蒸汽發生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備自動控制系統技術方案

本實用新型專利技術屬于自動控制領域，具體涉及一種核電站蒸汽發生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備的自動控制系統。該自動控制系統包括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動與伺服電機相連接；伺服電機分別帶動編碼器旋轉，編碼器分別通過信號轉換模塊與多軸運動控制卡相連；當伺服電機的驅動部件到達限位位置后觸發限位開關和接近開關，限位開關和接近開關經繼電器與多軸運動控制卡相連。該系統具備自動補償功能和高控制精度，且通用性強，運行穩定、可靠。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于自動控制領域，具體涉及一種核電站蒸汽發生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備的自動控制系統。
技術介紹
在蒸汽發生器啟動和變工況運行過程中，蒸汽發生器二次側會沉積大量的二回路腐蝕產物。二次側管板表面、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，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稱之為柔性沖洗技術，而其對應的設備稱之為柔性沖洗設備。蒸汽發生器內部二次側傳熱管管間位置狹小，管間距11僅約七八個毫米(見圖2)，人員無法進入內部，設備進入也極其困難；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，該區域為高放射性場所，人員不可長時間、近距離操作設備。
技術實現思路
本技術的目的是能夠高精度、遠程控制柔性沖洗設備的多軸運動，進行沖洗工作，提供一種核電站蒸汽發生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備的自動控制系統。本技術所采用的技術方案是一種蒸汽發生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備自動控制系統，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動與伺服電機相連接；伺服電機分別帶動編碼器旋轉，編碼器分別通過信號轉換模塊與多軸運動控制卡相連；限位開關和接近開關經繼電器與多軸運動控制卡相連。如上所述的一種蒸汽發生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備自動控制系統，其中所述PC機通過以太網與多軸運動控制卡相連。如上所述的一種蒸汽發生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備自動控制系統，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生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備自動控制系統，其中2個伺服電機驅動控制2個伺服電機，驅動攜帶柔性鋼帶的長桿機構，長桿機構在蒸汽發生器中心管廊內進行步進和旋轉運動；另2個伺服電機驅動控制余下的2個伺服電機，驅動柔性鋼帶在蒸汽發生器傳熱管管間的前進、后退和高壓噴嘴相對長桿機構的偏轉運動，使柔性鋼帶伸入傳熱管管間。本技術的有益效果是1.本技術由多軸運動控制卡發出脈沖到伺服驅動器，然后控制電機運動，電機帶動編碼器旋轉，傳回脈沖到多軸運動控制卡，構成閉環控制系統。同時采用軟件控制PID參數進行閉環控制調節，具備自動補償功能和高控制精度。2.本技術操作平臺與多軸運動控制卡采用以太網方式通信，使柔性沖洗設備具備遠程控制能力。同時，將操作平臺(PC機)布置在遠離蒸汽發生器的低劑量區，極大地減少了操作人員受到的輻射劑量。3.本技術PC機操作界面設置或選擇相應的運動參數來控制柔性沖洗設備，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備操作和監視，極大地降低了人員成本。4.本技術通過PC機調用不同的參數配置，可實現不同型號蒸汽發生器的柔性沖洗工作，具有一定的通用性。5.本技術實現了與機械系統的良好配合，運行穩定、可靠，價格上具有有力的市場競爭力。附圖說明圖1為本技術提供的一種蒸汽發生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備自動控制系統結構組成圖；圖2為蒸汽發生器部分傳熱管圖；圖中1-PC機；2_多軸運動控制卡；31 34-伺服電機驅動；41 44-伺服電機；51 53-編碼器；61、63、64_限位開關；62_接近開關；71 73-信號轉換模塊；81 84-繼電器；9_圖像采集盒；10_攝像頭；11_管間距；12_設備進入口 ；13_中心管廊；14_傳熱管。具體實施方式以下結合附圖和實施例對本技術提供的一種蒸汽發生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備自動控制系統進行介紹如圖1所示，一種蒸汽發生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備自動控制系統，包括PC機I，多軸運動控制卡2，伺服電機驅動31 34，伺服電機41 44，編碼器51 53，限位開關61、63、64，接近開關62，信號轉換模塊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，用于設置或選擇柔性沖洗設備各軸的運動參數，實時監控運動效果；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之間采用以太網方式通訊,操作人員通過PC機I輸入數據，查看處理結果。本技術將不同蒸汽發生器的參數、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生器沖洗時僅需調用即可。伺服電機驅動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發出的脈沖，并控制伺服電機41 44實現要求的沖洗運動程序。其中，伺服電機驅動31、32控制伺服電機41、42，驅動攜帶柔性鋼帶的長桿機構，使長桿機構在蒸汽發生器中心管廊13內進行步進和旋轉運動，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沖洗；伺服電機驅動33、34控制伺服電機43、44，驅動柔性鋼帶在蒸汽發生器傳熱管14管間的前進、后退和高壓噴嘴相對長桿機構的(90°角度)偏轉運動，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61、63、64分別經繼電器81、83、84與多軸運動控制卡2相連；接近開關62經繼電器82與多軸運動控制卡2相連。其中當伺服電機41驅動機械結構到達限位位置后觸發限位開關61 ;當伺服電機42驅動機械結構到達指定位置后觸發接近開關62 ;當伺服電機44驅動機械結構到達前、后兩限位位置后會分別觸發限位開關63、64。限位開關61、63、64實現軸的運動限位，接近開關62實現旋轉動作軸的對“零”功能；既可實現系統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，編碼器51 53將長桿機構和高壓噴嘴的實時位置信息經信號轉換模塊71 73轉為差分信號后輸出給多軸運動控制卡2，以提高控制系統的抗干擾能力。多軸運動控制卡2根據接收到的反饋信息實時調整，并將最終的位置信息傳輸給PC機1，供操作人員實時監控各軸動作信息。本技術伺服電機驅動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，實現二者之間的數據交換，本技術圖像采集盒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化為數字信號傳給PC機，使操作人員能監測柔性鋼帶狀況。在實際使用中，操作人員從PC機I操作界面實現數據輸入與顯示，需調整沖洗位置時，只需在操作界面中設置或選擇相應的運動參數，即實現相應的精確運動控制。輸入的數據通過多軸運動控制卡2運算，轉化為實際的脈沖個數(對應位本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種蒸汽發生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備自動控制系統，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，編碼器(51～53)分別通過信號轉換模塊(71～73)與多軸運動控制卡(2)相連；限位開關(61、63、64)和接近開關(62)經繼電器(81～84)與多軸運動控制卡(2)相連。

【技術特征摘要】
1.一種蒸汽發生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備自動控制系統，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，編碼器(51 53)分別通過信號轉換模塊(71 73)與多軸運動控制卡(2)相連；限位開關(61、63、64)和接近開關(62)經繼電器(81 84)與多軸運動控制卡(2)相連。2.根據權利要求1所述的一種蒸汽發生器二次側管板柔性泥渣沖洗設備自動控制系統，其特征在于所述PC機(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周政，程檀，劉妍，錢艷平，
申請(專利權)人：核動力運行研究所，中核武漢核電運行技術股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：