高温气冷堆应急柴油发电机电子调速器及发电机控制系统的制作方法

1.本实用新型属于调速器技术领域，具体涉及一种高温气冷堆应急柴油发电机电子调速器及发电机控制系统。


背景技术：

2.核电厂应急柴油发电机组(以下简称应急柴发)是极其重要的厂内备用电源系统，通常作为厂内某些重要的中压母线或低压母线的备用电源，这些母线担负着向安全相关或纵深防御负荷供电的任务。高温气冷堆应急柴油机组采用的是s.e.m.t.pielstic公司生产的6pa6ln系列柴油发动机，控制系统设计有安全级控制柜、辅助控制柜、保护励磁柜，其中调速器安装在保护励磁柜，调速控制采用电液调速系统，调速器型号为ec19600，工作和控制电源为24v直流电源。
3.电液调速系统由电子调速plc、液压执行机构、燃油调节组件、转速和负荷反馈、plc计算机等部件组成。其中液压执行机构和燃油调节组件构成机械调速的基本单元，机械调速采用调速杆设定目标转速，当柴油机空载启动、带载和卸载运行时，通过调速弹簧和离心飞铁装置，使其转速自动跟进到目标转速，负荷稳定在新的带载负荷。电子调速是在机械调速基础上，附加电子调速、转速\负荷反馈实现电液数字调速功能。当电子调速故障时，机械调速自动接续电子调速独立工作。
4.机组启动要求在接到启动信号后，机组需在20秒内自动启动并自动合闸供电，机组启动和运行过程中无需人员干预。在机组调试期间，当通过电调模式启动时，机组接到启动信号后，转速只能达到在446rpm的怠速运行，未能达到设计要求的额定转速。
5.现有技术中至少存在如下问题：机组在电子调速器启动模式下机组转速不能达到额定转速。


技术实现要素：

6.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高温气冷堆应急柴油发电机电子调速器及发电机控制系统。
7.本实用新型的一个方面提供一种高温气冷堆应急柴油发电机电子调速器。所述电子调速器包括：调速电路板以及设置于所述调速电路板的启动端子、额速/怠速端子、第一端子和第二端子；所述额速/怠速端子通过短引线与所述启动端子短接；所述启动端子用于与高温气冷堆应急柴油发电机的安全级控制柜的第一继电器的输出端相连接，所述启动端子通过所述第一继电器与控制电源负极相连接；所述启动端子通过所述第一端子连接控制电源正极，所述额速/怠速端子通过所述第二端子连接所述控制电源正极。
8.可选的，所述电子调速器还包括：设置于所述调速电路板的应急运行端子和调速器复位端子；所述应急运行端子用于与所述安全级控制柜的第二继电器的输出端相连接，所述应急运行端子通过所述第二继电器与所述控制电源负极相连接；所述调速器复位端子用于与所述安全级控制柜的第三继电器的输出端相连接，所述调速器复位端子通过所述第
三继电器与所述控制电源负极相连接；所述应急运行端子通过所述第一端子连接所述控制电源正极，所述调速器复位端子通过所述第二端子连接所述控制电源正极。
9.可选的，所述电子调速器还包括：设置于所述调速电路板的断路器分闸端子、断路器合闸端子、第三端子和第四端子；所述断路器分闸端子用于与所述安全级控制柜的第四继电器的输出端相连接，所述断路器分闸端子通过所述第四继电器与所述控制电源负极相连接；所述断路器合闸端子用于与所述安全级控制柜的第五继电器的输出端相连接，所述断路器合闸端子通过所述第五继电器与所述控制电源负极相连接；所述断路器分闸端子通过所述第三端子连接所述控制电源正极，所述断路器合闸端子通过所述第四端子连接所述控制电源正极。
10.可选的，所述电子调速器还包括：设置于所述调速电路板的看门狗复位端子和第五端子；所述看门狗复位端子用于与所述安全级控制柜的第六继电器的输出端相连接，所述看门狗复位端子通过所述第六继电器与所述控制电源负极相连接；所述看门狗复位端子通过所述第五端子连接所述控制电源正极。
11.可选的，所述电子调速器还包括：设置于所述调速电路板的转速有差调节droop端子和第六端子；所述droop端子用于与所述安全级控制柜的第七继电器的输出端相连接，所述droop端子通过第七继电器与所述控制电源负极相连接；所述droop端子通过所述第六端子连接所述控制电源正极。
12.可选的，所述电子调速器还包括：设置于所述调速电路板的升速端子和降速端子；所述升速端子用于与高温气冷堆应急柴油发电机的辅助控制柜的第八继电器的输出端相连接，所述升速端子通过第八继电器与所述控制电源负极相连接；所述降速端子用于与所述辅助控制柜的第九继电器的输出端相连接，所述降速端子通过第九继电器与所述控制电源的负极相连接；所述辅助控制柜与所述安全级控制柜电连接；所述升速端子和所述降速端子分别通过所述第二端子连接所述控制电源正极。
13.可选的，所述电子调速器还包括：设置于所述调速电路板的第一端子排和第二端子排；所述第一端子排用于接收第一速度传感器检测的应急柴油发电机的转速，所述第二端子排用于接收第二速度传感器检测的应急柴油发电机的转速。
14.可选的，所述电子调速器还包括：设置于所述调速电路板的速度测量故障输出端子和第七端子；所述速度测量故障端子用于与高温气冷堆应急柴油发电机的逻辑输出单元的第十继电器的输出端相连接，所述速度测量故障端子通过第十继电器与所述控制电源负极相连接，所述逻辑输出单元与所述安全级控制柜电连接；所述速度测量故障端子通过所述第七端子连接所述控制电源正极。
15.可选的，所述电子调速器还包括：设置于所述调速电路板的模拟量输出端子，所述模拟量输出端子用于连接所述高温气冷堆应急柴油发电机的调速器执行器，以控制所述应急柴油发电机的转速。
16.本实用新型的另一个方面提供一种高温气冷堆应急柴油发电机控制系统。所述系统包括：安全级控制柜、辅助控制柜、逻辑输出单元、模拟量输入单元、调速器执行器和如上所述的电子调速器；所述安全级控制柜与所述电子调速器电连接；所述辅助控制柜分别与所述电子调速器和所述安全级控制柜电连接；所述逻辑输出单元分别与所述电子调速器和所述安全级控制柜电连接；所述模拟量输入单元与所述电子调速器电连接；所述电子调速
器与所述调速器执行器电连接；所述调速器执行器与所述高温堆应急柴油发电机相连接。
17.本实用新型实施例的电子调速器中，将调速电路板的启动端子和额速/怠速端子进行短接，实现了在机组接到启动信号后20秒内达到额定转速，满足了柴油发电机的应急启动的时间要求，而且不需要增加额外设备，减少了设备投资费用，易于实现，具有广泛的应用前景。
附图说明
18.图1为本实用新型的电子调速器及系统的结构示意图。
19.图中：
20.100、电子调速器；110、调速电路板；200、安全级控制柜；
21.k1、第一继电器；k2、第二继电器；k3、第三继电器；k4、第四继电器；k5、第五继电器；k6、第六继电器；k7、第七继电器；300、辅助控制柜；k8、第八继电器；k9、第九继电器；400、逻辑输出单元；k10、第十继电器；500、模拟量输入单元；510、第一端子排；a、第一端子排的第一端子；b、第一端子排的第二端子；c、第一端子排的第三端子；520、第二端子排；e、第二端子排的第一端子；f、第二端子排的第二端子；g、第二端子排的第三端子；600、调速器执行器；11、启动端子；12、额速/怠速端子；13、应急运行端子；14、断路器分闸端子；15、断路器合闸端子；16、droop端子；17、调速器复位端子；18、看门狗复位端子；19、升速端子；20、降速端子；21、速度测量故障输出端子；22、模拟量输出端子；22a、第一输出端子；22b、第二输出端子；1、第一端子；2、第二端子；3、第三端子；4、第四端子；5、第五端子；6、第六端子；7、第七端子；8、第八端子。
具体实施方式
22.为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
23.如图1所示，一种高温气冷堆应急柴油发电机电子调速器100，其特征在于，所述电子调速器100包括：调速电路板110以及设置于所述调速电路板110的启动端子11、额速/怠速端子12、第一端子1和第二端子2；所述额速/怠速端子12通过短引线与所述启动端子11短接；所述启动端子11用于与高温气冷堆应急柴油发电机的安全级控制柜200的第一继电器k1的输出端相连接，所述启动端子11通过所述第一继电器k1与控制电源负极相连接；所述启动端子11通过所述第一端子1连接控制电源正极，所述额速/怠速端子12通过所述第二端子2连接所述控制电源正极。
24.具体的，现有的ec19600电子调速器100具有24路可用的逻辑输入功能、16路可用的逻辑输出、8路模拟输入和7路模拟输出功能，由设计根据每台机组所需的功能接入相关的信号。本实施例中将ec19600电子调速器100应用于启动高温气冷堆应急柴油发电机，共应用了9路逻辑输入功能，其中7路逻辑输入信号通过安全级控制柜200发送，对电子调速器100进行“应急启动模式”下的控制。由于ec19600电子调速器100内部设置为接到启动信号后转速会升至怠速450rpm左右，必须给调速器一个额速信号才会升速至额定转速，因此现有ec19600电子调速器100的设计输入不能使得柴油机启动后立即加速到额定转速。
25.通过对ec19600电子调速器100其他逻辑输入功能的研究结合现场已有的设计输
入进行分析，ec19600电子调速器100具有“额速/怠速模式”选择功能，通过ec19600电子调速器100的ces1端子排的第二端子2/额速/怠速端子12外接信号或内部软件设置激活，当没有外部信号激活该功能且电子调速器100内部软件无额速功能配置时，电子调速器100默认工作在“怠速模式”，需要增加输入信号激活电子调速器100的“额速模式”。结合现场已有的设计输入，电子调速器100的ces1端子排的启动端子11为“启动信号”输入，接入24v控制电源的
“‑”
负极，通过短接电子调速器100的ces1端子排的额速/怠速端子12/启动端子11，实现在应急柴油发电机接到启动信号后，安全级控制柜200通过第一继电器k1向电子调速器100发出“启动信号”给电子调速器100的同时将额速/怠速端子12与24v控制电源的
“‑”
负极接通，同时第一端子1和第二端子2分别与24v控制电源的公共“ ”正极保持接通，实现24v控制电源激活电子调速器100的“额速/怠速模式”内部组件使电子调速器100工作在“额速模式”，实现柴油机的正常启动满足技术规格书的要求。所述安全级控制柜200与电子调速器100的ces1端子排的端子均分别通过相应的继电器连接。
26.本实施例中，通过增加一路逻辑输入功能的应用，即增加额速/怠速端子与第二端子，将电子调速器数字量输入“额速/怠速模式”的功能端子额速/怠速端子通过短引线与“启动信号”功能端子启动端子短接，实现调速器在接到启动信号的同时触发达到额定转速的指令。在试验模式下启动应急柴油发电机，记录柴油发电机的转速和达到额定转速的时间。该电子调速器在高温堆示范工程两台应急柴油发电机组上已经实现应用，应用后两台柴油发电机通过该电子调速器启动时均可在20秒内达到额定转速。本实用新型的电子调速器成本低、易于现场实现，同类型电子调速器均可采用本实用新型的改进方式实现柴油发电机组的正常启动，具有广泛的应用前景。
27.示例性的，如图1所示，所述电子调速器100还包括：设置于所述调速电路板110的应急运行端子13和调速器复位端子17；所述应急运行端子13用于与所述安全级控制柜200的第二继电器k2的输出端相连接，所述应急运行端子13通过所述第二继电器k2与所述控制电源负极相连接；所述调速器复位端子17用于与所述安全级控制柜200的第三继电器k3的输出端相连接，所述调速器复位端子17通过所述第三继电器k3与所述控制电源负极相连接；所述应急运行端子13通过所述第一端子1连接所述控制电源正极，所述调速器复位端子17通过所述第二端子2连接所述控制电源正极。
28.具体的，在进行应急柴发空载试验时，通过设计输入信号启动应急柴发时，电子调速器100只能控制应急柴发转速达到怠速446rpm左右，虽然有应急模式信号输入，但机组不会继续升速，虽然还可以通过升降速信号使柴油机手动达到额定转速1000rpm，但不能自动达到额定转速，必须给调速器一个额速信号才会升速至额定转速，因此现有ec19600电子调速器100的设计输入不能使得柴油机启动后立即加速到额定转速。结合现场已有的设计输入，电子调速器100的ces1端子排的启动端子11为“启动信号”输入，接入24v控制电源的
“‑”
负极，通过短接电子调速器100的ces1端子排的额速/怠速端子12，实现在应急母线进线失压触发“应急柴发启动信号”后安全级控制柜200通过第一继电器k1在向电子调速器100发出“启动信号”给电子调速器100的同时将额速/怠速端子12与24v控制电源的
“‑”
负极接通，电子调速器100的ces1端子排的应急运行端子13为“应急模式信号”输入，通过安全级控制柜200的第二继电器k2与24v控制电源的
“‑”
负极接通；电子调速器100的ces1端子排的调速器复位端子17为“调速器复位信号”输入，通过安全级控制柜200的第三继电器k3与24v控制
电源的
“‑”
负极接通；同时第一端子1和第二端子2分别与24v控制电源的公共“ ”正极保持接通，实现24v控制电源激活电子调速器100的额速/怠速模式”内部组件使电子调速器100工作在“额速模式”及相应功能模式，实现柴油机的正常启动满足技术规格书的要求。
29.本实施例中，将ec19600电子调速器100应用于启动高温气冷堆应急柴油发电机，共应用了9路逻辑输入功能，其中7路逻辑输入信号通过安全级控制柜200发送，对ec19600电子调速器100进行“应急启动模式”下的控制；其中，应急母线进线失压后触发“应急柴发启动信号”通过安全级控制柜200发送3路逻辑输入信号至ec19600电子调速器100，分别为发送“启动信号”给电子调速器100的ces1端子排的第一端子1/启动端子11用于电子调速器100启动；发送“应急模式信号”给子电子调速器100的ces1端子排的第一端子1/应急运行端子13用于控制电子调速器100在应急模式下快速启动(即在20s内达到额定转速)；发送“调速器复位信号”给电子调速器100的ces1端子排的第二端子2/调速器复位端子17用于电子调速器的复位。
30.示例性的，如图1所示，所述电子调速器100还包括：设置于所述调速电路板110的断路器分闸端子14、断路器合闸端子15、第三端子3和第四端子4；所述断路器分闸端子14用于与所述安全级控制柜200的第四继电器k4的输出端相连接，所述断路器分闸端子14通过所述第四继电器k4与所述控制电源负极相连接；所述断路器合闸端子15用于与所述安全级控制柜200的第五继电器k5的输出端相连接，所述断路器合闸端子15通过所述第五继电器k5与所述控制电源负极相连接；所述断路器分闸端子14通过所述第三端子3连接所述控制电源正极，所述断路器合闸端子15通过所述第四端子4连接所述控制电源正极。
31.具体的，电子调速器100的ces1端子排的断路器分闸端子14通过安全级控制柜200的第四继电器k4与24v控制电源的
“‑”
负极接通；电子调速器100的ces1端子排的断路器合闸端子15通过安全级控制柜200的第五继电器k5与24v控制电源的
“‑”
负极接通；同时第三端子3和第四端子4分别与24v控制电源的公共“ ”正极保持接通。
32.本实施例中将ec19600电子调速器100应用于启动高温气冷堆应急柴油发电机，共应用了9路逻辑输入功能，其中7路逻辑输入信号通过安全级控制柜200发送，对ec19600电子调速器100进行“应急启动模式”下的控制；其中，应急柴发出口断路器分闸位置端子通过安全级控制柜200的第四继电器k4扩展后送至电子调速器100的ces1端子排的断路器分闸端子14/第三端子3，用于电子调速器100“空载模式”的判断；应急柴发出口断路器合闸位置端子通过安全级控制柜200的第五继电器k5扩展后送至电子调速器100的ces1端子排的断路器合闸端子15/第四端子4用于电子调速器100“负载模式”的判断。
33.示例性的，如图1所示，所述电子调速器100还包括：设置于所述调速电路板110的看门狗复位端子18和第五端子5；所述看门狗复位端子18用于与所述安全级控制柜200的第六继电器k6的输出端相连接，所述看门狗复位端子18通过所述第六继电器k6与所述控制电源负极相连接；所述看门狗复位端子18通过所述第五端子5连接所述控制电源正极。
34.具体的，电子调速器100的ces1端子排的看门狗复位端子18通过安全级控制柜200的第六继电器k6与24v控制电源的
“‑”
负极接通，同时第五端子5与24v控制电源的公共“ ”正极保持接通。
35.本实施例中，电子调速器100“看门狗故障”恢复后，安全级控制柜200通过复位按钮闭合第六继电器k6，经过电子调速器100的ces1端子排的看门狗复位端子18/第五端子5
进行电子调速器100“看门狗信号复位”。
36.示例性的，如图1所示，所述电子调速器100还包括：设置于所述调速电路板110的转速有差调节droop端子16和第六端子6；所述droop端子16用于与所述安全级控制柜200的第七继电器k7的输出端相连接，所述droop端子16通过第七继电器k7与所述控制电源负极相连接；所述droop端子16通过所述第六端子6连接所述控制电源正极。
37.具体的，电子调速器100的ces1端子排的droop端子16通过安全级控制柜200的第七继电器k7与24v控制电源的
“‑”
负极接通，同时第六端子6与24v控制电源的公共“ ”正极保持接通。
38.本实施例中，将应急母线正常进线开关合闸端子和应急柴发出口的断路器合闸端子在安全级控制柜200串接后，送至电子调速器100的ces1端子排droop端子16/第六端子6，用于电子调速器100“droop”模式(转速有差调节)的判断。
39.示例性的，如图1所示，所述电子调速器100还包括：设置于所述调速电路板110的升速端子19和降速端子20；所述升速端子19用于与高温气冷堆应急柴油发电机的辅助控制柜300的第八继电器k8的输出端相连接，所述升速端子19通过第八继电器k8与所述控制电源负极相连接；所述降速端子20用于与所述辅助控制柜300的第九继电器k9的输出端相连接，所述降速端子20通过第九继电器k9与所述控制电源的负极相连接；所述辅助控制柜300与所述安全级控制柜200电连接；所述升速端子19和所述降速端子20分别通过所述第二端子2连接所述控制电源正极。
40.具体的，电子调速器100的ces1端子排的升速端子19通过安全级控制柜200的第八继电器k8与24v控制电源的
“‑”
负极接通，电子调速器100的ces1端子排的降速端子20过安全级控制柜200的第九继电器k9与24v控制电源的
“‑”
负极接通；同时第二端子2与24v控制电源的公共“ ”正极保持接通。
41.本实施例中，将ec19600电子调速器100应用于启动高温气冷堆应急柴油发电机，共应用了9路逻辑输入功能，另外2路逻辑输入信号通过辅助控制柜300对电子调速器100进行“试验模式”下的转速和负荷控制：通过辅助控制柜300上升速按钮闭合第八继电器k8发出“升速信号”送至电子调速器100ces1端子排的升速端子19/第二端子2用于应急柴发升转速和升负荷控制；通过辅助控制柜300上降速按钮闭合第九继电器k9发出“降速信号”送至电子调速器100的ces1端子排的降速端子20/第二端子2用于应急柴发降转速和降负荷控制。
42.示例性的，如图1所示，所述电子调速器100还包括：设置于所述调速电路板110的第一端子排510和第二端子排520；所述第一端子排510用于接收第一速度传感器检测的应急柴油发电机的转速，所述第二端子排520用于接收第二速度传感器检测的应急柴油发电机的转速。
43.具体的，所述第一速度传感器和所述第二速度传感器为模拟量输入单元500，所述第一速度传感器分别通过第一端子排的第一端子a、第一端子排的第二端子b和第一端子排的第三端子c与电子调速器100电连接，所述第二速度传感器通过第二端子排的第一端子e、第二端子排的第二端子f和第二端子排的第三端子g与电子调速器100电连接。所述第一速度传感器和所述第二速度传感器将检测到的应急柴油发电机的转速信号通过对应的端子排传输至所述电子调速器100。
44.本实施例中，高温气冷堆应急柴发调速器设计上应用了两路模拟量输入功能：安装在应急柴油发电机本体的两个速度传感器经信号放大器和频率分配器转换后接入电子调速器100的ces1端子排的第一端子排的第一端子a/第一端子排的第二端子b/第一端子排的第三端子c(“速度信号1”)和第二端子排的第一端子e/第二端子排的第二端子f/第二端子排的第三端子g(“速度信号2”)用于电子调速器的转速闭环控制。
45.示例性的，如图1所示，所述电子调速器100还包括：设置于所述调速电路板110的速度测量故障输出端子21和第七端子7；所述速度测量故障端子用于与高温气冷堆应急柴油发电机的逻辑输出单元400的第十继电器k10的输出端相连接，所述速度测量故障端子通过第十继电器k10与所述控制电源负极相连接，所述逻辑输出单元400与所述安全级控制柜200电连接；所述速度测量故障端子通过所述第七端子7连接所述控制电源正极。
46.具体的，电子调速器100的ces1端子排的速度测量故障输出端子21通过逻辑输出单元400的第十继电器k10与24v控制电源的
“‑”
负极接通，同时第七端子7与24v控制电源的公共“ ”正极保持接通。
47.本实施例中，高温气冷堆应急柴发调速器设计上应用了1路逻辑输出功能：当电子调速器100接收不到第一速度传感器和/或第二速度传感器送来的速度信号时电子调速器100内部端子闭合发出“速度测量故障”信号，通过电子调速器100的ces1端子排的速度测量故障输出端子21/第七端子7将信号送至安全级控制柜200经过辅助控制柜300逻辑运算后触发报警和保护。
48.示例性的，如图1所示，所述电子调速器100还包括：设置于所述调速电路板110的模拟量输出端子22，所述模拟量输出端子22用于连接所述高温气冷堆应急柴油发电机的调速器执行器600，以控制所述应急柴油发电机的转速。
49.具体的，所述模拟量输出端子22包括第一输出端子22a和第二输出端子22b，所述第一输出端子22a和第二输出端子22b分别与应急柴油发电机的调速器执行器相连接，用于将模拟量输出信号输出至应急柴油发电机的调速器执行器600。
50.本实施例中，高温气冷堆应急柴发调速器设计上应用了1路模拟量输出功能：电子调速器100自身经过逻辑运算后，通过电子调速器100的ces3端子排的第一输出端子22a/第二输出端子22b输出0-1a的电流信号至调速器执行器600，用于控制应急柴油发电机的油门，使柴油发电机达到并保持额定转速运行。
51.示例性的，所述电子调速器100还包括：设置于所述调速电路板110的第八端子8，所述第八端子8连接所述控制电源正极。
52.本实施例中，所述电子调速器100在实际使用中将第八端子8连接到控制电源正极。所述第八端子不是本实用新型的创新点，所以这里不赘述。
53.本实用新型的另一个方面提供一种高温气冷堆应急柴油发电机控制系统。所述系统包括：安全级控制柜200、辅助控制柜300、逻辑输出单元400、模拟量输入单元500、调速器执行器600和如上所述的电子调速器100；所述安全级控制柜200与所述电子调速器100电连接；所述辅助控制柜300分别与所述电子调速器100和所述安全级控制柜200电连接；所述逻辑输出单元400分别与所述电子调速器100和所述安全级控制柜200电连接；所述模拟量输入单元500与所述电子调速器电连接；所述电子调速器与所述调速器执行器600电连接；所述调速器执行器600与所述高温堆应急柴油发电机相连接。
54.本实施例中，所述调速器执行器600与所述高温堆应急柴油发电机机械连接。所述电子调速器100与所述安全级控制柜200、所述辅助控制柜300、所述逻辑输出单元400、所述调速器执行器600及所述模拟量输入单元500相互配合，为应急柴油发电机提供转速调控。
55.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。