一种用于核电机组手操设备的检测装置的制作方法

1.本发明涉及核电厂机组手操设备的技术领域，更具体地说，涉及一种用于核电机组手操设备的检测装置。


背景技术：

2.核电机组主控室安装有大量的手动操作设备，用于实现控制系统手动控制和手自动切换。但是由于备件质量精度及可靠性的差异，导致安装于现场的设备出现异常或者故障的频率较高，极大影响控制系统的正常稳定运行。
3.目前的手动操作设备主要存在的问题有：手自动状态切换不顺畅或者切换不成功；手自动增减以及手动快增减按键不灵敏，影响手动控制功能；过程量指针卡死或者卡涩，导致不能正确指示过程量信号；手动信号输出不连续，存在阶跃或者毛刺；动圈表准确度降低，导致过程量实际值与指示值超出标准偏差。
4.另外，部分重要手动操作设备在换料大修状态转换时需要操作使用，如果出现异常将导致主线计划延误，将极大影响发电量，造成巨大经济损失。因此，需要设计一种可完整检测手动操作设备故障或者异常的检测设备。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于核电机组手操设备的检测装置。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于核电机组手操设备的检测装置，包括：接口单元、与所述接口单元连接的运算处理单元；
7.所述接口单元用于供所述检测装置与手操设备快速连接，并供所述检测装置与所述手操设备进行信号传输；
8.所述运算处理单元用于对所述接口单元传输的所述手操设备的操作信号进行运算处理和验证，并输出相应的验证信号；所述运算处理单元还用于通过所述接口单元向所述手操设备返回所述验证信号，以供所述手操设备基于所述验证信号进行显示。
9.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述运算处理单元包括：模拟电路和数字控制电路；
10.所述数字控制电路通过所述接口单元接收所述手操设备的操作信号并对所述操作信号进行运算处理后，输出数字信号至所述模拟电路；
11.所述模拟电路对所述数字信号进行转换处理，并输出所述验证信号，以及将所述验证信号通过所述接口单元返回给所述手操设备。
12.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述运算处理单元还包括：切换电路；
13.所述切换电路与所述数字控制电路连接，用于根据所述数字控制电路输出的切换信号执行切换操作；或者根据用户输入的切换信号执行切换操作。
14.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述切换电路包括：继电器。
15.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，还包括：电源模块、信号产生模块和信号采集模块；
16.所述电源模块用于提供电源信号；
17.所述信号产生模块用于产生源信号；
18.所述信号采集模块用于对所述检测装置的验证信号进行采集并输出。
19.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述电源模块为即插式电源模块。
20.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述信号产生模块用于将第一电压信号转换为第二电压信号。
21.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述第一电压信号为：28v，所述第二电压信号为：0～5v。
22.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，还包括：操作测试面板；
23.所述操作测试面板用于提供测试接口以供用户进行测试、对所述检测装置输出的验证信号进行显示，以及供用户进行操作信号输入。
24.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述验证信号包括：指令信号和自动信号；
25.所述操作测试面板包括：第一显示模块、第二显示模块以及测试模块；
26.所述第一显示模块用于对所述指令信号进行显示；
27.所述第二显示模块用于对所述自动信号进行显示；
28.所述测试模块用于提供测试接口以供用户进行测试。
29.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述操作测试面板还包括：切换开关和电源开关；
30.所述切换开关用于接收用户输入的手动/自动切换操作，并根据用户输入的手动/自动切换操作输出切换信号；
31.所述电源开关用于接收用户输入的开启/关闭电源操作。
32.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述测试模块包括：供用户进行相应测试的多个测试孔；所述多个测试孔分开设置。
33.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述测试孔的孔径为2mm。
34.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，还包括：电路板；
35.所述电源模块、所述信号产生模块、所述信号采集模块和所述运算处理单元集成在所述电路板上。
36.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述接口单元包括：与所述手操设备快速对接的连接头；
37.所述检测装置通过所述连接头与所述手操设备进行信号传输。
38.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述连接头上设有与所述手操设备的接口对应设置、以供所述连接头与所述手操设备快速对接的第一标识装置和第二标识装置。
39.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述第一标识装置的颜色与所述第二标识装置的颜色不同。
40.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述连接头上设有16个信号通道。
41.在本发明所述的用于核电机组手操设备的检测装置中，所述连接头上设有公针和母针，且所述公针和所述母针间隔布置。
42.实施本发明的用于核电机组手操设备的检测装置，具有以下有益效果：包括：接口单元、与接口单元连接的运算处理单元；接口单元用于供检测装置与手操设备快速连接，并供检测装置与手操设备进行信号传输；运算处理单元用于对接口单元传输的手操设备的操作信号进行运算处理和验证，并输出相应的验证信号；运算处理单元还用于通过接口单元向手操设备返回验证信号，以供手操设备基于验证信号进行显示。本发明可对核电机组的手操设备是否故障或者异常进行检测，提前发现手操设备是否异常或者故障，保证其功能正常，提升现场设备的可靠性，避免因手操设备故障或者异常影响主线设备的运行和计划，且可与手操设备实现快速连接，提升便捷性和可靠性，防止人因失误。
附图说明
43.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
44.图1是核电机组的手操设备的手动控制和自动切换功能的电路图；
45.图2是核电机组的手操设备的指令信号指示功能的电路图；
46.图3是核电机组的手操设备的操作面板的示意图；
47.图4是本发明实施例提供的用于核电机组手操设备的检测装置的原理框图；
48.图5是本发明实施例提供的用于核电机组手操设备的检测装置的运算处理单元与手操设备的电路连接示意图；
49.图6是本发明实施例提供的运算处理单元的电路图；
50.图7是本发明实施例提供的用于核电机组手操设备的检测装置的结构示意图；
51.图8是本发明实施例提供的接口单元的结构示意图。
具体实施方式
52.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
53.如图1和图2所示，核电机组的手操设备内部结构主要包括手动控制功能、手自动切换功能、指令信号指示功能。
54.具体的，如图1所示，手操设备上有 (增)、
‑
(减)、m(手动)、a(自动)功能按键，分别的功能为：
55. (增)：手动控制增加，实现指令信号的增加，如开大阀门，分为慢速档、快速档两个档位。
56.‑
(减)：手动控制减小，实现指令信号的减小，如关小阀门，分为慢速档、快速档两个档位。
57.m(手动)：将控制回路置于手动控制状态，即通过rcm手操器直接实现指令信号的
给定和调节。
58.a(自动)：将控制回路置于自动控制状态，即将rcm手操器旁路，通过自动控制回路实现的信号的调节和指令信号的给定。
59.上述按键操作后，进而实现相应的控制回路开关动作，同时将上述信号通过引脚分别将控制信号送到相应的控制回路，如：11(减)、12(高度)、13(增)、23(手动控制)、31(手动灯)、44(28v确认)、21(自动控制)、33(自动灯)、34(使能)、32(地)以及22(28v供电)，此均为与本发明实施例提供的用于核电机组手操设备的检测装置连接的接口端子。
60.由于手操设备的手动控制及手自动切换功能均采用按键操作，按键操作的灵敏度和可靠性对手操设备至关重要，常常用于按键功能的异常或者失效，导致手动控制功能的异常，或者手动切换功能异常。
61.如图2所示，为手操设备的指令信号指示功能的电路图。其主要实现手动信号和自动信号指令信号的指示。其中，指令信号的指示是通过手操设备的操作面板的动圈表实现的，指针指示在具体的数值上。然而由于过程量指针卡涩或者卡死，通常会导致不能正确指示在标准的读数上，又或者由于指示表精度低导致过程量指针指示的读数与真实值之间超出允许偏差标准。
62.如图2所示，43(pi(d)或手动4～20ma)、24(输出0v信号)、41(
‑
信号)、14(输出正信号)、42( 信号)均为与本发明实施例提供的用于核电机组手操设备的检测装置连接的接口端子。
63.如图3所示，为手操设备的操作面板示意图。如图3所示，操作面板上设有增按键、减按键与上述 (增)、
‑
(减)功能是一致，按键的深浅决定是慢速档还是快速档；按键浅为慢速档，按键深为快速档。手动按键和自动按键分别对应m(手动)、a(自动)，m(手动)、a(自动)旁边分别有指示灯，指示当前所处于的状态，当处于手动状态，手动灯亮；当处于自动状态，自动灯亮。
64.根据手操设备的故障原因，本发明提供一种用于核电机组手操设备的检测装置，该检测装置可以有效检测手操设备的故障或者异常，包括但不限于：过程量指针卡死或者卡涩，导致不能正确指示过程量信号；动圈表准确度降低，导致过程量实际值与指示值超出标准偏差；手自动状态切换不顺畅或者切换不成功；手动增减以及手动快增减按键不灵敏；手动信号输出不连续，存在阶跃或者毛刺。
65.参考图4，图4为本发明提供的用于核电机组手操设备的检测装置一可选实施例的原理框图。
66.具体的，如图4所示，该用于核电机组手操设备的检测装置包括：接口单元11、与接口单元11连接的运算处理单元12。
67.接口单元11用于供检测装置与手操设备快速连接，并供检测装置与手操设备进行信号传输。
68.运算处理单元12用于对接口单元11传输的手操设备的操作信号进行运算处理和验证，并输出相应的验证信号；运算处理单元12还用于通过接口单元11向手操设备返回验证信号，以供手操设备基于验证信号进行显示。
69.具体的，通过对手操设备手动功能和自动功能进行切换，实现手动和自动功能的选择，且手动功能和自动功能选择所产生的操作信号通过接口单元11传送给运算处理单元
12，由运算处理单元12进行运算处理和验证，从而实现对手操设备的手动功能和自动功能切换的连续性和可靠性的检测和验证。
70.通过对手操设备的手动控制功能操作，且手动控制功能操作的操作信号通过接口单元11传送给运算处理单元12，由运算处理单元12进行运算处理和验证，从而实现对手操设备的手动增加、手动减小、高速手动增加、高速手动减小功能的可靠性的检测和验证，同时对指令信号进行实时监测，验证手动控制信号的连续性。
71.通过对手操设备进行强制手动、强制自动功能的测试，并验证手操设备面板上的手动灯、自动灯状态。
72.通过给定指令信号0～100％全量程区间，并在手操设备的操作面板上监视指示表在全量程响应的准确性。
73.具体的，如图5所示，该运算处理单元12包括：模拟电路122和数字控制电路121。
74.数字控制电路121通过接口单元11接收手操设备的操作信号并对操作信号进行运算处理后，输出数字信号至模拟电路122。模拟电路122对数字信号进行转换处理，并输出验证信号，以及将验证信号通过接口单元11返回给手操设备。
75.进一步地，如图5所示，该运算处理单元12还包括：切换电路。
76.切换电路与数字控制电路121连接，用于根据数字控制电路121输出的切换信号执行切换操作；或者根据用户输入的切换信号执行切换操作。可选的，该切换电路包括：继电器。
77.如图5所示，运算处理单元12的第12引脚通过接口单元11与手操设备的第11接口端子连接，运算处理单元12的第6引脚通过接口单元11与手操设备的第12接口端子连接，运算处理单元12的第10引脚通过接口单元11与手操设备的第13接口端子连接，运算处理单元12的第1引脚通过接口单元11与手操设备的第23接口端子连接，运算处理单元12的第3引脚通过接口单元11与手操设备的第31接口端子连接，运算处理单元12的第2引脚通过接口单元11与手操设备的第21接口端子连接，运算处理单元12的第8引脚通过接口单元11与手操设备的第34接口端子连接，运算处理单元12的第21引脚通过接口单元11与手操设备的第42接口端子连接，运算处理单元12的第23引脚通过接口单元11与手操设备的第41接口端子连接，运算处理单元12的第18引脚通过接口单元11与手操设备的第43接口端子连接。
78.具体的，如图5所示，当对手操设备进行的按键操作时，手操设备将相应的操作信号通过接口单元11传输给数字控制电路121对应的引脚，数字控制电路121通过对相应引脚所检测到的操作信号进行相应的运算处理后传输给模拟电路122，由模拟电路122进行相应的转换后，通过运算处理单元12的第14引脚或者第24引脚输出相应的验证信号，以及通过运算处理单元12的第21引脚和第23引脚返回至手操设备的指示表进行相应的显示，从而达到验证手操设备的目的。
79.进一步地，如图6所示，为本发明提供的数字控制电路121和模拟电路122的电路图。
80.如图6所示，模拟电路122包括：偏压放大器、计数器输出适配器和转换器。数字控制电路121包括：控制逻辑、限制器、可逆计数器、手动时钟、转换逻辑、伺服比较器、自动时钟、方式存储器以及闪烁控制。
81.如图6所示，自动方式检测时：
82.运算处理单元12的第2引脚输入逻辑(手/自动方式继电器)
→
方式存储器输出逻辑
→
转换逻辑输出逻辑，一路：转换逻辑回路(非门)控制a/b门，经过v/i转换器输出电流信号，去执行机构。另一路，当伺服比较器输出大于/小于零(运算处理单元12输入端(第22引脚)大于/小于输出端(第24引脚)计数器伺服系统输出自动时钟的方脉冲
→
计数器控制逻辑输出进位加/减信号
→
计数器输出适配器输出加/减的模拟量信号
→
运算处理单元12的输出端(第24引脚)输出加/减的模拟量信号(同时比较器输出
→
0)。
83.自动方式检测时，输出端自动跟踪输入端的变化。
84.手动方式检测时：
85.手动方式时，即调节系统处于手动方式时，运算处理单元12的第1引脚输入逻辑
→
方式存储器另一输出端输出逻辑(手动灯亮)
→
手动控制时钟回路输出方脉冲
→
当手操站手动加/减信号
→
计数器控制逻辑输出进位加/减信号
→
计数器输出适配器输出加/减模拟量信号
→
运算处理单元12的输出端(第24引脚)输出加/减模拟量信号
→
a门导通，b门截至
→
输出4－20ma
→
执行机构(第18引脚)。(此时的比较器输出大于/小于0。运算处理单元12的输出端(第24引脚)去调节器，运算处理单元12的(第22引脚)接收调节器的输出信号，实现自动跟踪)。
86.手动方式时，一方面，手动加减信号通过手操站经过运算处理单元12到其第18引脚输出电流信号；另一方面，手动加减信号经运算处理单元12的第24引脚和第22引脚，实现自动跟踪、无扰动切换的功能。
87.强制手动方式检测时：
88.在自动方式运行时，如果在运算处理单元12输入信号的自动回路中发生故障(运算处理单元12的第4引脚失去 28vdc电源、即4端逻辑为“0”： 28vdc电源由串联的许多插件上的短路勾手线勾过来，若运行中任一插件拔出或任一插件使第28引脚和第29引脚勾手线断路)，手操设备的灯光闪烁。
89.当正常运行条件恢复时，运算处理单元12保持强制手动方式。为了转换至自动方式，通过把控制站切换到手动来确认手动状态，然后再转换到自动方式。
90.进一步地，如图4所示，该用于核电机组手操设备的检测装置还包括：电源模块13、信号产生模块14和信号采集模块15。
91.电源模块13用于提供电源信号；信号产生模块14用于产生源信号；信号采集模块15用于对检测装置的验证信号进行采集并输出。
92.一些实施例中，该电源模块13为即插式电源模块13。其中，该电源模块13301可实现将220vac转换为28vdc。
93.一些实施例中，该信号产生模块14用于将第一电压信号转换为第二电压信号。其中，第一电压信号为：28v，第二电压信号为：0～5v。
94.进一步地，一些实施例中，该用于核电机组手操设备的检测装置还包括：电路板。
95.电源模块13、信号产生模块14、信号采集模块15和运算处理单元12集成在电路板上。
96.进一步地，如图6所示用于核电机组手操设备的检测装置还包括：操作测试面板16；
97.操作测试面板16用于提供测试接口以供用户进行测试、对检测装置输出的验证信
号进行显示，以及供用户进行操作信号输入。
98.可选的，验证信号包括：指令信号和自动信号。
99.如图7所示，该该操作测试面板16包括：第一显示模块161、第二显示模块162以及测试模块163。
100.第一显示模块161用于对指令信号进行显示。第二显示模块162用于对自动信号进行显示。测试模块163用于提供测试接口以供用户进行测试。其中，指令信号和自动信号均为0
‑
5v的电压信号。
101.进一步地，如图7所示，该操作测试面板16还包括：切换开关164和电源开关165。
102.切换开关164用于接收用户输入的手动/自动切换操作，并根据用户输入的手动/自动切换操作输出切换信号；电源开关165用于接收用户输入的开启/关闭电源操作。即切换开关164用于手动/自动信号的切换。电源开关165为检测装置供电的开关键。
103.如图7所示，该测试模块163包括：供用户进行相应测试的多个测试孔；多个测试孔分开设置。可选的，每个测试孔的孔径为2mm。如图7所示，该测试孔分别为指令信号测试孔和自动信号测试孔，可外接万用表或者快速记录仪实现信号的准确测量和数据采集。
104.如图7所示，该测试面板为盒式结构，第一显示模块161、第二显示模块162、测试模块163、切换开关164和电源开关165可呈现在盒式结构的外壳表面，并与电路板电连接，以实现第一显示模块161、第二显示模块162、测试模块163、切换开关164和电源开关165与电路板上的相关电路连接。
105.可选的，该第一显示模块161和第二显示模块162均可包括但不限于lcd显示屏、led显示屏、oled显示屏、柔性显示屏、数码管等。
106.具体的，接口单元11可实现本发明实施例的检测装置与手操设备之间的对接，以实现信号或者数据传输，即对手操设备进行测试检测的信号或者数据的传输。
107.一些实施例中，该接口单元11包括：与手操设备对接的连接头；通过连接头可实现检测装置与手操设备进行信号或者数据传输。
108.可选的，如图8所示，该连接头上设有与手操设备接口对应设置，以供连接头与手操设备快速对接的第一标识装置101和第二标识装置102。
109.如图8所示，该连接头为专用连接头，其可实现与手操设备的快速对接并保证与手操设备信号连接的快速性、便捷性及可靠性。同时，在连接头上分别设置第一标识装置101和第二标识装置102，可以避免人因接错，防止接线错误造成的设备损坏。
110.可选的，该第一标识装置101的颜色与第二标识装置102的颜色不同。具体的，如图8所示，为了与手操设备实现快速对接，第一标识装置101设置为黑色，第二标识装置102设置为白色。其中，手操设备上与连接头对应的接口两侧的标识即分别为黑色和白色，因此，本发明通过将第一标识装置101设置为与手操设备上的接口黑色的一侧相同的颜色，将第二标识装置102设置为与手操设备上的接口白色的一侧相同的颜色，以达到避免接错的目的，且可以实现快速对接。当然，可以理解地，第一标识装置101和第二标识装置102还可以采用其他形式，如其他不同的颜色，其他不同形状进行区别。
111.一些实施例中，该连接头上设有16个信号通道。具体的，如图8所示，该连接头上设有4*4＝16个信号通道，从而实现将手操设备上的接口的信号完全覆盖。
112.一些实施例中，该连接头上设有公针和母针，且公针和母针间隔布置。如图8所示，
该连接头上的11/12/13/14、31/32/33/34为母针，21/22/23/24、41/42/43/44为公针，其中，连接头上的母针和公针与图1和图2中的22/23/11/31/42/34/24/43/41/44/21的接口点对应，即相同序号的针与对应的接口点对应。
113.本发明的用于核电机组手操设备的检测装置，在检测过程中，可由电源模块13对手操设备进行供电，由信号产生模块14产生信号源，可以实现对核电机组的手操设备的全功能离线检测验证，检测内容包括：过程量指针卡死或者卡涩，导致不能正确指示过程量信号；动圈表准确度降低，导致过程量实际值与指示值超出标准偏差；手自动状态切换不顺畅或者切换不成功；手动增减以及手动快增减按键不灵敏；手动信号输出不连续，存在阶跃或者毛刺等，检测内容全面完整，覆盖手操设备出现的所有故障或者异常。
114.设计快速连接的连接头，保证与手操设备信号连接的快速性、便捷性及可靠性，同时也考虑了防人因失误风险。
115.电源信号和信号源集成于电路板上，且通过信号运算处理单元，信号量程符合设计要求且连续可调，省去外接仪表，操作简单便捷。
116.通过该用于核电机组手操设备的检测装置检测和验证的手操设备，可以确保手操设备的功能正常，对于提升现场设备的可靠性作用明显。
117.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
118.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
119.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd
‑
rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
120.以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。