CN221239196U - 一种核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置，该装置包括：开关量输入模块、逻辑处理模块、开关量输出模块及供电模块，开关量输入模块接收主蒸汽阀门前后压差高信号、BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令及阀门关指令、反应堆保护隔离指令及ECP紧急停堆操作盘阀门关指令；逻辑处理模块与开关量输入模块连接，对开关量输入模块传输的信号或指令进行逻辑运算获得输出结果；开关量输出模块与逻辑处理模块连接，将输出结果输出至主蒸汽隔离阀；供电模块与开关量输入模块、逻辑处理模块和开关量输出模块相连，并为其供电。该装置可解决由主蒸汽隔离阀限位开关信号误触发或未触发导致的隔离阀意外关闭或开启的问题。

Description

一种核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置

技术领域

本实用新型涉及核电厂自动控制技术领域，具体涉及一种核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置。

背景技术

核电厂主蒸汽隔离阀位于安全壳外，用于压水堆核电厂二回路主蒸汽系统，具体用于防止蒸汽发生器和主蒸汽隔离阀之间主蒸汽管道破裂造成的安全壳超压，并限制由于主蒸汽管道破裂的不可控蒸汽流失造成一回路引入过多的正反应性。因此主蒸汽隔离阀的控制对核电厂运行的安全性、可靠性、经济性影响巨大。主蒸汽阀门的执行机构是一个液压缸体，阀门油回路设置了一套气动油压泵，气回路设置了一套气动泵。当需要开启阀门时，启动气动油压泵需要液压缸送油，通过增大油压克服氮气压，使得阀门开启；当油压继续增大直至为气压的60倍时，油压与气压平衡，阀门全开。关闭阀门时，需要切断气动泵的气源，同时泄掉油缸油压。因此气动泵气源的可靠控制是主蒸汽隔离控制的关键点，核电厂主蒸汽隔离阀的控制不仅需要接受操纵员的操作指令，还需要结合现场的工艺信号以及设备状态综合确定控制逻辑。当前核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制在设计上普遍存在故障应对不充分的问题，时常出现主蒸汽隔离阀非正常关闭或开启的情况，主要体现在以下两个方面：

(1)主蒸汽隔离阀开启状态下，阀门的全关限位开关信号(SM5信号)误触发时，会误关闭气源导致主蒸汽隔离阀门关闭，最终造成反应堆紧急停堆和汽轮机停机。

(2)当操纵员通过紧急停堆操作盘关闭主蒸汽隔离阀时，关闭指令消失后，如果主蒸汽隔离阀的全关限位开关信号未正常触发，会误开启气源造成主蒸汽隔离阀非预期开启，导致机组可能会有安注停堆的风险，进而引发反应堆紧急停堆和汽轮机停机。

现有专利CN112648023A公开了一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡及控制方法，主要逻辑如下：在汽轮机启动冲转期间，主汽阀阀位反馈信号故障导致无法确定阀门位置时，通过阀门控制卡将主汽阀关闭可防止汽轮机转速失控；当汽轮机正常运行、主汽阀全开且由调节汽阀控制进汽量时，主汽阀位反馈信号故障导致无法确定阀门位置时保持主汽阀全开而不关闭主汽阀。该方案是为了解决在主汽阀需要全开时避免因其配套的LVDT故障而误关，未针对阀门的全关限位开关信号(SM5信号)误触发时，误关闭气源导致主蒸汽隔离阀门关闭，最终造成反应堆紧急停堆和汽轮机停机的问题。

现有专利CN207231759U公开了一种机组阀门试验装置，该装置包括：控制模块，用于控制切换机组系统模式并控制试验的开启与关闭；判断模块，用于在控制模块控制试验开启后发送阀门开关试验信号，并根据信号反馈结果判断该阀门状态；判断模块在有反馈信号的情况下，判断阀门状态正常，在没有反馈信号的情况下，判断阀门故障；在系统试验模式下，该机组系统的阀门保护联锁指令停止输出，在系统非运行状态下，判断模块发送阀门强制开启信号或阀门强制关闭信号，进行阀门状态检测的试验。该方案未解决现有技术中阀门的全关限位开关信号(SM5信号)误触发或未被触发时，导致的主蒸汽隔离阀门关闭或意外开启的问题。

综上所述，上述两个现有专利均未解决现有技术中主蒸汽隔离阀限位开关信号的误触发导致隔离阀意外关闭，及主蒸汽隔离阀限位开关信号未被触发造成主蒸汽隔离阀意外开启的问题。

发明内容

基于上述技术问题，本实用新型提出一种核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置，解决现有技术中主蒸汽隔离阀限位开关信号的误触发导致隔离阀意外关闭，及主蒸汽隔离阀限位开关信号未被触发造成主蒸汽隔离阀意外开启的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置。

该装置包括：开关量输入模块、逻辑处理模块、开关量输出模块及供电模块，开关量输入模块，开关量输入模块接收主蒸汽阀门前后压差高信号、BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令、BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门关指令、反应堆保护隔离指令及ECP紧急停堆操作盘阀门关指令；

逻辑处理模块，逻辑处理模块与开关量输入模块连接，逻辑处理模块对主蒸汽阀门前后压差高信号、BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令、BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门关指令、反应堆保护隔离指令及ECP紧急停堆操作盘阀门关指令进行逻辑运算，获得输出结果；

开关量输出模块，开关量输出模块与逻辑处理模块连接，开关量输出模块将输出结果输出至主蒸汽隔离阀；

供电模块，供电模块与开关量输入模块、逻辑处理模块和开关量输出模块相连，并为开关量输入模块、逻辑处理模块和开关量输出模块供电。

进一步地，开关量输入模块包括第一开关量输入单元、第二开关量输入单元、第三开关量输入单元、第四开关量输入单元和第五开关量输入单元；

逻辑处理模块包括第一与逻辑门、第二与逻辑门、第三与逻辑门与第一或逻辑门；

第一开关量输入单元的非端和第二开关量输入单元的输出端连接第一与逻辑门的输入端；

第三开关量输入单元的非端、第四开关量输入单元的非端以及第五开关量输入单元的非端连接第二与逻辑门的输入端；

第一与逻辑门的输出端和第二与逻辑门的输出端连接第一或逻辑门的输入端，第一或逻辑门的输出端和第四开关量输入单元的非端以及第五开关量输入单元的非端连接第三与逻辑门的输入端；

第三与逻辑门的输出端连接开关量输出模块。

进一步地，第一开关量输入单元接收主蒸汽阀门前后压差高信号，第二开关量输入单元接收BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令，第三开关量输入单元接收BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门关指令，第四开关量输入单元接收反应堆保护隔离指令，第五开关量输入单元接收ECP紧急停堆操作盘阀门关指令。

进一步地，主蒸汽隔离阀包括供气控制电磁阀、主蒸汽隔离阀全关限位开关和主蒸汽隔离阀全开限位开关。

进一步地，开关量输入模块，还包括：第六开关量输入单元和第七开关量输入单元，第六开关量输入单元接收主蒸汽隔离阀全关限位开关信号，第七开关量输入单元接收主蒸汽隔离阀全开限位开关信号。

进一步地，逻辑处理模块还包括：第四与逻辑门，第六开关量输入单元的输出端和第七开关量输入单元的非端连接第四与逻辑门的输入端。

进一步地，第一或逻辑门的输出端连接第二与逻辑门的输入端。

进一步地，供电模块并行冗余设置。

进一步地，供电模块由220VAC转换成24VDC的直流电源为开关量输入模块、逻辑处理模块和开关量输出模块供电。

进一步地，控制装置为主备冗余或并行冗余设置。

基于上述技术方案，本实用新型至少具有如下有益效果：

1、本实用新型提出的核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置，通过优化开关量输入模块及逻辑处理模块之间的连接关系，使主蒸汽隔离阀全关限位开关信号、主蒸汽隔离阀全开限位开关信号参与逻辑运算，能够解决现有技术中主蒸汽隔离阀限位开关信号的误触发导致隔离阀意外关闭的问题。

2、本实用新型引入ECP紧急停堆操作盘阀门关指令，能够解决紧急停堆操作盘发出关阀指令后，全关限位开关未被触发，导致关指令消失时主蒸汽隔离阀门非预期再次开启问题。

3、本实用新型提出的核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置，采用供电冗余及控制装置冗余的设置方式，能够避免单一部件失效造成的误动作，提高控制装置的可靠性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一个实施例的一种核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置示意图；

图2为本实用新型另一个实施例的一种核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、开关量输入模块；101、第一开关量输入单元；102、第二开关量输入单元；103、第三开关量输入单元；104、第四开关量输入单元；105、第五开关量输入单元；106、第六开关量输入单元；107、第七开关量输入单元；200、逻辑处理模块；201、第一与逻辑门；202、第二与逻辑门；203、第三与逻辑门；204、第四与逻辑门；205、第一或逻辑门；300、开关量输出模块；400、主蒸汽隔离阀；401、供气控制电磁阀；500、供电模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

以下结合具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本实用新型所要求保护的范围。

实施例

为了解决现有技术中主蒸汽隔离阀限位开关信号的误触发导致隔离阀意外关闭，及主蒸汽隔离阀限位开关信号未被触发造成主蒸汽隔离阀意外开启的问题，本实用新型提出一种核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置。

如图1中示出了本实用新型一个实施例的一种核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置示意图，从图1中可以看出，该装置包括：开关量输入模块100、逻辑处理模块200、开关量输出模块300及供电模块500。

其中，所述开关量输入模块100包括第一开关量输入单元101、第二开关量输入单元102、第三开关量输入单元103、第四开关量输入单元104和第五开关量输入单元105。本实施例通过上述开关量输入单元来获取信号或开关指令，其中，第一开关量输入单元101用于接收主蒸汽阀门前后压差高信号，第二开关量输入单元102用于接收BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令，第三开关量输入单元103用于接收BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门关指令，第四开关量输入单元104用于接收反应堆保护隔离指令，第五开关量输入单元105用于接收ECP紧急停堆操作盘阀门关指令。进一步地，BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令及阀门关指令、ECP紧急停堆操作盘阀门关指令为主控室操纵员发出的操作指令。

所述开关量输入模块100接收的上述信号或指令的状态值为1或0，以主蒸汽阀门前后压差高信号为例，当主蒸汽阀门前后压差高信号为1时，表示主蒸汽阀门前后压力差较高，当主蒸汽阀门前后压差高信号为0时，表示主蒸汽阀门前后压力差不高。当BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门关指令、ECP紧急停堆操作盘阀门关指令、反应堆保护隔离指令的状态值为1时，表示阀门关指令开启；当BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门关指令、ECP紧急停堆操作盘阀门关指令、反应堆保护隔离指令的状态值为0时，表示不存在阀门关指令。

逻辑处理模块200与开关量输入模块100连接，逻辑处理模块200用于对开关量输入模块100接收的信号或指令，如：主蒸汽阀门前后压差高信号、BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令、BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门关指令、反应堆保护隔离指令及ECP紧急停堆操作盘阀门关指令进行逻辑运算，获得输出结果。

如图1所示，所述逻辑处理模块200包括第一与逻辑门201、第二与逻辑门202、第三与逻辑门203与第一或逻辑门205。所述开关量输入模块100与所述逻辑处理模块200的内部连接关系如下：第一开关量输入单元101的非端和第二开关量输入单元102的输出端连接第一与逻辑门201的输入端；第三开关量输入单元103的非端、第四开关量输入单元104的非端以及第五开关量输入单元105的非端连接第二与逻辑门202的输入端；第一与逻辑门201的输出端和第二与逻辑门202的输出端连接第一或逻辑门205的输入端，第一或逻辑门205的输出端和第四开关量输入单元104的非端以及第五开关量输入单元105的非端连接第三与逻辑门203的输入端；第三与逻辑门203的输出端连接开关量输出模块300。

所述开关量输出模块300与逻辑处理模块200连接，开关量输出模块300用于将逻辑运算后的输出结果输出至主蒸汽隔离阀400。具体来说，主蒸汽隔离阀400包括供气控制电磁阀401、主蒸汽隔离阀全关限位开关SM5和主蒸汽隔离阀全开限位开关SM3。本实施例中主要通过输出结果控制供气控制电磁阀401的开关，进而对主蒸汽隔离阀的开启或关闭状态进行调控。

供电模块500与开关量输入模块100、逻辑处理模块200和开关量输出模块300相连，在该实施例中，供电模块500并行冗余设置，由220VAC转换成24VDC的直流电源为开关量输入模块100、逻辑处理模块200和开关量输出模块300供电。

如图2所示，在本实用新型的另一个实施例中，第一或逻辑门205的输出端连接第二与逻辑门202的输入端。所述开关量输入模块100，还包括：第六开关量输入单元106和第七开关量输入单元107，逻辑处理模块200还包括：第四与逻辑门204。具体来说，第六开关量输入单元106接收主蒸汽隔离阀全关限位开关信号，第七开关量输入单元107接收主蒸汽隔离阀全开限位开关信号。第六开关量输入单元106的输出端和第七开关量输入单元107的非端连接第四与逻辑门204的输入端。

进一步地，所述全关限位开关信号值为1时，表示阀门处于全关闭状态，当全关限位开关信号值为0时，表示阀门处于非全关闭状态。所述全开限位开关信号值为1时，表示阀门处于全开启状态，当全开限位开关信号值为0时，表示阀门处于非全开启状态。

具体实现逻辑如下：当阀门前后侧压差高信号状态值为0，且BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门关指令、反应堆保护隔离指令及ECP紧急停堆操作盘阀门关指令的状态值均为0时，操纵员通过BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令控制主蒸汽隔离阀开启，即BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令状态值为1。在主蒸汽隔离阀开启过程中，SM5全关限位开关信号由“1”变“0”，此时操纵员可恢复BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令状态值，即将其重置为0。通过本实施例中的第一或逻辑门205的输出端与第二与逻辑门202的输入端连接使得开关量输出模块300的输出值保持为1，即保持阀门开启指令状态。

当主蒸汽隔离阀门完全开启后，此时全关限位开关SM5的信号值为0，全开限位开关SM3的信号值为1。若此时主蒸汽隔离阀限位开关信号中的全关限位开关SM5的信号值意外由“0”变“1”，基于上述开关指令状态值与信号值，通过本实施例中逻辑处理模块200中的逻辑运算，可使得主蒸汽隔离阀门维持开启状态，从而可解决现有技术中主蒸汽隔离阀限位开关信号的误触发导致主蒸汽隔离阀意外关闭的问题。

当通过ECP紧急停堆操作盘关闭主蒸汽隔离阀时，阀门关指令状态值为1，当主蒸汽隔离阀故障全部关闭后，全开限位开关SM3的信号值由“1”变“0”，全关限位开关SM5的信号值由“0”变“1”，此时BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令的状态值被复位为0。若全关限位开关SM5未被触发，即其对应的信号值仍为0，基于本控制装置中的逻辑处理模块可得到开关量输出模块300的输出值为0，即主蒸汽隔离阀仍保持关闭状态。

为提升本控制装置的可靠性，本实用新型提出该核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置可以是主备冗余设置，即设置备用控制装置，在主控制装置发生故障或其他原因无法使用时，改用备用控制装置，也可以是并行冗余设置，即主控制装置与备用控制装置同时运行。进一步地，该控制装置的冗余配置方式可根据实际需要将控制装置配置成三取二或四取二等冗余方式。

总之，从以上的描述中可以看出，本实用新型上述的实施例实现如下技术效果：

1、本实用新型提出的核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置，通过优化开关量输入模块及逻辑处理模块之间的连接关系，使主蒸汽隔离阀全关限位开关信号、主蒸汽隔离阀全开限位开关信号参与逻辑运算，能够解决现有技术中主蒸汽隔离阀限位开关信号的误触发导致隔离阀意外关闭的问题。

2、本实用新型引入ECP紧急停堆操作盘阀门关指令，能够解决紧急停堆操作盘发出关阀指令后，全关限位开关未被触发，导致ECP关指令消失时主蒸汽隔离阀门非预期再次开启问题。

3、本实用新型提出的核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置，采用供电冗余及控制装置冗余的设置方式，能够避免单一部件失效造成的误动作，提高控制装置的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (10)

1.一种核电厂主蒸汽隔离阀气源的控制装置，其特征在于，包括：开关量输入模块、逻辑处理模块、开关量输出模块及供电模块，

所述开关量输入模块，所述开关量输入模块接收主蒸汽阀门前后压差高信号、BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令、BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门关指令、反应堆保护隔离指令及ECP紧急停堆操作盘阀门关指令；

所述逻辑处理模块，所述逻辑处理模块与所述开关量输入模块连接，所述逻辑处理模块对所述主蒸汽阀门前后压差高信号、所述BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令、所述BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门关指令、所述反应堆保护隔离指令及所述ECP紧急停堆操作盘阀门关指令进行逻辑运算，获得输出结果；

所述开关量输出模块，所述开关量输出模块与所述逻辑处理模块连接，所述开关量输出模块将所述输出结果输出至主蒸汽隔离阀；

所述供电模块，所述供电模块与所述开关量输入模块、所述逻辑处理模块和所述开关量输出模块相连，并为所述开关量输入模块、所述逻辑处理模块和所述开关量输出模块供电。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述开关量输入模块包括第一开关量输入单元、第二开关量输入单元、第三开关量输入单元、第四开关量输入单元和第五开关量输入单元；

所述逻辑处理模块包括第一与逻辑门、第二与逻辑门、第三与逻辑门与第一或逻辑门；

所述第一开关量输入单元的非端和所述第二开关量输入单元的输出端连接所述第一与逻辑门的输入端；

所述第三开关量输入单元的非端、所述第四开关量输入单元的非端以及所述第五开关量输入单元的非端连接所述第二与逻辑门的输入端；

所述第一与逻辑门的输出端和所述第二与逻辑门的输出端连接所述第一或逻辑门的输入端，所述第一或逻辑门的输出端和所述第四开关量输入单元的非端以及所述第五开关量输入单元的非端连接所述第三与逻辑门的输入端；

所述第三与逻辑门的输出端连接所述开关量输出模块。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述第一开关量输入单元接收所述主蒸汽阀门前后压差高信号，所述第二开关量输入单元接收所述BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门开指令，所述第三开关量输入单元接收所述BUP后备操作盘或KIC计算机信息及控制系统阀门关指令，所述第四开关量输入单元接收所述反应堆保护隔离指令，所述第五开关量输入单元接收所述ECP紧急停堆操作盘阀门关指令。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述主蒸汽隔离阀包括供气控制电磁阀、主蒸汽隔离阀全关限位开关和主蒸汽隔离阀全开限位开关。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述开关量输入模块，还包括：第六开关量输入单元和第七开关量输入单元，

所述第六开关量输入单元接收所述主蒸汽隔离阀全关限位开关信号，所述第七开关量输入单元接收所述主蒸汽隔离阀全开限位开关信号。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述逻辑处理模块还包括：第四与逻辑门，

所述第六开关量输入单元的输出端和所述第七开关量输入单元的非端连接所述第四与逻辑门的输入端。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述第一或逻辑门的输出端连接所述第二与逻辑门的输入端。

8.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述供电模块并行冗余设置。

9.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述供电模块由220VAC转换成24VDC的直流电源为所述开关量输入模块、所述逻辑处理模块和所述开关量输出模块供电。

10.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置为主备冗余或并行冗余设置。