專利名稱：蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于自動控制領(lǐng)域，具體涉及一種核電站蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備的自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在蒸汽發(fā)生器啟動和變工況運行過程中，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)會沉積大量的二回路腐蝕產(chǎn)物。二次側(cè)管板表面、傳熱管14(見圖2)表面隨著時間推移會沉積大量的泥渣，次硬泥渣沉積也會逐漸出現(xiàn)，需要對傳熱管和管板之間的泥渣堆積層進行沖洗。而部分存在于傳熱管間的次硬性泥渣或硬性泥渣無法通過普通沖洗清除。必須采用柔性鋼帶攜帶高壓軟管及端部噴嘴伸入傳熱管間近距離、高水壓的噴射，對該區(qū)域進行精確的沖洗，才能取得一定效果。該種將柔性鋼帶攜帶高壓軟管及端部噴嘴伸入傳熱管間沖洗次硬性或硬性泥渣的技術(shù)稱之為柔性沖洗技術(shù)，而其對應(yīng)的設(shè)備稱之為柔性沖洗設(shè)備。蒸汽發(fā)生器內(nèi)部二次側(cè)傳熱管管間位置狹小，管間距11僅約七八個毫米(見圖2)，人員無法進入內(nèi)部，設(shè)備進入也極其困難；而柔性鋼帶端部噴嘴又需伸入傳熱管管間，對準次硬性泥渣或硬性泥渣所在區(qū)域進行精確沖洗，因此造成柔性沖洗工作困難極大。同時，該區(qū)域為高放射性場所，人員不可長時間、近距離操作設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是能夠高精度、遠程控制柔性沖洗設(shè)備的多軸運動，進行沖洗工作，提供一種核電站蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備的自動控制系統(tǒng)。本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)，包括PC機和多軸運動控制卡；PC機與多軸運動控制卡通信端連接；多軸運動控制卡為一個四軸的運動控制器，四軸分別通過伺服電機驅(qū)動與伺服電機相連接；伺服電機分別帶動編碼器旋轉(zhuǎn)，編碼器分別通過信號轉(zhuǎn)換模塊與多軸運動控制卡相連；限位開關(guān)和接近開關(guān)經(jīng)繼電器與多軸運動控制卡相連。如上所述的一種蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)，其中所述PC機通過以太網(wǎng)與多軸運動控制卡相連。如上所述的一種蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)，其中PC機通過圖像采集盒接收攝像頭信號。如上所述的一種蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)，其中2個伺服電機驅(qū)動控制2個伺服電機，驅(qū)動攜帶柔性鋼帶的長桿機構(gòu)，長桿機構(gòu)在蒸汽發(fā)生器中心管廊內(nèi)進行步進和旋轉(zhuǎn)運動；另2個伺服電機驅(qū)動控制余下的2個伺服電機，驅(qū)動柔性鋼帶在蒸汽發(fā)生器傳熱管管間的前進、后退和高壓噴嘴相對長桿機構(gòu)的偏轉(zhuǎn)運動，使柔性鋼帶伸入傳熱管管間。[0012]本實用新型的有益效果是1.本實用新型由多軸運動控制卡發(fā)出脈沖到伺服驅(qū)動器，然后控制電機運動，電機帶動編碼器旋轉(zhuǎn)，傳回脈沖到多軸運動控制卡，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時采用軟件控制PID參數(shù)進行閉環(huán)控制調(diào)節(jié)，具備自動補償功能和高控制精度。2.本實用新型操作平臺與多軸運動控制卡采用以太網(wǎng)方式通信，使柔性沖洗設(shè)備具備遠程控制能力。同時，將操作平臺(PC機)布置在遠離蒸汽發(fā)生器的低劑量區(qū)，極大地減少了操作人員受到的輻射劑量。3.本實用新型PC機操作界面設(shè)置或選擇相應(yīng)的運動參數(shù)來控制柔性沖洗設(shè)備，操作界面還包含攝像頭回傳柔性鋼帶實時狀況的圖像，只需一名操作人員即可同時完成設(shè)備操作和監(jiān)視，極大地降低了人員成本。4.本實用新型通過PC機調(diào)用不同的參數(shù)配置，可實現(xiàn)不同型號蒸汽發(fā)生器的柔性沖洗工作，具有一定的通用性。5.本實用新型實現(xiàn)了與機械系統(tǒng)的良好配合，運行穩(wěn)定、可靠，價格上具有有力的市場競爭力。

圖1為本實用新型提供的一種蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成圖；圖2為蒸汽發(fā)生器部分傳熱管圖；圖中1-PC機；2_多軸運動控制卡；31 34-伺服電機驅(qū)動；41 44-伺服電機；51 53-編碼器；61、63、64_限位開關(guān)；62_接近開關(guān)；71 73-信號轉(zhuǎn)換模塊；81 84-繼電器；9_圖像采集盒；10_攝像頭；11_管間距；12_設(shè)備進入口 ；13_中心管廊；14_傳熱管。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型提供的一種蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)進行介紹如圖1所示，一種蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)，包括PC機I，多軸運動控制卡2，伺服電機驅(qū)動31 34，伺服電機41 44，編碼器51 53，限位開關(guān)61、63、64，接近開關(guān)62，信號轉(zhuǎn)換模塊71 73，繼電器81 84，圖像采集盒9和攝像頭10。PC機I與多軸運動控制卡2通信端連接，用于設(shè)置或選擇柔性沖洗設(shè)備各軸的運動參數(shù)，實時監(jiān)控運動效果；多軸運動控制卡2為一個四軸的運動控制器，可提供±10V(模擬信號)的電機控制信號，其4軸分別通過4個伺服電機驅(qū)動器與4個伺服電機相連接。多軸運動控制卡2作為控制中心，可選用GALIL的21X3系列，具有4軸高速脈沖輸出，同時具有4軸高速脈沖輸入，用于接收編碼器51 53的反饋信號。PC機I與多軸運動控制卡2之間采用以太網(wǎng)方式通訊,操作人員通過PC機I輸入數(shù)據(jù)，查看處理結(jié)果。本實用新型將不同蒸汽發(fā)生器的參數(shù)、不同沖洗程序(安裝程序、工作程序)存儲在PC機I中，需對不同型號蒸汽發(fā)生器沖洗時僅需調(diào)用即可。伺服電機驅(qū)動31 34分別連接多軸運動控制卡2的輸出端，接收多軸運動控制卡2發(fā)出的脈沖，并控制伺服電機41 44實現(xiàn)要求的沖洗運動程序。其中，伺服電機驅(qū)動31、32控制伺服電機41、42，驅(qū)動攜帶柔性鋼帶的長桿機構(gòu)，使長桿機構(gòu)在蒸汽發(fā)生器中心管廊13內(nèi)進行步進和旋轉(zhuǎn)運動，用以將柔性鋼帶端部的高壓噴嘴對準管間及使柔性鋼帶端部的高壓噴嘴作旋轉(zhuǎn)沖洗；伺服電機驅(qū)動33、34控制伺服電機43、44，驅(qū)動柔性鋼帶在蒸汽發(fā)生器傳熱管14管間的前進、后退和高壓噴嘴相對長桿機構(gòu)的(90°角度)偏轉(zhuǎn)運動，使柔性鋼帶可伸入傳熱管14管間，從而控制柔性鋼帶端部攜帶的高壓噴嘴直接對準泥渣堆積層進行沖洗。限位開關(guān)61、63、64分別經(jīng)繼電器81、83、84與多軸運動控制卡2相連；接近開關(guān)62經(jīng)繼電器82與多軸運動控制卡2相連。其中當(dāng)伺服電機41驅(qū)動機械結(jié)構(gòu)到達限位位置后觸發(fā)限位開關(guān)61 ;當(dāng)伺服電機42驅(qū)動機械結(jié)構(gòu)到達指定位置后觸發(fā)接近開關(guān)62 ;當(dāng)伺服電機44驅(qū)動機械結(jié)構(gòu)到達前、后兩限位位置后會分別觸發(fā)限位開關(guān)63、64。限位開關(guān)61、63、64實現(xiàn)軸的運動限位，接近開關(guān)62實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)動作軸的對“零”功能；既可實現(xiàn)系統(tǒng)運動動作終端控制要求，又可控制成本。伺服電機41 43帶動編碼器51 53旋轉(zhuǎn)，編碼器51 53將長桿機構(gòu)和高壓噴嘴的實時位置信息經(jīng)信號轉(zhuǎn)換模塊71 73轉(zhuǎn)為差分信號后輸出給多軸運動控制卡2，以提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力。多軸運動控制卡2根據(jù)接收到的反饋信息實時調(diào)整，并將最終的位置信息傳輸給PC機1，供操作人員實時監(jiān)控各軸動作信息。本實用新型伺服電機驅(qū)動31 34可選用maxon的ADS50系列。圖像采集盒9與PC機I之間采用USB接口形式通信，實現(xiàn)二者之間的數(shù)據(jù)交換，本實用新型圖像采集盒9選用維視圖像的MV-2000系列。圖像采集盒9將攝像頭10實時采集的柔性鋼帶運動圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳給PC機，使操作人員能監(jiān)測柔性鋼帶狀況。在實際使用中，操作人員從PC機I操作界面實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入與顯示，需調(diào)整沖洗位置時，只需在操作界面中設(shè)置或選擇相應(yīng)的運動參數(shù)，即實現(xiàn)相應(yīng)的精確運動控制。輸入的數(shù)據(jù)通過多軸運動控制卡2運算，轉(zhuǎn)化為實際的脈沖個數(shù)(對應(yīng)位置)和頻率(對應(yīng)速度)向電機驅(qū)動31 34輸出，進而控制柔性沖洗設(shè)備的步進、旋轉(zhuǎn)、進退和偏轉(zhuǎn)動作操作，既可控制單一軸的運動，又可控制多軸聯(lián)動，以實現(xiàn)完成柔性沖洗的安裝程序和工作程序。同時，能夠準確的控制多軸之間的運動關(guān)系，使之具備安全互鎖功能，可在進退位移大于零時禁止步進運動的啟動，可使偏轉(zhuǎn)動作與其它三軸禁止同時運動等，確保人員操作設(shè)備的安全性、可靠性及準確性。本實用新型電機驅(qū)動31 34的參數(shù)調(diào)整，關(guān)系到運動及動作的控制精度，本實用新型根據(jù)機械結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)控制要求進行增益調(diào)整，其中增益調(diào)整是比較重要的部分，根據(jù)調(diào)試情況調(diào)整，使伺服電機不出現(xiàn)尖嘯聲和振動，機械部分沖擊較少，保證運行的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1.一種蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)，包括PC機(1)和多軸運動控制卡(2) ;PC機(1)與多軸運動控制卡(2)通信端連接；多軸運動控制卡為一個四軸的運動控制器，四軸分別通過伺服電機驅(qū)動(31 34)與伺服電機(41 44)相連接；伺服電機(41 43)分別帶動編碼器(51 53)旋轉(zhuǎn)，編碼器(51 53)分別通過信號轉(zhuǎn)換模塊(71 73)與多軸運動控制卡(2)相連；限位開關(guān)(61、63、64)和接近開關(guān)(62)經(jīng)繼電器(81 84)與多軸運動控制卡(2)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述PC機(I)通過以太網(wǎng)與多軸運動控制卡(2)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)，其特征在于PC機(I)通過圖像采集盒(9)接收攝像頭(10)信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述伺服電機驅(qū)動(31、32)控制伺服電機(41、42)驅(qū)動攜帶柔性鋼帶的長桿機構(gòu)，長桿機構(gòu)在蒸汽發(fā)生器中心管廊(13)內(nèi)進行步進和旋轉(zhuǎn)運動；伺服電機驅(qū)動(33、34)控制伺服電機(43、44)驅(qū)動柔性鋼帶在蒸汽發(fā)生器傳熱管(14)管間的前進、后退和高壓噴嘴相對長桿機構(gòu)的偏轉(zhuǎn)運動，使柔性鋼帶伸入傳熱管(14)管間。
專利摘要本實用新型屬于自動控制領(lǐng)域，具體涉及一種核電站蒸汽發(fā)生器二次側(cè)管板柔性泥渣沖洗設(shè)備的自動控制系統(tǒng)。該自動控制系統(tǒng)包括PC機和多軸運動控制卡；PC機與多軸運動控制卡通信端連接；多軸運動控制卡為一個四軸的運動控制器，四軸分別通過伺服電機驅(qū)動與伺服電機相連接；伺服電機分別帶動編碼器旋轉(zhuǎn)，編碼器分別通過信號轉(zhuǎn)換模塊與多軸運動控制卡相連；當(dāng)伺服電機的驅(qū)動部件到達限位位置后觸發(fā)限位開關(guān)和接近開關(guān)，限位開關(guān)和接近開關(guān)經(jīng)繼電器與多軸運動控制卡相連。該系統(tǒng)具備自動補償功能和高控制精度，且通用性強，運行穩(wěn)定、可靠。
文檔編號G05B19/418GK202860953SQ201120564710
公開日2013年4月10日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者周政, 程檀, 劉妍, 錢艷平 申請人:核動力運行研究所, 中核武漢核電運行技術(shù)股份有限公司