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核电厂主泵转速测量设备优化改造发布时间：2022-04-24T06:05:05.118Z 来源：《科学与技术》2022年第1期作者：陈显云张世文[导读] 随着我国科技的不断发展，我国在发展核电技术方面也取得了巨大的成就陈显云张世文海南核电有限公司 572733摘要：随着我国科技的不断发展，我国在发展核电技术方面也取得了巨大的成就。
目前而言，核电厂在我国成功运行了二十多年，在这二十多年里，核电厂也出现了很多的问题，其中主要集中在核电厂主泵转速上，由于核电厂主泵转速主要是由前置器自身问题引发的主泵转速故障，通过对问题根源的分析我们发现，主要的原因就是因为元器件质量问题以及电路设计不合理导致的，为了从根源上解决问题，需要相关的工作人员加强对核电厂主泵转速的测量，以此来加强对主泵转速的检测和管理，以此来保证核电厂的正常运行，保证核电厂运行的安全性和可靠性。
关键词：核电厂；主泵转速；前置器；可靠性引言：在核电厂的运行过程中，主泵转速信号是保证核反应堆正常运行的重要保障。
主泵转速时有前置器进行驱动的，所以，前置器是主泵转速检测系统中重要的组成部分，前置器是安装在主泵点击的围板上，工作环境比较恶劣，同时还需要负责信号接收和传送，并且需要对信号进行有效的处理，以出来及时地监测反应堆的运行状态，保证反应堆的正常运行。
一般而言，当主泵转速将至额定功率的89%时，满足逻辑关系，就会出发相应的保护信号。
1问题描述我国的核电厂在二十多年的运行过程中，也曾出现过很多次由于前置器自身出现问题导致主泵转速不符合要求。
我们通过分析整体，主要的故障信号主要有一下集中。
第一，2007年初，核电厂的主泵出现转速过低的情况，而且，这种情况连续出现两次，前置器也出现了电流过低的情况，但是，短时间后又恢复了正常工作的状态。
第二，2013年初，核电厂在完成设备器件更换之后，投入使用一天后出现了输出电流过低的情况，设置一度降至为零，伴随出现的现象有外壳过热，问题过高等情况。
软启动传动装置（CST）在火电厂输煤皮带机上的应用发布时间：2021-12-10T03:07:15.705Z 来源：《电力设备》2021年第9期作者：赵树良翁腾[导读] 如何将CST科学应用于火电厂输煤皮带机中是相关人员必须思考和解决的问题。
（宁夏省银川市宁东镇枣泉电厂 750411）摘要：随着我国电力行业的迅猛发展，火电厂发电水平取得了显著提升，同时机电设备自动化控制程度越来越高。
在燃料运输系统领域中，输煤皮带机作为一种典型的输送设备，为火电厂提供稳定的燃料输送服务。
而CST的出现和应用可以极大地提高输煤皮带机的运行性能，为了充分发挥和利用CST的应用优势，现根据宁夏枣泉电厂输煤系统应用的CST装置，介绍CST的结构、工作原理以及功能特点。
其次，从CST选用计算、CST的电气接口、输煤皮带机的起车与停车流程、上位机软件的组成与功能、CST常见故障及处理方法、CST的日常维护等方面入手，探讨了CST在火电厂输煤皮带机中的具体应用。
最后，探讨了CST装置的优缺点。
结果表明：CST具有非常高的应用价值，通过将其应用于火电厂输煤皮带机中，不仅可以降低皮带机损耗量，减少皮带机的维修费用，还能最大限度地延长皮带机的使用寿命，为进一步提高皮带机的运行性能打下坚实的基础。
关键词：软启动传动装置；CST；火电厂；输煤皮带机；应用CST（软启动传动装置）作为一种常用的自动化装置，凭借着自身启动平稳、传动效率高、低速运行时间长、驱动点平衡精度高等特点，因此，为了有效地提升火电厂的燃料输送能力，如何将CST科学应用于火电厂输煤皮带机中是相关人员必须思考和解决的问题。
1 CST结构与工作原理1.1 CST结构CST（可控驱动装置）内部结构主要由以下三大部分组成：（1）输入部分。
输入部分主要由以下两种类型组成，一种是平行轴结构的输入部分。
该类型的输入部分内部含有减速器，另一种是直交轴结构的输入部分[1]，该类型的输入部分内部含有锥齿轮和斜齿轮各一对。
发电机电容电流的测量及数据分析摘要：凌津滩电厂装机9台，总容量27万千瓦，是我国大容量、灯泡式贯流式机组的电厂。
其中#1—#5机组为日立公司生产，#6—#9机组为日立设计哈尔滨电机厂生产。
单机容量为30MW，额定电压10.5KV，发电机中性点不接地。
关键字：发电机电容电流测量数据分析0 前言凌津滩电厂装机9台，总容量27万千瓦，是我国大容量、灯泡式贯流式机组的电厂。
其中#1—#5机组为日立公司生产，#6—#9机组为日立设计哈尔滨电机厂生产。
单机容量为30MW，额定电压10.5KV，发电机中性点不接地。
根据《凌津滩电厂水轮发电机组及其附属设备》合同：1）第6.6.3.8中第2条《中性点装置》第3项中规定：两台机联合运行，单相接地电容电流大于3A时，若不能保证机组安全运行2小时，则各机组中性点均应采取补偿措施，补偿装置由卖方配套供货。
2）附件6.3条设备性能保证及参数中规定：定子绕组每相对地电容0.3μF。
3）第6.8条规定现场试验：6.8.3.8条定子对地电容电流测量。
这一条明确规定与电机交流耐压并列，即每台机都应作电容电流测量。
1 发电机电容的计算凌津滩电厂发电机定子绕组为波绕双层、每槽两根线棒，定子线棒采用真空压力浸渍环氧树脂浸透线圈、线圈表面涂阻燃林料，分上下层嵌放到定子槽内。
定子Z=342槽、计684根线棒，单支路每相线棒N=228根。
定子绕组对地电容，由线圈的机械尺寸、绝缘材料的电介系数所确定。
按机械尺寸、交流耐压及单相接地三种方法可计算得出，以#1机为例，分述如下。
1．1 机械尺寸进行电容的计算一般的平板极电容计算，电容与电介系数εO及εr、极板面积 S成正比，与极间距离d成反比。
常用式子C0=εOεr S／d发电机的绕组电容计算，可将线棒导体展开成为一极。
包有半导体材料的线棒与铁芯是紧靠的，当另外一极同时展开。
中间的绝缘材料也展开，这是极板间的介质。
线棒导体的面积S1=（2b1+2h1）L包半导体的面积 S2=(2b2+2h2)L电容极板的一侧 S=(S1+S2)/4=(b1+h1+b2+h2)L/2绝缘的单边厚度 d=(b2-b1)/2一根线棒的电容 C0=由日立公司提供单根线棒的断面尺寸如图1。
专利名称：多功能微机转速测控装置专利类型：实用新型专利
发明人：徐田鹏,钱军辉,米建国
申请号：CN201020145713.4
申请日：20100331
公开号：CN201666212U
公开日：
20101208
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种多功能微机转速测控装置，主要在制作一体的箱体内，首先安装微机控制器，然后，通过集成印刷电路板的导线按图示连接LED数码管、继电器、指示灯组装一体而构成。
使用时，将本实用新型安装于水轮机的控制端，接通电源，即可投入使用。
申请人：天津市科音自控设备有限公司
地址：300409 天津市北辰科技园区景观路
国籍：CN
代理机构：天津市杰盈专利代理有限公司
代理人：李凤林
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凌津滩水电站水轮机设计
向英;何银芝
【期刊名称】《湖南水利水电》
【年(卷),期】2002(000)002
【摘要】文章简要介绍了凌津水电站水轮机主要性能参数、水轮机的结构特点.【总页数】1页(P42)
【作者】向英;何银芝
【作者单位】长沙电力学院水利水电学院,长沙市,410015;国家电力公司中南勘测设计研究院,长沙市,410014
【正文语种】中文
【中图分类】TV7
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可编程转速测量装置在凌津滩电厂的应用丁晖庆（五凌电力有限公司凌津滩水电厂湖南桃源 415723）摘要：为了提高机组转速测量的可靠性，保障机组的安全运行和减少因装置误动导致的非事故停机，凌津滩水电厂在机组调速器电控系统改造时选用了长江三峡能事达电气股份有限公司新开发的RES-1000系列可编程转速测量装置。
本文介绍了RES-1000系列转速测量装置的硬件结构和测频实现方式，并着重描叙了其在应用过程遇到的问题以及分析的思路和解决的方法。
现场试验及长期运行结果表明：RES-1000系列转速测量装置工作可靠，性能完全能满足凌津滩水电厂机组的运行要求。
关键词：转速测量装置；三菱FX系列PLC；频率测量中图分类号：在（）查找文献标识码：收稿日期：2014-08-20基金项目：无作者简介：丁晖庆(1972–)，男，本科，工程师、技师，主要从事水电厂自动化设备维护管理工作。
引言转速测量装置是发电机组的重要设备，是机组自动化操作和保护不可或缺的部分，其性能的优劣及可靠性直接影响着发电机组的安全运行。
目前水电行业使用的转速测量装置以控制核心区分主要有两种：单片机控制和可编程逻辑控制器（PLC）控制。
前者体积小，测频响应快；后者性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活。
为此，基于性能最优和可靠性最强的原则，长江三峡能事达股份有限公司开发的RES-1000系列可编程转速测量装置使用了相较于其他类型PLC体积小巧、性价比高、性能优良的三菱FX2N/3U系列PLC作为控制核心，并对在凌津滩水电厂实际应用过程中遇到的问题进行研究分析，给出了有效的解决方法。
凌津滩水电厂在2008年1月份完成8#机组调速器电控系统改造，机组转速测量采用长江三峡能事达股份有限公司开发的RES-1000型可编程转速测量装置；2013年12月份完成3#机组调速器电控系统改造，机组转速测量继续采用该公司开发的RES-1000型可编程转速测量装置的后续型号RES-1000(E)型可编程转速测量装置。
凌津滩水电厂实例应用结果表明：RES-1000系列可编程转速测量装置能够保证机组转速输出的可靠性和准确性，提高了水轮发电机组运行的安全性。
1 RES-1000系列转速测量装置介绍1.1 转速测量装置的硬件结构转速测量装置的硬件结构由电压互感器、整形板、齿盘测速装置、PLC控制器和输出继电器板组成。
发电机电压信号经电压互感器送到整形板，经处理后形成同频率的方波信号送到PLC控制器的数字量输入端，用于测量发电机的频率；齿盘测频方式利用固定于发电机轴上的齿盘与发电机转子同轴旋转，而安装于齿盘外周的接近开关形成与发电机转速成比例的方波信号后送到整形板，经处理后送入PLC控制器的数字量输入端，用于测量发电机的转速；PLC控制器对外部的输入信号进行采集，并通过逻辑处理后在相应的频率（转速）设定点输出数字量信号；PLC控制器输出的数字量信号经过继电器板隔离后作为转速测量装置的输出，满足机组转速保护的要求。
图1 转速测量装置系统结构图1.2 转速测量装置的硬件介绍1.2.1 PLCRES-1000型转速测量装置的控制核心为三菱FX2N系列PLC,但由于其面临停产，会导致后续维护不方便等问题，所以长江三峡能事达电气股份有限公司对转速测量装置进行了升级，采用三菱FX3U系列PLC为控制核心，并命名为RES-1000（E）型转速测量装置。
FX3U系列PLC是三菱最新型的可编程逻辑控制器，它除了继承之前FX2N系列的优点外，基本性能得到大幅提升，CPU处理速度从FX2N 系列的0.08us/基本指令提升到0.065us/基本指令，内置RAM存储器的容量从16K提升到64K，并大幅增加了内部软元件的数量。
其输入端子X000~X005除具备基本的DI采集功能外，还有以下功能：（1）中断功能。
能不受顺控程序的扫描周期的影响，将ON宽度（或是OFF 宽度）最小5μs的外部输入信号的上升沿或是下降沿作为触发信号，立即执行中断程序；（2）脉冲捕捉功能。
对指定的高速脉冲进行处理，无论运算时间多少，最高可以执行100KHz的计数。
因此，使用FX3U系列PLC作为转速测量装置的控制核心不仅能保证频率测量的精度，使其完全满足电力行业控制的要求，而且相较于其他型号的PLC，频率测量实现简单，无需额外配备频率测量特殊模块，大大节约了成本。
1.2.2 接近开关RES-1000系列转速测量装置采用天津图尔克公司生产的接近开关测量齿盘转速，型号为Ni8-m18-an6x。
其标准检测物体为铁质，检测距离为8mm±10%，响应频率为0.5KHz。
凌津滩水电厂发电机磁极对数为38对，齿盘齿数为19个，机械过速为额定转速的160%，即在机组机械过速时，接近开关感应齿盘的每个齿的频率为40Hz，其远低于Ni8-m18-an6x的响应频率。
因此，RES-1000系列转速测量装置选用的接近开关能完全满足电厂机组对测速精度的要求。
1.2.3 整形板整形板主要用于频率信号的处理。
机组残压信号经过滤波和整形，齿盘信号经过隔离，使其转变为PLC控制器可识别的优质方波信号，用于机组频率的测量。
残压机频测量输入通道电气特性为：输入信号电压范围为0.1V～220VAC，输入阻抗≧200KΩ，测频范围为5Hz～200Hz。
齿盘频率测量输入通道电气特性为：输入信号电压范围为24V±5%，输入阻抗≧2KΩ，测频范围为5Hz～5KHz。
图2 整形板原理图1.3转速测量装置测频的软件实现1.3.1测频原理测量频率一般采用测周法或测频法。
由于FX3U系列PLC内置中断功能及脉冲捕捉功能，使用测周法比较适合。
测频原理为计算频率信号两个中断之间（即一个周期内）捕捉到的高频计数脉冲的个数N ，当前频率F 的计算公式为：a f F C N式中，a f 为高频计数脉冲的频率，数值为100KHz ；C 为频率信号的分频次数。
1.3.2测频实现方式具体实现方法以残压测频为例：由PLC 控制器输出端Y000产生的100KHz 高频脉冲送到PLC 输入端X000，高速计数器C235对输入端X000的脉冲进行计数。
残压频率信号经过整形变成方波信号后，送入到PLC 输入端X003，将其下降沿作为中断触发信号，中断触发信号将立即执行一次中断子程序I300。
在中断子程序I300中，把本次中断时C235的数值送入数据寄存器保存，并把它和上一次中断时C235的数值相减，差值即为残压频率一个周期内的高频计数脉冲的个数N ，并通过它来计算出机组当前频率。
1.3.3冗余齿盘测频的特点为低转速测量精度高，信号不易受到干扰，但受探头的安装位置影响较大，特别是机组过速径向摆动较大时，对测频稳定性会产生影响。
残压测频的特点为测频精度高，测频响应快，但在低转速励磁电压低的情况下，无法测量或信号容易受到干扰。
基于以上原因，需要在不同状态下选择不同的频率信号，该装置使用冗余的信号源，信号源为一路残压频率和两路齿盘频率，基于三选二表决法对输入的频率进行选择，具体实现方法为：（1）当机组频率大于54Hz,频率选择优先度：残压频率>齿盘频率1>齿盘频率2 ;当机组频率小于54Hz,频率选择优先度：齿盘频率1>齿盘频率2 >残压频率。
（2）运用三选二表决法，对三路频率信号进行比较，当一路频率信号与另两路频率信号的差值大于设定的门槛值且另两路频率信号差值小于门槛值时，判断此路信号故障并在运算时自动剔除。
此冗余频率信号的选择方法能根据转速的高低选择合理的频率信号，并能在任一路测频故障时对其精准定位并自动剔除该故障数据，使测频的准确性和整体的可靠性大大提高。
2应用中遇到的问题及解决方法2.1测频跳变频繁在用MCII型电脑多功能工频计对RES-1000型转速测量装置的测频精度进行校验时,发现其测频波动大，在信号频率为50Hz时转速测量装置测频在50.1Hz 到49.9Hz之间频繁跳动。
通过对其测频机理进行梳理，初步怀疑原因为Y000输出的高频计数脉冲不够精准。
为验证此观点，改用由外部晶振提供的同频率高频计数脉冲，结果发现测频问题依然存在。
再次对各种可能原因进行排查，将其锁定为：中断子程序每次扫描速度的差异对高速计数器数值的读取产生影响。
具体分析为：频率信号的下降沿运行中断子程序，在中断子程序中记录当前高速计数器的数值，受到中断子程序扫描速度的影响，高速计数器数值的读取会比频率信号的下降沿滞后，并且这个滞后的时间每次也会有所不一致，导致相同频率时每个信号周期内高频计数脉冲的个数N不相同，从而使测频跳变频繁。
图3 高频计数脉冲的处理为解决此问题，对整形板进行升级，把原整形板输出的三路频率信号和晶振产生的100KHz高频计数脉冲相与，分别作为三路频率信号新的高频计数脉冲送到PLC的输入端。
如图3所示，F0为晶振产生100KHz高频计数脉冲，F1为残压频率经过隔离、整形后形成的方波信号，F2为F0和F1相与得到的高速计数脉冲，高速计数器C235对F2进行循环计数。
在F1的下降沿运行中断子程序，经过短暂的滞后对记录C235的当前数值。
可以看出，对整形板进行升级后，在F1的下降沿C235已停止计数，中断子程序中对高速计数器数值的读取不受滞后的影响，从而保证了测频的精度。
经试验和实际运行验证，测频效果达到了很大的改良，在50Hz时测频误差只有0.003Hz，完全能满足水电机组对转速测量装置的要求。
2.2 齿盘测频误差过大在机组开机时发现，转速测量装置齿盘测频数值与实际频率值的误差过大，并且两路齿盘测频数值之间也存在差异。
当改用工频计输出的方波信号模拟齿盘频率信号时，齿盘测频的误差和精度满足要求。
为分析造成此问题的根本原因，通过手动开机的方式让机组转速由零上升到额定转速，并在程序中监视三路频率测量的数值，对其进行实时记录，发现齿盘测频数值与真实频率一直呈倍数关系，其中齿盘通道1的数值为真实频率值的1.19倍，齿盘通道2的数值为真实频率值的1.31倍，此倍数与机组齿盘的齿凸和凹槽部分对应的扇角比例1.2比较相近。
基于此现象，重新梳理齿盘测频的处理方法，分析出造成此问题的原因为：齿盘频率信号的占空比对测频产生影响。
图4 频率相同但占空比不同的频率信号对应的高频计数脉冲如图4所示：高频计数脉冲和频率信号相与作为新的高频计数脉冲，F1和F3频率相同，但由于占空比的原因，其对应的高频计数脉冲F2和F4不一样，即测量F1和F2的频率时在一个周期内数到的脉冲个数也不一样，这就导致了测频的误差。
由于接近开关的特性，当其在有效检测距离内检测到铁质时输出高电平，没有检测到铁质时输出低电平，所以接近开关输出方波信号的占空比不仅受机组齿盘齿凸和凹槽部分的比例影响，还受探头安装位置和角度的影响。
