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CN120177818A - 一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡 - Google Patents

一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡 Download PDF

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CN120177818A
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mcu
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nuclear power
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陶滔
沈屹
张巍
雷夏生
陈锋锋
金舟锴
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CNNC Nuclear Power Operation Management Co Ltd
Qinshan Nuclear Power Co Ltd
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CNNC Nuclear Power Operation Management Co Ltd
Qinshan Nuclear Power Co Ltd
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00—Details of instruments
    • G—PHYSICS
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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Abstract

本发明属于核电厂汽轮机转速测量技术领域，具体涉及一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡。包括电源电路、脉冲输入电路、MCU、脉冲输出电路和RS485通讯电路，所述的电源电路连接MCU，脉冲输入电路输出信号至MCU，MCU输出信号至脉冲输出电路，RS485通讯电路连接MCU。本发明的有益效果在于：通过1齿脉冲转116齿脉冲的脉冲信号转换板卡，将单齿转速脉冲输入信号转换为多齿转速脉冲输出信号，可以解决目前多套转速测量装置仅能实现监视和对比功能，不能实现原始转速信号和备用转速信号相互切换的问题。

Description

一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡
技术领域
本发明属于核电厂汽轮机转速测量技术领域，具体涉及一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换板卡。
背景技术
核电机组汽轮机的转速是通过安装在汽轮机前箱测速齿轮正上方的两种不同类型的转速传感器进行测量，目前转速信号监测点位置布局相对单一。
根据《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中条文8.1.9规定：汽轮发电机组轴系应安装两套转速装置，并分别安装在不同的转子上。目前大多数核电厂半转速汽轮机安装了两套转速装置（简称原始系统，116齿），一套用于汽轮机保护系统（GSE），另一套用于汽轮机监视系统（GME）。但两套转速装置均位于汽轮机前箱的测速齿轮上方，不满足二十五项重点要求中应安装在不同转子上的要求。
针对目前的转速监测点的设置情况，如果汽轮机在起机冲转至并网或者停机解列过程中由于测速齿轮与转速传感器间隙异常变化而发生碰磨，将会导致原始系统转速传感器信号异常甚至出现同时失去汽轮机转速监测信号的情况，极易造成主控室操纵员误判，带来较大的人因挑战。为降低操纵员的人因失误风险，避免在汽轮机组异常情况下由于测速齿轮与转速探头的碰磨导致的转速信号的异常或丢失。在不同位置新增一套汽轮机转速监测系统（简称备用系统，1齿），机组正常运行状态下，原始系统和备用系统进行汽轮机转速状态的实时监测和对比分析。当原始系统转速传感器信号异常或丢失时，通过手动切换装置切除原始系统传感器信号，投入备用系统传感器信号，确保原始系统信号不丢失，保证机组稳定、安全运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换板卡，在测点有限的情况下保证转速测量精度，同时与原始系统相匹配，直接投入备用系统转换后的信号用于汽轮机保护和监视，适用于核电厂汽轮机单齿转速脉冲信号转换为多齿转速脉冲信号，同时实现原始转速信号和备用转速信号相互切换。
本发明的技术方案如下：一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡，包括电源电路、脉冲输入电路、MCU、脉冲输出电路和RS485通讯电路，所述的电源电路连接MCU，脉冲输入电路输出信号至MCU，MCU输出信号至脉冲输出电路，RS485通讯电路连接MCU。
所述的电源电路经由两路冗余DC24V电源输入。
所述的电源电路通过 BUCK降压至DC6V。
所述的电源电路通过 LDO降压至DC3.3V并为MCU供电。
所述的脉冲输入电路包括光电耦合器，输入脉冲经过光电耦合器隔离后，接入MCU的定时器A输入捕获通道，对脉冲周期进行测量，并过滤小于限值的干扰脉冲。
所述的MCU根据组态数据计算脉冲输出周期，通过定时器B进行两路PWM输出。
所述的脉冲输出电路包括光电隔离器，光电隔离后连接到输出端子，通过RS485通讯接口，用上位机软件进行组态。
本发明的有益效果在于： 通过1齿脉冲转116齿脉冲的脉冲信号转换板卡，将单齿转速脉冲输入信号转换为多齿转速脉冲输出信号，可以解决目前多套转速测量装置仅能实现监视和对比功能，不能实现原始转速信号和备用转速信号相互切换的问题（因为两组信号的齿数不同）。转速测量应用场景更多，安装位置更加灵活。
附图说明
图1为信号流程示意图；
图2为输入/输出信号时序示意图；
图3为本发明所提供的一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换板卡，其主要功能是将汽轮机转子每转动1周产生1个脉冲的输入信号，通过数字处理，对应转换为每转动1周116个脉冲的输出信号。为方便下游系统识别和测量，输出脉冲信号高电平设计为+24V，低电平设计为0V或者6V（通过跳线选择）。
如图1和2所示，信号流程如下：
1.备用转速探头检测到转速信号1，输入到备用系统转速测量卡2进行测量。
2.备用系统转速测量卡2输出标准脉冲到脉冲转换板卡3。
3.脉冲转换板卡3内置微处理器，微处理器中包含固件程序。固件程序检测到输入脉冲并计时，根据每个输入周期的时间，除以116，得到输出脉冲的时间周期。再通过输出驱动电路，输出高电平+24V，低电平0V或者6V（通过跳线选择）的脉冲。
4.转换后的116齿脉冲接入手动切换开关4，最终接入原始系统转速测量卡6。
转换板卡电源部分输入24V，经阶梯稳压先实现24V到6V的稳压，为可选的输出低电平提供电源支持，然后再实现6V到3.3V的稳压，为逻辑芯片提供电源支持。
转换板卡采用高性能ARM Cortex-M3内核的STM32F103C8T6处理芯片，时钟频率72Mhz，内部集成64Kbytes的闪存空间，3个普通定时器等。由3.3V提供电源支持。
该转换板卡信号输入部分由光耦进行隔离，输入端口经软件配置为普通定时器的输入捕获功能，用来检测输入信号的边沿变动，输入脉冲在上升沿和下降沿都会捕获当前计数器的计数值，然后触发内部中断，中断服务程序可进行输入脉冲的频率和占空比计算。在满足一个周期的信号输入后，脉冲输入信号的占空比和频率随即也被计算出来。
该转换板卡信号输出部分同样由光耦进行隔离，同时输出脉冲的低电平可通过跳线帽选择0V或6V进行手动的硬件配置。定时器经软件配置为匹配翻转输出功能，定时器由0向上计数，达到预设匹配值时对输出引脚电平进行翻转，并触发内部中断，中断服务程序可进行输出脉冲的计数等功能。核电厂半速汽轮机在定速1500转/分钟时，原始系统转速信号频率f = 1500 × 116 / 60 = 2900 Hz。经理论计算分析，转换模块输出脉冲的精度在3000Hz频率处误差0.25Hz、在2000Hz频率处误差0.11Hz、在1000Hz频率处误差0.027Hz、在500Hz频率处误差0.007Hz、在100Hz频率处误差0.0003Hz。
转换板卡的组态参数存储在内部闪存独立的分区空间中，在运行时会读取存储的参数，如需参数变更，可经组态软件对参数进行重新的写入刷新。板卡运行时，首先检测输入信号一个周期内的上升沿和下降沿，计算出频率之后，随即计算出输出信号频率，然后设置输出定时器的计数匹配值进行特定频率信号的输出。与此同时通信端口会连续监听组态消息，保证参数变更的及时性。
如图3所示，一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡，包括电源电路、脉冲输入电路、MCU（微控制器单元Micro Controller Unit: 简称MCU，是一种集成了中央处理器CPU、存储器(ROM、RAM)以及各种外设接口（如输入输出引脚、定时器、串口等 ）的集成电路芯片）。它通过超大规模集成电路技术，将具有数据处理能力的中央处理器、随机存储器、只读存储器、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上，构成一个小而完善的微型计算机系统。脉冲输出电路和RS485通讯电路，所述的电源电路经由两路冗余DC24V电源输入，通过BUCK降压至DC6V，再通过LDO降压至DC3.3V，电源电路连接MCU并对其进行供电，脉冲输入电路输出信号至MCU，MCU输出信号至脉冲输出电路，RS485通讯电路连接MCU。
脉冲输入电路包括光电耦合器和限流电阻，输入脉冲经过光电耦合器隔离后，接入MCU的定时器A输入捕获通道（捕获通道是MCU内部集成定时器的一个功能模块，用于对脉冲信号进行时间测量），对脉冲周期进行测量，并过滤小于限值的干扰脉冲。MCU根据组态数据（组态参数存储在MCU内部闪存独立的分区空间中）计算脉冲输出周期，再通过定时器B进行两路PWM输出至脉冲输出电路；脉冲输出电路包括光电耦合器和限流电阻组，输出脉冲经光电隔离后连接到输出端子，输出端子就是接线桩，用于处理后的脉冲信号输出。
RS485通讯电路包括RS485收发器、TVS保护二极管，通过RS485通讯接口连接到计算机后，可用安装在计算机内的上位机软件进行组态，即对通讯相关运行参数进行设定和调整（组态就是对运行参数的设定或调整）。
实施例1：
该脉冲信号转换板卡用于研发的汽轮机转速测量系统，新增的8套转速信号通过转速测量卡分别送出8个1脉冲/转信号到脉冲信号转换模块，脉冲信号转换板卡将1脉冲/转的信号转换为116脉冲/转的信号，并将116脉冲/转信号分成2路同时送出，一路送至对应转速测量卡的第二通道，进而可以通讯至显示画面，用作数据对比、存储；另外一路送至冗余转速切换装置。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡，其特征在于：包括电源电路、脉冲输入电路、MCU、脉冲输出电路和RS485通讯电路，所述的电源电路连接MCU，脉冲输入电路输出信号至MCU，MCU输出信号至脉冲输出电路，RS485通讯电路连接MCU。
2.如权利要求1所述的一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡，其特征在于：所述的电源电路经由两路冗余DC24V电源输入。
3.如权利要求2所述的一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡，其特征在于：所述的电源电路通过BUCK降压至DC6V。
4.如权利要求3所述的一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡，其特征在于：所述的电源电路通过LDO降压至DC3.3V并为MCU供电。
5.如权利要求1所述的一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡，其特征在于：所述的脉冲输入电路包括光电耦合器，输入脉冲经过光电耦合器隔离后，接入MCU的定时器A输入捕获通道，对脉冲周期进行测量，并过滤小于限值的干扰脉冲。
6.如权利要求1所述的一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡，其特征在于：所述的MCU根据组态数据计算脉冲输出周期，通过定时器B进行两路PWM输出。
7.如权利要求1所述的一种用于核电厂汽轮机转速脉冲信号转换的测量板卡，其特征在于：所述的脉冲输出电路包括光电隔离器，光电隔离后连接到输出端子，通过RS485通讯接口，用上位机软件进行组态。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1790892A (zh) * 2004-11-24 2006-06-21 日本电产株式会社 用于控制电机驱动的方法和装置
CN201107325Y (zh) * 2007-12-03 2008-08-27 西安理工大学 一种光电转速测量装置
CN101509930A (zh) * 2008-02-13 2009-08-19 王绍德 扭振转速测量装置和方法
JP2009303034A (ja) * 2008-06-16 2009-12-24 Koko Res Kk 周波数変換器
CN102004167A (zh) * 2010-10-19 2011-04-06 国电南京自动化股份有限公司 一种实现汽轮机转速的测量方法
CN102035472A (zh) * 2010-10-29 2011-04-27 中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心 可编程数字倍频器
CN102914665A (zh) * 2012-09-25 2013-02-06 上海交通大学 电机转速测量和故障状态检测系统
CN104345170A (zh) * 2013-07-29 2015-02-11 王启平 一种水轮发电机转速测量系统
CN105917584A (zh) * 2014-01-31 2016-08-31 密克罗奇普技术公司 数字周期分频器
CN113258842A (zh) * 2021-05-17 2021-08-13 杭州中科微电子有限公司 一种基于脉冲变频控制的步进电机控制系统及方法
CN114755945A (zh) * 2022-03-16 2022-07-15 季华实验室 磁编码器倍频处理系统及倍频处理方法
CN115372653A (zh) * 2022-04-14 2022-11-22 五凌电力有限公司新能源分公司 一种转速信号转换装置、转速信号转换及测量方法
CN115656545A (zh) * 2022-10-28 2023-01-31 中船动力研究院有限公司 一种发动机转速与转角测量方法、装置及电子设备

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1790892A (zh) * 2004-11-24 2006-06-21 日本电产株式会社 用于控制电机驱动的方法和装置
CN201107325Y (zh) * 2007-12-03 2008-08-27 西安理工大学 一种光电转速测量装置
CN101509930A (zh) * 2008-02-13 2009-08-19 王绍德 扭振转速测量装置和方法
JP2009303034A (ja) * 2008-06-16 2009-12-24 Koko Res Kk 周波数変換器
CN102004167A (zh) * 2010-10-19 2011-04-06 国电南京自动化股份有限公司 一种实现汽轮机转速的测量方法
CN102035472A (zh) * 2010-10-29 2011-04-27 中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心 可编程数字倍频器
CN102914665A (zh) * 2012-09-25 2013-02-06 上海交通大学 电机转速测量和故障状态检测系统
CN104345170A (zh) * 2013-07-29 2015-02-11 王启平 一种水轮发电机转速测量系统
CN105917584A (zh) * 2014-01-31 2016-08-31 密克罗奇普技术公司 数字周期分频器
CN113258842A (zh) * 2021-05-17 2021-08-13 杭州中科微电子有限公司 一种基于脉冲变频控制的步进电机控制系统及方法
CN114755945A (zh) * 2022-03-16 2022-07-15 季华实验室 磁编码器倍频处理系统及倍频处理方法
CN115372653A (zh) * 2022-04-14 2022-11-22 五凌电力有限公司新能源分公司 一种转速信号转换装置、转速信号转换及测量方法
CN115656545A (zh) * 2022-10-28 2023-01-31 中船动力研究院有限公司 一种发动机转速与转角测量方法、装置及电子设备

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