该手动调节子单元121接收的手动调节指令后，接收 设定的手动定值，并输出与该手动定值相对应的第二模拟量信号。
手动速度增减调节子单元123，用于在该手动调节子单元121接收的手动调节指 令后，接收操作员输入的手动速度增减值，并输出与该手动速度增减值相对应的开关量信 号。
应当说明的是，在手动调节指令下，同一时刻只能选择手动定值子单元122或者 手动速度增减调节子单元123。
模拟量输出单元130，用于输出该自动定值和该手动定值，以使将所述自动定值和 所述手动定值发送至所述可编程逻辑控制器300，应当说明的是，在模拟量调节过程的时候 需要在DCS输出卡件增加一个模拟量输出点，该模拟量输出点就是本实施例中的模拟量输 出单元130。
可编程逻辑控制器300，用于将第一模拟信号、第二模拟量信号或者开关量信号转 变为驱动给水泵液力耦合器的驱动信号，以使其驱动给水泵的转速，应当说明的是，可编程 逻辑控制器300置于就地控制柜，通过给水泵液力耦合器对给水泵的转速进行调节。
速度显示模块400，用于显示给水泵的当前速度值，应当说明的是，该当前速度值 为给水泵的真实转速，手动定值子单元122和手动速度增减调节子单元123都是根据该当 前速度值进行调节的。
第二判断模块500，判断是否反馈该当前速度值。
自动跟踪模块600，用于根据第二判断模块500的判断结果将该当前速度值反馈 至自动定值子单元112。
自动定值子单元112，还用于将给水泵所反馈的当前速度值作为自动调节的初始值。
如图4所示，在本发明核电站给水泵数字化调节速度的方法实施例一的流程图 中，该方法包括以下步骤
S100.判断接收的是自动调节指令或是操作员的手动调节指令，应当说明的是，不 管是自动调节指令还是操作员的手动调节指令都是由电站操作员根据电站机组运行工况 判断给出，若接收的是自动调节指令，则执行步骤S200，若接收的是操作员的手动调节指 令，则执行步骤S300 ；
S200.根据接收的自动调节指令计算出自动定值，并输出与自动定值相对应的第 一模拟量信号，直接跳转至步骤S400 ；
S300.根据接收的手动调节指令接收设定的手动定值，并输出与手动定值相对应 的第二模拟量信号；
S400.将第一模拟信号或者第二模拟量信号转变为驱动给水泵液力耦合器的驱动 信号，以使其驱动给水泵的转速；
S500.显示给水泵的当前速度值，应当说明的是，该当前速度值为给水泵的真实转 速；
S600.反馈该当前速度值，将所反馈的当前速度值作为自动定值调节的初始值，应 当说明的是，在本实施例中，步骤S600作为一个优选的步骤，本技术领域的人员应当了解，在此不再赘述。
优选地，步骤S200和步骤S300还包括输出自动定值和手动定值。
如图5所示，在本发明核电站给水泵数字化调节速度的方法中步骤S300和步骤 S400实施例二的流程图中，包括以下步骤
S310.判断所接收的是手动定值或手动速度增减值，若是手动定值，则执行步骤 S311，若是手动速度增减值，则执行步骤S312 ；
S311.输出与手动定值相对应的第二模拟量信号，则转至步骤S411 ；
S312.输出与手动速度增减值相对应的开关量信号，则执行步骤S412 ；
S411.将第二模拟量信号转变为驱动给水泵液力耦合器的驱动信号，以使其驱动 给水泵的转速；
S412.将开关量信号转变为驱动给水泵液力耦合器的驱动信号，以使其驱动给水 泵的转速。
如图6所示，在本发明核电站给水泵数字化调节速度的方法中步骤S500之后实施 例三的流程图中，包括以下步骤
S610.判断是否反馈该当前速度值；
S611.若接收的是手动调节指令时，则反馈该当前速度值，并将所反馈的当前速度 值作为自动定值调节的初始值；
S612.若接收的是自动调节指令时，则不反馈该当前速度值。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。9
权利要求
1.一种核电站给水泵数字化调节速度的系统，其特征在于，所述系统包括集成调节模 块、第一判断模块、可编程逻辑控制器，所述集成调节模块包括自动单元和手动单元，所述 自动单元包括自动调节子单元和自动定值子单元，所述手动单元包括手动调节子单元和手 动定值子单元，其中，第一判断模块，用于判断接收的是自动调节指令或是操作员的手动调节指令； 自动调节子单元，用于根据所述第一判断模块的判断结果接收自动调节指令； 自动定值子单元，用于根据所述自动调节子单元接收的所述自动调节指令计算出自动 定值，并输出与所述自动定值相对应的第一模拟量信号；手动调节子单元，用于根据所述第一判断模块的判断结果接收操作员的手动调节指令；手动定值子单元，用于在所述手动调节子单元接收的所述手动调节指令后，接收设定 的手动定值，并输出与所述手动定值相对应的第二模拟量信号；可编程逻辑控制器，用于将所述第一模拟量信号或者所述第二模拟量信号转变为驱动 给水泵液力耦合器的驱动信号，以使其驱动给水泵的转速。
2.根据权利要求1所述的核电站给水泵数字化调节速度的系统，其特征在于，所述手 动单元还包括手动速度增减调节子单元，其中，手动速度增减调节子单元，用于在所述手动调节子单元接收的手动调节指令后，接收 操作员输入的手动速度增减值，并输出与所述手动速度增减值相对应的开关量信号；可编程逻辑控制器，还用于将所述开关量信号转变为驱动给水泵液力耦合器的驱动信 号，以使其驱动给水泵的转速。
3.根据权利要求1所述的核电站给水泵数字化调节速度的系统，其特征在于，所述集 成调节模块还包括模拟量输出单元，用于输出所述自动定值和所述手动定值，以使将所述自动定值和所 述手动定值发送至所述可编程逻辑控制器。
4.根据权利要求1所述的核电站给水泵数字化调节速度的系统，其特征在于，所述系 统还包括速度显示模块，用于显示给水泵的当前速度值。
5.根据权利要求1所述的核电站给水泵数字化调节速度的系统，其特征在于，所述系 统还包括第二判断模块，用于判断是否反馈所述当前速度值；自动跟踪模块，用于根据第二判断模块的判断结果将所述当前速度值反馈至所述自动 定值子单元；所述自动定值子单元，还用于将所反馈的所述当前速度值作为自动定值调节的初始值。
6.一种核电站给水泵数字化调节速度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤A.判断接收的是自动调节指令或是操作员的手动调节指令，若接收的是自动调节指 令，则执行步骤B，若接收的是操作员的手动调节指令，则执行步骤C ；B.根据接收的所述自动调节指令计算出自动定值，并输出与所述自动定值相对应的第 一模拟量信号，直接跳转至步骤D ；C.根据接收的所述手动调节指令接收设定的手动定值，并输出与所述手动定值相对应 的第二模拟量信号；D.将所述第一模拟量信号或者所述第二模拟量信号转变为驱动给水泵液力耦合器的 驱动信号，以使其驱动给水泵的转速。
7.根据权利要求6所述的核电站给水泵数字化调节速度的方法，其特征在于，所述步 骤C包括Cl.判断所接收的是手动定值或是手动速度增减值，若是手动定值，则执行步骤C2，若 是手动速度增减值，则执行步骤C3 ；C2.输出与所述手动定值相对应的第二模拟量信号，则转至步骤Dl ； C3.输出与所述手动速度增减值相对应的开关量信号，则执行步骤D2 ； 所述步骤D包括Dl.将所述第一模拟信号或者所述第二模拟量信号转变为驱动给水泵液力耦合器的驱 动信号，以使其驱动给水泵的转速；D2.将所述开关量信号转变为驱动给水泵液力耦合器的驱动信号，以使其驱动给水泵 的转速。
8.根据权利要求6所述的核电站给水泵数字化调节速度的方法，其特征在于，所述步 骤B还包括输出所述自动定值； 所述步骤C还包括 输出所述手动定值。
9.根据权利要求6所述的核电站给水泵数字化调节速度的方法，其特征在于，在所述 步骤D之后还包括E.显示给水泵的当前速度值。
10.根据权利要求9所述的核电站给水泵数字化调节速度的方法，其特征在于，在所述 步骤E之后还包括Fl.判断是否反馈所述当前速度值；F2.若接收的是手动调节指令时，则反馈所述当前速度值，并将所反馈的所述当前速度 值作为自动定值调节的初始值；F3.若接收的是自动调节指令时，则不反馈所述当前速度值。
全文摘要
本发明公开了一种核电站给水泵数字化调节速度的系统，该系统包括集成调节模块、判断模块、可编程逻辑控制器，该集成调节模块包括自动单元和手动单元，该自动单元包括自动调节子单元和自动定值子单元，该手动单元包括手动调节子单元、手动定值子单元和手动速度增减调节子单元。实施本发明的技术方案，通过在DCS中采用数字化的集成调节模块替换现有技术中的核岛侧调节模块和常规岛侧模块，简化了核电站给水泵速度调节的操作过程，优化了集成调节模块的功能，避免了操作过程中由于人为因素产生的扰动切换。
文档编号F04B49/06GK102032162SQ20101051702
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者吕爱国, 张长冬, 曾彬, 李竟成, 林国星, 范海英 申请人:中国广东核电集团有限公司, 中广核工程有限公司