本發(fā)明涉及一種核燃料夾具測(cè)試平臺(tái)控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

核燃料夾具是反應(yīng)堆首次裝料以及大修期間與核燃料組件直接接觸的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是核燃料裝卸貯存系統(tǒng)(PMC)的核心部件之一；核燃料夾具能否按預(yù)定時(shí)序順利緊閉和解鎖關(guān)系到裝卸料工作是否能順利完成。為了保證該部件工作的可靠性，開(kāi)發(fā)了核燃料夾具專用測(cè)試平臺(tái)。該測(cè)試平臺(tái)可以真實(shí)有效地模擬實(shí)際裝卸料過(guò)程中對(duì)燃料組件進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)緊閉、提升、下降、解鎖動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)燃料夾具的功能性和可靠耐久性考驗(yàn)。以計(jì)算機(jī)為核心的可編程邏輯控制器(PLC)具有抗干擾性強(qiáng)、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種核燃料夾具測(cè)試平臺(tái)控制系統(tǒng)，采用液壓系統(tǒng)模擬換料機(jī)提升機(jī)構(gòu)的上升與下降，氣動(dòng)系統(tǒng)與實(shí)際換料機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)完全相同，實(shí)現(xiàn)夾具的緊閉與解鎖，最大程度地模擬了換料機(jī)夾具抓取燃料組件的動(dòng)作。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述控制系統(tǒng)包括液壓控制、氣壓控制和電氣控制兩部分。

所述液壓系統(tǒng)包括油箱、油溫油面計(jì)、漏油網(wǎng)、.加油口、電動(dòng)止回閥；、油泵、電機(jī)、單向閥、溢流閥、電磁換向閥、疊加式節(jié)流閥、液壓缸和液壓表，通過(guò)PLC程序，控制電動(dòng)止回閥與電磁換向閥的通斷，最終實(shí)現(xiàn)液壓缸的上升與下降動(dòng)作；通過(guò)伸縮套筒的傳遞，實(shí)現(xiàn)核燃料夾具的機(jī)械緊閉和解鎖。

所述氣壓系統(tǒng)包括空氣壓縮系統(tǒng)、油霧器、空氣過(guò)濾器、減壓閥、電磁閥和氣壓缸，空氣壓縮系統(tǒng)為整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)提供氣源，壓縮空氣經(jīng)過(guò)油霧器、空氣過(guò)濾器凈化之后，空氣質(zhì)量達(dá)到預(yù)定要求。之后空氣經(jīng)減壓閥減壓，輸送給電磁控制閥的空氣壓力穩(wěn)定在0.8 MPa左右；通過(guò)PLC程序控制電磁閥的切換，從而控制氣壓缸的上升與下降。最終實(shí)現(xiàn)核燃料夾具的緊閉與解鎖動(dòng)作，達(dá)到帶載與卸載的目的。

所述控制系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)由PLC處理器模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、工業(yè)以太網(wǎng)模塊、人機(jī)界面、語(yǔ)音報(bào)警回路、電氣控制面板等構(gòu)成。電氣控制面板上有作為PLC輸入點(diǎn)的各種啟停按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、復(fù)位按鈕以及作為PLC輸出點(diǎn)的各類指示燈、報(bào)警蜂鳴裝置，除此之外，還有液壓系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)啟停按鈕。為了提高運(yùn)行可靠性與安全性，除接入PLC輸入模塊的提升、松緊動(dòng)作的位置檢測(cè)裝置(即液壓缸上限位、液壓缸下限位、氣壓缸上限位、氣壓缸下限位)外，還增加了相應(yīng)的冗余安全限位開(kāi)關(guān)，不通過(guò)PLC邏輯控制，直接接入電氣回路，當(dāng)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)觸發(fā)時(shí)，立即斷開(kāi)氣壓與液壓回路，避免裝置失控。

所述控制系統(tǒng)還具有故障報(bào)警功能，當(dāng)出現(xiàn)以下現(xiàn)象時(shí)，電氣控制面板上的故障指示燈變亮，故障蜂鳴器發(fā)出報(bào)警，正在執(zhí)行的手動(dòng)或自動(dòng)運(yùn)行模式終止：1.液壓缸上、下限位同時(shí)觸發(fā)；2.氣壓缸上、下限位同時(shí)觸發(fā)；3.液壓缸上升、下降過(guò)程中夾具解鎖、緊閉；4.液壓缸上升、下降運(yùn)動(dòng)超時(shí)；5.氣壓缸上升、下降運(yùn)動(dòng)超時(shí)等。

本發(fā)明的有益效果是：該系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)模擬換料機(jī)提升機(jī)構(gòu)的上升與下降，氣動(dòng)系統(tǒng)與實(shí)際換料機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)完全相同，實(shí)現(xiàn)夾具的緊閉與解鎖，最大程度地模擬了換料機(jī)夾具抓取燃料組件的動(dòng)作。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的液壓系統(tǒng)原理圖。

圖2是本發(fā)明的氣壓系統(tǒng)原理圖。

圖3是本發(fā)明的電氣系統(tǒng)框圖。

圖4是本發(fā)明的自動(dòng)運(yùn)行模式流程圖。

圖中：l.油箱；2.油溫油面計(jì)；3.漏油網(wǎng)；4.加油口：5.電動(dòng)止回閥；6.油泵；7.電機(jī)；8.單向閥；9.溢流閥；l0.電磁換向閥；ll.疊加式節(jié)流閥；12.液壓缸；13．液壓表；l4.空氣壓縮系統(tǒng)；15.油霧器；16.空氣過(guò)濾器；17.減壓閥；18.電磁閥；19.氣壓缸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1，液壓系統(tǒng)包括油箱、油溫油面計(jì)、漏油網(wǎng)、.加油口、電動(dòng)止回閥；、油泵、電機(jī)、單向閥、溢流閥、電磁換向閥、疊加式節(jié)流閥、液壓缸和液壓表，通過(guò)PLC程序，控制電動(dòng)止回閥與電磁換向閥的通斷，最終實(shí)現(xiàn)液壓缸的上升與下降動(dòng)作；通過(guò)伸縮套筒的傳遞，實(shí)現(xiàn)核燃料夾具的機(jī)械緊閉和解鎖。

如圖2，氣壓系統(tǒng)包括空氣壓縮系統(tǒng)、油霧器、空氣過(guò)濾器、減壓閥、電磁閥和氣壓缸，空氣壓縮系統(tǒng)為整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)提供氣源，壓縮空氣經(jīng)過(guò)油霧器、空氣過(guò)濾器凈化之后，空氣質(zhì)量達(dá)到預(yù)定要求。之后空氣經(jīng)減壓閥減壓，輸送給電磁控制閥的空氣壓力穩(wěn)定在0.8 MPa左右；通過(guò)PLC程序控制電磁閥的切換，從而控制氣壓缸的上升與下降。最終實(shí)現(xiàn)核燃料夾具的緊閉與解鎖動(dòng)作，達(dá)到帶載與卸載的目的。

如圖3，控制系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)由PLC處理器模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、工業(yè)以太網(wǎng)模塊、人機(jī)界面、語(yǔ)音報(bào)警回路、電氣控制面板等構(gòu)成。電氣控制面板上有作為PLC輸入點(diǎn)的各種啟停按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、復(fù)位按鈕以及作為PLC輸出點(diǎn)的各類指示燈、報(bào)警蜂鳴裝置，除此之外，還有液壓系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)啟停按鈕。為了提高運(yùn)行可靠性與安全性，除接入PLC輸入模塊的提升、松緊動(dòng)作的位置檢測(cè)裝置(即液壓缸上限位、液壓缸下限位、氣壓缸上限位、氣壓缸下限位)外，還增加了相應(yīng)的冗余安全限位開(kāi)關(guān)，不通過(guò)PLC邏輯控制，直接接入電氣回路，當(dāng)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)觸發(fā)時(shí)，立即斷開(kāi)氣壓與液壓回路，避免裝置失控。

如圖4，核燃料夾具試驗(yàn)平臺(tái)控制分為手動(dòng)運(yùn)行模式與自動(dòng)運(yùn)行模式。手動(dòng)運(yùn)行模式可通過(guò)電氣控制面板上的按鈕、開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。把手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行模式選擇開(kāi)關(guān)撥到手動(dòng)運(yùn)行模式位置；液壓缸上限位未觸發(fā)，選擇開(kāi)關(guān)撥到手動(dòng)上升，液壓缸上升，上限位觸發(fā)，上升動(dòng)作停止；液壓缸下限位未觸發(fā)，選擇開(kāi)關(guān)撥到手動(dòng)下降，液壓缸下降，下限位觸發(fā)，下降動(dòng)作停止；當(dāng)液壓缸處于下限位狀態(tài)，選擇開(kāi)關(guān)撥到夾具夾緊位置，氣壓缸下降，執(zhí)行緊閉動(dòng)作；當(dāng)液壓缸處于下限位狀態(tài)，選擇開(kāi)關(guān)撥到夾具松開(kāi)位置，氣壓缸上升，執(zhí)行解鎖動(dòng)作；當(dāng)按下手動(dòng)停止按鈕時(shí)，手動(dòng)運(yùn)行模式中斷。自動(dòng)運(yùn)行模式同樣可通過(guò)電氣控制面板上的按鈕、開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)運(yùn)行模式運(yùn)行前，必須通過(guò)手動(dòng)運(yùn)行模式使夾具處于解鎖狀態(tài)，提升液壓缸至上限位觸發(fā)；然后把手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行模式選擇開(kāi)關(guān)撥到自動(dòng)運(yùn)行模式位置。自動(dòng)運(yùn)行模式停止后，如繼續(xù)執(zhí)行，則必須通過(guò)手動(dòng)運(yùn)行模式，達(dá)到自動(dòng)運(yùn)行模式的起始條件。

在試驗(yàn)平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中，其液壓缸與氣壓缸的行程控制極為重要，除了前文已提到的正常安全限位與冗余安全限位保護(hù)外，在調(diào)試期間，通過(guò)調(diào)用PLC指令庫(kù)中的定時(shí)器，精確計(jì)算液壓缸與氣壓缸的上升與下降時(shí)間；在實(shí)際運(yùn)行期間，把相應(yīng)的時(shí)間作為PLC程序控制中的軟保護(hù)，當(dāng)正常安全限位與冗余安全限位出現(xiàn)故障，其上升、下降時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，切斷氣壓與液壓回路，保護(hù)系統(tǒng)安全。

控制系統(tǒng)還具有故障報(bào)警功能，當(dāng)出現(xiàn)以下現(xiàn)象時(shí)，電氣控制面板上的故障指示燈變亮，故障蜂鳴器發(fā)出報(bào)警，正在執(zhí)行的手動(dòng)或自動(dòng)運(yùn)行模式終止：1.液壓缸上、下限位同時(shí)觸發(fā)；2.氣壓缸上、下限位同時(shí)觸發(fā)；3.液壓缸上升、下降過(guò)程中夾具解鎖、緊閉；4.液壓缸上升、下降運(yùn)動(dòng)超時(shí)；5.氣壓缸上升、下降運(yùn)動(dòng)超時(shí)等。