[发明专利]晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却装置控制系统

摘要

一种晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却装置控制系统，涉及电力系统以及电力电子装置当中晶闸管阀组的冷却装置。晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却装置控制系统主要由供配电系统、采样测量系统、控制器及人机界面四大部分组成。系统中采用直流电源耦合设计，对CPU和关键仪表做冗余设计，分高中低三段进行温度控制，采用双重节点确认水冷设备的启停逻辑，可对缓冲罐分液位连续采样以实现系统的泄漏保护，还对系统采用电磁兼容设计。能够实时采集水冷系统冷却介质在线参数，可报警并上传上位机；同时根据晶闸管阀负荷变化，控制水冷装置各机电设备协调运行，使冷却介质温度稳定在设定温度范围内，使得晶闸管阀安全可靠运行。

主权项

1、一种晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却装置控制系统，其特征在于，主要由供配电系统、采样测量系统、控制器及人机界面四大部分组成；在供配电系统中，包括两台一用一备的主循环泵；补水泵；风机；电动三通阀；气路电磁阀；电加热器；电源切换装置等；电源切换装置具有两条动力电源进线；主循环泵，补水泵，电加热器分别与电源切换装置连接；控制器自动控制主循环泵的启动、停止、切换，同时根据实际情况输出预警及跳闸信号；补水泵在备用模式和工作模式时能通过自复式旋钮启动，缓冲罐液位达到停泵液位时自动停止；风机的转速通过目标温度设定值及当前供水温度来控制；电动三通阀的开闭通过电动三通阀的设定工作温度范围来控制，使供水温度稳定在电动三通阀工作温度范围内；电加热器调节供水的温度，避免水温过低；电加热器的启动与主泵运行及冷却水流量超低值互锁，主泵停运或冷却水流量超低时电加热器禁止运行；气路电磁阀由控制器控制，根据缓冲罐压力高低限值而自动开关，从而使缓冲罐的压力稳定在一定范围内，并保证整个水冷系统维持一定的静压；水冷系统故障报警可上传上位机；系统设有泄漏保护，通过对缓冲罐液位值的连续采样，建立数据库进行分析，判断水冷系统泄漏性质以实现对系统的泄漏保护；系统的通信方式中，对实时性要求较高的远程控制信号和水冷系统报警信号采用开关量接点通信，对信息量较大的在线参数监测及水冷系统报警信息采用RS485串口通信，串口通信按双方约定通信协议进行；水冷系统与上位机间采用自由口通信协议，通信协议由通信双方约定；采用双重节点确认水冷设备的远程启动及停止逻辑：远程启动命令应为保持接点；停止水冷命令应为一延时断开接点，防止有干扰脉冲误停水冷；远程启动水冷命令和停止水冷命令同时有效时，水冷装置不停机。控制系统采用强弱电隔离屏蔽、控制电源滤波、变频器电源侧EMI滤波、电缆屏蔽接地、电缆末端吸收环吸收和系统接地等措施抑制电磁干扰，在软件逻辑上对不同的仪表特性和参数监控要求制定相应的延时方案；同时对开关量进行300-500ms的滤波；水冷装置供电按二级负荷设计，水冷装置供电电源分为交流动力电源和直流控制电源，交流动力电源及直流控制电源均双回路进线；交流动力电源双回路进线一用一备，保证水冷装置动力电源不间断供电；直流控制电源双回路进线通过二极管耦合输出给控制回路，双回路进线互为热备；当一路进线电源丢失时，可无扰动切换至另一路电源进线，实现直流控制电源的不间断供电；水冷装置供配电系统动力电源为三相五线制设计，即TN-S保护系统；采样测量系统由温度、压力、流量、电阻率等测量仪表组成，采样测量系统对对水冷系统冷却介质温度、压力、流量、电阻率等在线参数实时采样，并将各在线参数转变为4～20mA标准模拟量信号或上下限开关量信号实时传送至控制器；水冷系统供水温度、冷却水电阻率等重要参数监测设冗余仪表，互为热备，防止由于水冷系统仪表故障导致晶闸管阀停运；冗余仪表中任意一只仪表示值超过预警限值时即发预警报警，提醒运行人员及时处理；冗余仪表中两只仪表示值均超过跳闸限值时才发跳闸报警，防止误报；控制器采用可编程控制器(PLC)，由CPU模块、接口模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和通讯模块组成；系统控制器CPU作冗余设计；由CPU A与CPU B组成，CPU A和CPU B之间通过组态实现软冗余；通常状况下，CPU A作为主控制器，CPU B与CPU A之间通过MPI总线传输数据，同时CPU B也从现场I/O模块上采集数据，但CPU B不输出控制命令；一旦CPU A发生故障，CPU B会立即接管水冷系统主控制器工作，系统无扰动地正常运行；CPU A在检修好后，自动进入备用状态；接口模块用于连接S7-300的各个机架，主要用于CPU的冗余设计；数字量输入模块用于采集各机电设备运行、故障状态和采样测量系统各上下限开关量信号以及操作指令；数字量输出模块用于控制各机电设备的启停；模拟量输入模块用于采集采样测量系统各在线参数的4～20mA标准模拟量信号；模拟量输出模块用于将控制器的运算结果转换为标准模拟量信号，控制变频器的频率升降，从而改变空气散热器风机转速，改变系统散热量；通讯模块用于将系统报警信号、设备运行状态及在线参数转换为串行数据，按双方约定通讯协议上传给上位机；人机界面以图形方式显示系统各机电设备运行状态及各实时监测参数，接受操作人员操作指令；人机界面上设运行画面页面、参数设定页面、当前故障页面、历史记录页面、清空记录页面及帮助页面。