一种基于电荷信号的远程在线自检单元的设计与应用
发布时间：2021-02-22 02:31
设计一种基于电荷信号的远程在线自检单元,为安装于核电厂反应堆厂房的松脱部件监测系统（LPMS）的一次仪表提供快速有效的远程在线自检方法。介绍了该远程在线自检单元的设计原理和方法、硬件设计与实现,以及软件流程设计。对远程在线自检单元进行了实验室测试,测试结果表明,在空载输出5 V低电压工作条件下可满足250 m的远程在线自检要求,同时对集成了该远程在线自检单元的国产化LPMS样机进行了鉴定试验,试验结果验证其满足工程应用环境。集成了远程在线自检单元的2套国产化LPMS产品已在巴基斯坦的恰希玛核电厂C-3/C-4机组进行了成功应用,以低成本和高效率实现了反应堆装料运行期间LPMS一次仪表的在线检测。
【文章来源】：核动力工程. 2020,41(02)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
LPMS中远程在线自检单元的方案设计框图
210核动力工程Vol.41.No.2.2020图3正弦信号发生器设计原理图Fig.3SchematicDiagramforDesignofSinusoidalSignalGeneratorD1、D2—型号为1N4148的二极管；C1、C2—电容；R1~R7—电阻；U1—型号为AD8032AN的双运算放大器（简称运放）；V+—正电源端；V-—负电源端；+IN1和+IN2—同相输入端；-IN1和-IN2—反相输入端；VOUT1和VOUT2—输出端；VOUT—正弦电压输出信号；GND—包线接地端AF=1+R3/R1（2）式中，R1、R3分别为图3中R1与R3的电阻值，k。将图3中R1与R3的电阻值代入式（2），获得运放的AF恰好为3，满足振荡器稳定输出条件。图3中，R4、R6、C1、C2组成的RC串并联正反馈网络输出到运放的同相输入端，且RC串并联正反馈网络的谐振角频率ω可根据式（3）计算[4]，即：6461210RRCC（3）式中，R4、R6分别为图3中R4与R6的电阻值，k；C1、C2分别为图3中C1、C2的电容值，nF；计算得出谐振角频率ω约为31676rad/s。将计算获得的谐振角频率ω代入下式，即：2πf（4）计算获得振荡器的谐振频率f为5.044kHz。通过Multisim仿真软件，对振荡器输出信号进行频率和波形的仿真测试，测试结果见图4（波形底色已作反色处理）。输出频率仿真测试结果为5.006kHz，与计算获得的输出频率5.044kHz的误差仅为-0.75%。从输出信号仿真测试可看出，正弦波形稳定，波形良好，且波形峰值为4.866V，即有效值为3.440V，与计算获得的输出有效值3.536V的误差为-2.7%。图4振荡器仿真测试结果Fig.4SimulationTestResultsofOscillator图3中与V+和V-连接的理想正负供电电源虽然为+5V和-5V，但根据资料显示，AD8032AN能够在正负供电电源+2.7V和-2.7V的更低电压的条件?
并通过指令传输及控制单元直接执行。由于核电厂的LPMS具有n路监测通道和n个远程在线自检单元，且按照图1的方案进行连接，n个远程在线自检单元共用指令传输及控制单元。尽管第2节的硬件设计本身支持n个远程在线自检单元进行同步自检，但是出于性价比考虑，LPMS信号处理柜中的指令传输及控制单元的负载能力不支持多个远程在线自检单元进行同步自检，因此在LPMS的自检控制软件设计中，也不允许多个监测通道同步进行远程在线自检，可以手动选择单一监测通道进行远程在线自检，或自动地逐一对监测通道进行远程在线自检。图6为图6自动远程在线自检的软件设计流程图Fig.6FlowChartforDesignofAutomaticRemoteOnlineSelf-CheckingSoftware图5电源及信号源切换控制电路设计框图Fig.5BlockDiagramforDesignofPowerandSignalSourceSwitchingControlCircuit
【参考文献】：
期刊论文
[1]RC文氏桥正弦波振荡电路工作条件分析[J]. 杨玉强,腾香. 渤海大学学报(自然科学版). 2017(01)
[2]松脱部件检测系统在核电站的应用研究[J]. 李坤. 核电子学与探测技术. 2015(07)
[3]核电站松脱部件监测系统研制[J]. 刘才学,汪成元,郑武元,李翔,邓圣,胡建荣,简捷. 核动力工程. 2010(01)
[4]基于虚拟仪器的核电站松脱部件监测系统[J]. 盘世标,刘才学,何绍群,胡建荣,李翔,郑武元,汪成元. 核动力工程. 2008(06)
本文编号：3045302
【文章来源】：核动力工程. 2020,41(02)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
LPMS中远程在线自检单元的方案设计框图
210核动力工程Vol.41.No.2.2020图3正弦信号发生器设计原理图Fig.3SchematicDiagramforDesignofSinusoidalSignalGeneratorD1、D2—型号为1N4148的二极管；C1、C2—电容；R1~R7—电阻；U1—型号为AD8032AN的双运算放大器（简称运放）；V+—正电源端；V-—负电源端；+IN1和+IN2—同相输入端；-IN1和-IN2—反相输入端；VOUT1和VOUT2—输出端；VOUT—正弦电压输出信号；GND—包线接地端AF=1+R3/R1（2）式中，R1、R3分别为图3中R1与R3的电阻值，k。将图3中R1与R3的电阻值代入式（2），获得运放的AF恰好为3，满足振荡器稳定输出条件。图3中，R4、R6、C1、C2组成的RC串并联正反馈网络输出到运放的同相输入端，且RC串并联正反馈网络的谐振角频率ω可根据式（3）计算[4]，即：6461210RRCC（3）式中，R4、R6分别为图3中R4与R6的电阻值，k；C1、C2分别为图3中C1、C2的电容值，nF；计算得出谐振角频率ω约为31676rad/s。将计算获得的谐振角频率ω代入下式，即：2πf（4）计算获得振荡器的谐振频率f为5.044kHz。通过Multisim仿真软件，对振荡器输出信号进行频率和波形的仿真测试，测试结果见图4（波形底色已作反色处理）。输出频率仿真测试结果为5.006kHz，与计算获得的输出频率5.044kHz的误差仅为-0.75%。从输出信号仿真测试可看出，正弦波形稳定，波形良好，且波形峰值为4.866V，即有效值为3.440V，与计算获得的输出有效值3.536V的误差为-2.7%。图4振荡器仿真测试结果Fig.4SimulationTestResultsofOscillator图3中与V+和V-连接的理想正负供电电源虽然为+5V和-5V，但根据资料显示，AD8032AN能够在正负供电电源+2.7V和-2.7V的更低电压的条件?
并通过指令传输及控制单元直接执行。由于核电厂的LPMS具有n路监测通道和n个远程在线自检单元，且按照图1的方案进行连接，n个远程在线自检单元共用指令传输及控制单元。尽管第2节的硬件设计本身支持n个远程在线自检单元进行同步自检，但是出于性价比考虑，LPMS信号处理柜中的指令传输及控制单元的负载能力不支持多个远程在线自检单元进行同步自检，因此在LPMS的自检控制软件设计中，也不允许多个监测通道同步进行远程在线自检，可以手动选择单一监测通道进行远程在线自检，或自动地逐一对监测通道进行远程在线自检。图6为图6自动远程在线自检的软件设计流程图Fig.6FlowChartforDesignofAutomaticRemoteOnlineSelf-CheckingSoftware图5电源及信号源切换控制电路设计框图Fig.5BlockDiagramforDesignofPowerandSignalSourceSwitchingControlCircuit
【参考文献】：
期刊论文
[1]RC文氏桥正弦波振荡电路工作条件分析[J]. 杨玉强,腾香. 渤海大学学报(自然科学版). 2017(01)
[2]松脱部件检测系统在核电站的应用研究[J]. 李坤. 核电子学与探测技术. 2015(07)
[3]核电站松脱部件监测系统研制[J]. 刘才学,汪成元,郑武元,李翔,邓圣,胡建荣,简捷. 核动力工程. 2010(01)
[4]基于虚拟仪器的核电站松脱部件监测系统[J]. 盘世标,刘才学,何绍群,胡建荣,李翔,郑武元,汪成元. 核动力工程. 2008(06)
本文编号：3045302
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