一种适用于屏蔽泵的多通道转速处理装置的制作方法

本发明涉及核动力装置过程测量，具体涉及一种适用于屏蔽泵的多通道转速处理装置。

背景技术：

1、在核动力装置中，反应堆冷却剂泵转速信号属于重要的安全级测量参数，要求在某些事故工况下能够触发停堆功能。因此，转速信号测量设备必须为高可靠的安全级设备，同时需满足测量精度高、响应时间快的要求。转速信号测量设备一般包括转速传感器和转速处理装置，处理装置接收转速传感器的原始输出信号，通过处理得到对应的转速值，完成泵速测量。

2、在ap1000和模块式小堆等核电厂中，反应堆冷却剂泵采用的是屏蔽式主泵，相比于轴封泵的转速信号，屏蔽泵的原始转速信号幅值更小，受外界干扰更大，对于转速处理装置的性能要求更高，传统用于轴封型主泵的转速测量装置无法满足测量需求。因此，为满足屏蔽式主泵的转速测量要求，提高测量精度和可靠性，设计一种适用于屏蔽泵的转速处理装置十分必要。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：传统用于轴封型主泵的转速测量装置无法满足原始转速信号幅值更小，受外界干扰大的屏蔽泵类装置的测量需求；本发明目的在于提供一种适用于屏蔽泵的多通道转速处理装置，采集转速传感器的原始输出信号，经预处理得到对应的转速值，并将该转速值转化为标准4-20ma模拟信号和方波信号输出，具备抗干扰能力强，信号处理精度高，响应时间快，可靠性高的特点。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本方案提供一种适用于屏蔽泵的多通道转速处理装置，包括：

4、信号处理单元，用于对原始转速传感器信号进行预处理，得到标准方波信号，再对标准方波信号进行数字逻辑处理得到转速数据和表征转速数据的电流信号；

5、显示输出单元，用于对转速数据进行实时显示。

6、本方案工作原理：传统用于轴封型主泵的转速测量装置无法满足原始转速信号幅值更小，受外界干扰大的屏蔽泵类装置的测量需求；本发明目的在于提供一种适用于屏蔽泵的多通道转速处理装置，采集转速传感器的原始转速信号，先预处理得到标准方波信号，再对标准方波信号进行数字逻辑处理得到转速数据和电流数据，即原始转速信号转化为标准模拟信号和方波信号输出，提高了信号处理精度；具备抗干扰能力强，信号处理精度高，响应时间快，可靠性高的特点。

7、进一步优化方案为，还包括：

8、试验单元，用于定期向信号处理单元输入试验信号以对信号处理单元进行检验；

9、电源单元，用于实现对信号处理单元和试验单元的电源供应，所述电源单元的数量至少有两组。

10、设置两组相同的电源单元，这两组电源单元互为冗余，每一组均可完成对所有信号处理单元和试验单元的电源输出。

11、进一步优化方案为，所述电源单元包括：电源保护电路、emc滤波器和ac-dc转换电路；

12、220vac/50hz的输入电源接入电源保护电路后，由emc滤波器进行滤波处理，滤波后的输入电源经ac-dc转换电路转换为5v直流电源供给信号处理单元和试验单元。

13、进一步优化方案为，所述ac-dc转换电路单元包括：ac-dc转换器、第一二极管、第二二极管和第三二极管；第一二极管、第二二极管和第三二极管的正极分别连接在一个ac-dc转换电路的输出端，第一二极管的负极短接后作为第一电源输出端，第三二极管的负极作为第二电源输出端；三个ac-dc转换电路的输入端均与emc滤波器输出端连接；

14、emc滤波器输出的输入电源经ac-dc转换电路转换后从第一电源输出端输出1e级(安全级)的直流电源，从第二电源输出端输出nc级(非安全级)的直流电源。

15、进一步优化方案为，所述信号处理单元包括：前端预处理电路、过零比较电路、积分电路、信号合成电路和数字逻辑电路；

16、所述原始转速信号经过前端预处理电路进行低通滤波后分成两路：一路信号经过过零比较电路先反向后进行过零比较得到信号a，另一路信号经过积分电路对信号的正半周期或负半周期进行积分得到信号b；

17、信号合成电路在信号a和信号b同时有效的情况下触发标准方波信号；

18、数字逻辑电路用于根据标准方波信号计算屏蔽泵的转速信息，并根据电流与转速的线性关系计算屏蔽泵转速信号对应的电流值。

19、进一步优化方案为，所述前端预处理电路包括二阶低通滤波器和增益控制器，所述二阶低通滤波器为二阶巴特沃兹电路。

20、由于核电厂等现场使用环境恶劣，屏蔽泵本身需要高压电进行驱动，同时多通道转速处理系统所在环境中存在大量的电气设备，这些都会对系统中的信号造成电磁干扰，屏蔽泵转速传感器的输出信号幅值小，信号中混杂有复杂的干扰信号，前端预处理电路首先需对传感器输入信号进行低通滤波，将高频信号有效滤除；同时为进一步滤除不同频段的干扰信号，采用了增益控制和二阶低通滤波的方法，其中二阶低通滤波器为二阶巴特沃兹电路；为减小上述电磁干扰的影响，原始转速信号在经过前端预处理后，信号分为两路，一路输入到过零比较电路，另一路输入到积分电路。

21、积分电路是信号预处理模块的核心处理电路，它将直接影响转速的测量，通过积分电路提高转速处理装置的精度，由于前端输入的脉冲信号为类正弦信号，积分电路将信号的正半周期或负半周期进行积分，即可得到一个较高的阈值；而普通的干扰信号能量很小，在干扰信号进行积分时，无法达到一个较高的积分值，由此可以有效屏蔽干扰信号。

22、经过积分比较后的信号b和经过过零比较后的信号a需配合使用：只有在积分比较和过零比较同时有效的情况下，才会触发标准方波输出信号，从而有效提高信号的信噪比。

23、进一步优化方案为，所述数字逻辑电路包括：加法计数器和flash模块；

24、加法计数器用于对标准方波信号进行计数并将计数后的数据输入flash模块锁存；

25、flash模块基于加法计数器输入的数据，调用预置的电流与转速的线性关系得到屏蔽泵转速信号对应的电流值。

26、预处理单元输出的标准正脉冲方波信号先到计数器模块，由20位加法计数器将计数后的数据由flash锁存，flash根据计数器输入的数据，调用预置电流与转速的线性关系数据，控制dac模块输出相应电流。

27、进一步优化方案为，所述试验单元包括：通道切换件和主控制器模块；

28、主控制器模块用于产生内建试验信号；

29、所述通道切换件根据状态切换指令将转速采集传感器的原始转速信号或试验单元产生的内建试验信号接入信号处理单元；信号处理单元中的前端预处理电路对试验信号预处理后在数字逻辑电路中结合预设输出转速值进行测试，并将测试结果在显示输出单元中进行展示。

30、进一步优化方案为，所述信号处理单元还包括信号隔离模块，数字逻辑电路得到的转速信息和电流数据经过信号隔离模块用于面板显示输出和信号输出。

31、进一步优化方案为，所述显示输出单元包括显示模块和电流输出模块，显示模块用于显示转速数据，所述电流输出模块为4芯航插用于输出电流数据。

32、作为优选，屏蔽泵的多通道转速处理系统共设置4个信号处理单元，能够同时对屏蔽泵的4路转速信号进行采集处理；信号预处理电路实现转速传感器信号(峰值电势：20mv-3v)到数字信号的转换，经转换后的数字信号由数字逻辑电路进行处理，并控制输出电流(4-20ma)、方波、转速数据等信号，同时信号处理单元上设置有显示屏，用于实时显示各通道的实测转速值。

33、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

34、本发明提供的一种适用于屏蔽泵的多通道转速处理装置，采集转速传感器的原始转速信号，先预处理得到标准方波信号，再对标准方波信号进行数字逻辑处理得到转速数据和电流数据，即原始转速信号转化为标准4-20ma模拟信号和方波信号输出，具备抗干扰能力强，信号处理精度高，响应时间快，可靠性高的特点。