核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别方法和设备与流程

1.本公开的实施例总体涉及核电站海水循环泵系统，并且更具体地涉及一种核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别方法和设备。


背景技术：

2.核电站所采用的海水循环泵系统通常采用立式泵作为循环水泵。立式泵由电机驱动。海水循环泵系统在工作过程中，容易发生轴系扭振。一旦发生轴系扭振，海水循环泵系统则存在安全隐患。因此，对海水循环泵系统进行轴系扭振监控意义重大。
3.为了对海水循环泵系统是否发生轴系扭振进行监控，通常基于变频器采集的电压、电流等信号，进行分析评估，以便判断海水循环泵系统是否发生轴系扭振。但是，传统的用于对海水循环泵系统是否发生轴系扭振的监控方法，存在检测精度较低的问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本公开提供了一种核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别方法和设备，能够显著提高海水循环泵系统的轴系扭振的识别精度。
5.根据本公开的第一方面，提供一种核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别方法，该方法包括：基于第一速度检测单元所检测的、关于核电站海水循环泵系统的电机的轴的转动的第一检测数据，生成关于海水循环泵系统的电机的轴的转速的第一速度时间波形信号，第一速度检测单元设置于核电站海水循环泵系统的电机的轴的靠近非驱动端的一侧；基于第二速度检测单元所检测的、关于海水循环泵系统的负载泵端转动的第二检测数据，生成关于负载泵端的转速的第二速度时间波形信号；确定第一速度时间波形信号所对应的第一频率与第二速度时间波形信号所对应的第二频率之间的频率差；以及响应于确定频率差属于预定频率范围，确定海水循环泵系统发生轴系扭振。
6.在一些实施例中，该方法还包括：根据该频率差生成pid控制信号，该pid控制信号用于调节海水循环泵系统的变频器的给定信号输入，以便抑制轴系扭振。
7.在一些实施例中，确定第一速度时间波形信号对应的第一频率与第二速度时间波形信号对应的第二频率之间的频率差包括：对第一速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第一频率；对第二速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第二频率；以及确定第一频率与第二频率之间的频率差。
8.在一些实施例中，第一速度检测单元包括第一码盘；第二速度检测单元包括设置于海水循环泵系统的负载泵端的第二码盘。
9.在一些实施例中，第一码盘的轴线与核电站海水循环泵系统的电机的轴的轴线重合。
10.在一些实施例中，第二码盘的轴线与核电站海水循环泵系统的电机的轴的轴线重合。
11.在一些实施例中，控制单元设置于海水循环泵系统的变频器内，第一码盘以及第
二码盘包括以下至少一种：增量式编码盘、绝对值编码盘和旋变编码盘。
12.在一些实施例中，第一码盘以及第二码盘包括以下至少一种：电磁式码盘和光电式码盘。
13.在一些实施例中，对第一速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第一频率包括：对第一速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第一速度时间波形信号所对应的多个频率分量，确定多个频率分量中对应幅值最大的频率分量为第一频率。
14.在一些实施例中，控制单元还被配置为根据第一频率与第二频率之间的频率差，依据双惯量模型，生成用于调节海水循环泵系统的变频器的给定信号输入的pid控制信号。
15.根据本公开的第二方面，提供一种核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别设备。该设备包括：第一速度检测单元，被配置为检测关于核电站海水循环泵系统的电机的轴的转动的第一检测数据，以便生成关于海水循环泵系统的电机的轴的转速的第一速度时间波形信号，第一速度检测单元设置于核电站海水循环泵系统的电机的轴的靠近非驱动端的一侧；第二速度检测单元，被配置为检测关于海水循环泵系统的负载泵端转动的第二检测数据，以便生成关于负载泵端的转速的第二速度时间波形信号；控制单元，分别与第一速度检测单元以及第二速度检测单元通信连接，被配置为确定第一速度时间波形信号所对应的第一频率与第二速度时间波形信号所对应的第二频率之间的频率差，以及响应于确定频率差属于预定频率范围，确定海水循环泵系统发生轴系扭振。
16.在一些实施例中，控制单元还被配置为根据该频率差生成pid控制信号，该pid控制信号用于调节海水循环泵系统的变频器的给定信号输入，以便抑制轴系扭振。
17.在一些实施例中，第一速度检测单元包括第一码盘；第二速度检测单元包括设置于海水循环泵系统的负载泵端的第二码盘。
18.根据本公开的第三方面，提供一种核电站的海水循环泵系统。该系统包括：电机，用于驱动负载泵端；负载泵端；变频器，用于驱动电机；以及根据本公开的第一方面的设备。
19.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
20.结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素。
21.图1示出了海水循环泵系统所对应的双惯量模型。
22.图2示出了本公开的实施例的核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别设备的方框示意图。
23.图3示出了本公开的实施例的核电站的海水循环泵系统的方框示意图。
24.图4示出了本公开的实施例的核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别方法的流程图。
25.图5示出了可以用来实施本公开内容的实施例的方法的示例计算设备的示意性框图。
26.图6示出了本公开的实施例的核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别设备的局部结构示意图。
具体实施方式
27.以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
28.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
29.如前文所描述，传统的用于对海水循环泵系统是否发生轴系扭振的监控方法，存在检测精度较低的问题。
30.海水循环泵系统的电机驱动端通过柔性联轴器齿轮箱、泵轴连接泵（例如循环水泵）的叶轮，在变频器驱动电机时，可能存在柔性连接引发的机械谐振以及负载变化造成的动态干扰现象。这种现象的存在不仅造成循泵本身的损坏，而且会严重影响核电站的运行安全可靠性。因此发现扭振并主动抑制是具有重大的现实意义及影响。
31.图1示出了海水循环泵系统100所对应的双惯量模型。海水循环泵系统100由驱动电机m、传动机构s、负载泵端l等组成。其中，负载泵端l例如为循环水泵。传动机构s例如可以由联轴器、长轴等构成。海水循环泵系统100的工作原理是驱动电机m通过传动机构s向负载泵端l传递功率或力矩实现系统运行。其中，jm表征驱动电机m的惯量，j
l
表征负载泵端l的惯量，tm表征驱动电机m的电磁转矩，t
l
为表征负载泵端l的转矩，表征驱动电机m的转角，表征负载泵端l的转角，ts表征传动机构s中的长轴的转距，ks表征传动机构s中的长轴的刚度，δθ表征驱动电机m与负载泵端l之间的转角差。
32.因ts、ks分别表示长轴转距及其刚度，在某种工况下会导致和不同步而产生了δθ转角差，这个转角差严重时会导致负载泵端l运行发送扭振。
33.为了对海水循环泵系统是否发生轴系扭振进行监控，通常基于变频器采集的电压、电流等信号，进行分析评估，以便判断海水循环泵系统是否发生轴系扭振。但是，传统的用于对海水循环泵系统是否发生轴系扭振的监控方法，存在检测精度较低的问题。
34.为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的示例实施例提出了一种核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别方案。在本公开方案中，基于第一速度检测单元所检测的、关于核电站海水循环泵系统的电机的轴的转动的第一检测数据，生成关于海水循环泵系统的电机的轴的转速的第一速度时间波形信号，第一速度检测单元设置于核电站海水循环泵系统的电机的轴的靠近非驱动端的一侧；基于第二速度检测单元所检测的、关于海水循环泵系统的负载泵端转动的第二检测数据，生成关于负载泵端的转速的第二速度时间波形信号；确定第一速度时间波形信号所对应的第一频率与第二速度时间波形信号所对应的第二频率之间的频率差；以及响应于确定频率差属于预定频率范围，确定海水循环泵系统发生轴系扭振。本公开的实施例的方案能够显著提高海水循环泵系统的轴系扭振的识别精度。
35.以下对本公开的实施例的方法进行详细说明。
36.图2示出了本公开的实施例的核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别设备200的方框示意图。图6示出了本公开的实施例的核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别设备的局部结构示意图。海水循环泵系统230例如包括电机232、变频器234、负载泵端236。其中，电机232用于驱动负载泵端236，变频器234用于驱动电机232。负载泵端236例如为循环水泵。设备200包括第一速度检测单元202、第二速度检测单元204、控制单元206。电机232包括非驱动端241、非驱动端导轴承242、左侧冷却水包243、右侧冷却水包244、转子245、定子246、轴247、驱动端导轴承248、驱动端249、轴伸端250。应当理解，电机232的非驱动端241也被称为“自由端”，转子245包含转子绕组，定子246包含定子绕组。
37.关于第一速度检测单元202，其被配置为检测关于核电站海水循环泵系统230的电机232的轴247的转动的第一检测数据，以便生成关于海水循环泵系统230的电机232的轴247的转速的第一速度时间波形信号，第一速度检测单元202设置于核电站海水循环泵系统230的电机232的轴247的靠近非驱动端241的一侧。在一些实施例中，第一速度检测单元202例如为设置于海水循环泵系统230的电机232的轴247的靠近非驱动端241的一侧的第一码盘。应当理解，码盘(encoding disk)是可以用于测量角位移的数字编码器。第一码盘设置于海水循环泵系统230的电机232的轴247的靠近非驱动端241的一侧（例如轴247的远离驱动端249的一端），跟随海水循环泵系统230的电机232的轴247转动。第一码盘可以检测关于核电站海水循环泵系统230的电机232的轴247的转动的第一检测数据，根据第一检测数据可以生成关于海水循环泵系统230的电机232的轴247的转速的第一速度时间波形信号。应当理解，第一速度时间波形信号是关于第一检测数据的一种时域表征的信号。值得说明的是，在电机232的轴247的靠近非驱动端241的一侧，具有充足的空间，设置第一速度检测单元202（例如第一码盘）较为方便。在一些实施例中，第一码盘的轴线与核电站海水循环泵系统230的电机232的轴247的轴线重合，以便提高检测精度。
38.关于第二速度检测单元204，其被配置为检测关于海水循环泵系统230的负载泵端236转动的第二检测数据，以便生成关于负载泵端236的转速的第二速度时间波形信号。在一些实施例中，第二速度检测单元204例如为设置于海水循环泵系统230的负载泵端236的第二码盘。第二码盘设置于海水循环泵系统230的负载泵端236，跟随海水循环泵系统230的负载泵端236转动。第二码盘可以检测关于核电站海水循环泵系统230的负载泵端236转动的第二检测数据，根据第二检测数据可以生成关于海水循环泵系统230的负载泵端236的转速的第二速度时间波形信号。应当理解，第二速度时间波形信号是关于第二检测数据的一种时域表征的信号。在一些实施例中，第二码盘的轴线与核电站海水循环泵系统230的电机232的轴247的轴线重合，以便提高检测精度。
39.关于控制单元206，其分别与第一速度检测单元202以及第二速度检测单元204通信连接。控制单元206被配置为确定第一速度时间波形信号所对应的第一频率与第二速度时间波形信号所对应的第二频率之间的频率差，以及响应于确定频率差属于预定频率范围，确定海水循环泵系统230发生轴系扭振。
40.控制单元206例如可以基于mcu（micro controller unit，微控制单元）、cpu（central processing unit，中央处理器）、mpu（micro processing unit，微处理器）、gpu（graphics processing units，图形处理器）、fpga（现场可编程门阵列）、dsp（数字信号处
理器）等实现。控制单元206也可以基于计算设备500实现。
41.在一些实施例中，控制单元206为主控板。该主控板基于低功耗高速处理器（dsp+fpga+arm）的单板结构，系统集成度高，可靠性高，故障率低，主控部分仅包含一块一体化主控板，与传统采用分立功能板卡插拔式结构相比，器件更少，消除了板卡插接部分长时间运行后氧化、松动、接触不良，最终导致整机故障的缺点。
42.应当理解，dsp芯片是控制核心，通过对电压、电流、温度的模拟采样，实时进行电机控制的算法运算。模拟采样通道，采用高性能的差分运放芯片，通过高效的滤波技术，把模拟通道上的干扰信号滤除，达到高精度的采样数据，是高性能的控制算法的基础。dsp同时可把相关的数据存储在系统内，可进行故障诊断分析。数据掉电不丢失，能够有效保证通过数据分析还原关注点的系统真实运行状态。
43.应当理解，fpga芯片控制光纤通讯，保证控制系统与功率单元正常通讯，通讯速率可达到50m（兆），保证数据的吞吐量及传输的及时性，系统可更加准确的控制功率单元的输出，使整个变频器系统有很强的控制实时性。数字量输入，数字量输出也是受控于fpga，通过隔离措施供外部使用；fpga通过控制高精度的专用芯片输出高精度的4-20ma（毫安）模拟量，并且通过屏蔽技术保证信号的可靠性，4-20ma模拟量通过模数转化可通过fpga进行采集。另外，fpga还进行电机码盘的数据读取，为了适应各种不同现场码盘类型的应用，对增量式编码盘，绝对值编码盘，旋变编码盘三种电机测速码盘都可测定，而且通过优化的测试方法可以测定到高精度的电机速度和位置信息。
44.在一些实施例中，cpu 采用arm（一种处理器）处理器。值得说明的是，arm处理器控制所有对外的通讯接口，这些接口有rs-232（一种串行总线）、rs-485（一种串行总线）、can总线（一种总线）、profibus总线（一种总线）、tcp/ip（一种网络协议）网络，可以满足各种工业应用的需要。同时可通过rs-232、rs-485接口扩展其他功能接口。多功能集成主控系统具有双核cpu高性能配置、运算能力强、功能强大、逻辑控制强、接口丰富等特点，能够满足各种复杂系统及高性能产品对于控制器的需求。
45.在一些实施例中，为了确定第一频率，控制单元206被配置为对第一速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第一速度时间波形信号所对应的多个频率分量，确定多个频率分量中对应幅值最大的频率分量为第一频率。应当理解，控制单元206对第一速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，可以将时域信号转换为频域信号，以便确定第一速度时间波形信号所对应的多个频率分量。控制单元206将多个频率分量中具有最大幅值的频率分量确定为第一频率。应答理解，第一频率与海水循环泵系统230的电机232的轴的转速相关。
46.类似地，为了确定第二频率，控制单元206被配置为对第二速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第二速度时间波形信号所对应的多个频率分量，确定多个频率分量中对应幅值最大的频率分量为第二频率。应当理解，控制单元206对第二速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，可以将时域信号转换为频域信号，以便确定第二速度时间波形信号所对应的多个频率分量。控制单元206将多个频率分量中具有最大幅值的频率分量确定为第二频率。应答理解，第二频率与海水循环泵系统230的负载泵端236的转速相关。
47.在确定第一频率以及第二频率之后，控制单元206确定第一频率与第二频率之间的频率差。
48.然后，控制单元206第一频率与第二频率之间的频率差是否属于预定频率范围。如果确定频率差属于预定频率范围，则控制单元206确定海水循环泵系统230发生轴系扭振。应当理解，当第一频率与第二频率之间的频率差处于一预定频率范围内时，则表明海水循环泵系统230发生轴系扭振。该预定频率范围可以根据海水循环泵系统230的属性确定，也可以根据针对海水循环泵系统230的测量值确定。
49.在一些实施例中，控制单元206还被配置为根据第一频率与第二频率之间的频率差生成pid（proportional integral derivative，比例、积分和微分）控制信号，该pid控制信号用于调节海水循环泵系统230的变频器234的给定信号输入，以便抑制轴系扭振。
50.在一些实施例中，控制单元206设置于海水循环泵系统230的变频器234内，例如，将控制单元206集成在海水循环泵系统230的变频器234的主控板上。第一码盘以及第二码盘包括以下至少一种：电磁式码盘和光电式码盘。在一些实施例中，第一码盘以及第二码盘包括以下至少一种：增量式编码盘、绝对值编码盘和旋变编码盘。应当理解，增量式编码盘、绝对值编码盘、旋变编码盘三种电机测速码盘都可测定，而且通过优化的测试方法可以测定到高精度的电机速度和位置信息。
51.在一些实施例中，控制单元206被配置为根据第一频率与第二频率之间的频率差，依据双惯量模型，生成用于调节海水循环泵系统的变频器的给定信号输入的pid控制信号。
52.在一些实施例中，控制单元206被配置为根据第一频率与第二频率之间的频率差、变频器采集的关于海水循环泵系统230电流信号、电压信号，依据双惯量模型，生成用于调节海水循环泵系统的变频器的给定信号输入的pid控制信号。
53.在本公开的实施例中，利用速度检测单元（例如码盘）获取检测数据（例如转速码盘信号），并通过电机模型计算得到关于电机的转速等信息，改进轴系扭振识别技术，以便预判扭振的发生。而且，一旦发生扭振时，利用变频器的转矩快速动态响应能力实现扭振的主动抑制控制，及时对变频器的给定信号输入基于pid算法做扭振抑制的补偿，形成闭环，降低轴系扭振幅值，扩大电机的调速范围，确保电驱系统（例如海水循环泵系统）的安全可靠运行。
54.尤其是，在本公开的一些实施例中，在变频器的主控板内集成了扭振抑制技术，通过码盘等传感器实时的获取电机和循环水泵的运行参数进入变频器主控板，根据双惯量模型及当前运行参数，计算输出控制量，调节变频器的输出，有效的抑制电机与循泵之间传递时可能存在的扭振等不利因素，提高海水循环泵的运行可靠性。
55.图3示出了本公开的实施例的核电站的海水循环泵系统300的方框示意图。核电站的海水循环泵系统300包括电机232、变频器234、负载泵端236以及设备200。其中，电机232用于驱动负载泵端236，变频器234用于驱动电机232。负载泵端236例如为循环水泵。设备200包括第一速度检测单元202、第二速度检测单元204、控制单元206。
56.第一速度检测单元202被配置为检测关于核电站海水循环泵系统230的电机232的轴转动的第一检测数据，以便生成关于海水循环泵系统230的电机232的轴的转速的第一速度时间波形信号。
57.第二速度检测单元204被配置为检测关于海水循环泵系统230的负载泵端236转动的第二检测数据，以便生成关于负载泵端236的转速的第二速度时间波形信号。
58.控制单元206分别与第一速度检测单元202以及第二速度检测单元204通信连接。
控制单元206被配置为确定第一速度时间波形信号所对应的第一频率与第二速度时间波形信号所对应的第二频率之间的频率差，以及响应于确定频率差属于预定频率范围，确定海水循环泵系统230发生轴系扭振。
59.在一些实施例中，控制单元206还被配置为根据第一频率与第二频率之间的频率差生成pid控制信号，该pid控制信号用于调节海水循环泵系统230的变频器234的给定信号输入，以便抑制轴系扭振。
60.图4示出了本公开的实施例的核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别方法400的流程图。方法400可以由控制单元206实施，也可以由计算设备500实施。应当理解的是，方法400还可以包括未示出的附加步骤和/或可以省略所示出的步骤，本公开的范围在此方面不受限制。
61.在步骤402处，基于第一速度检测单元所检测的、关于核电站海水循环泵系统的电机的轴的转动的第一检测数据，生成关于海水循环泵系统的电机的轴的转速的第一速度时间波形信号。第一速度检测单元设置于核电站海水循环泵系统的电机的轴的靠近非驱动端的一侧。
62.在一些实施例中，第一速度检测单元202例如为设置于海水循环泵系统230的电机232的轴的第一码盘。应当理解，码盘(encoding disk)是可以用于测量角位移的数字编码器。第一码盘设置于海水循环泵系统230的电机232的轴，跟随海水循环泵系统230的电机232的轴转动。第一码盘可以检测关于核电站海水循环泵系统230的电机232的轴转动的第一检测数据，根据第一检测数据可以生成关于海水循环泵系统230的电机232的轴的转速的第一速度时间波形信号。应当理解，第一速度时间波形信号是关于第一检测数据的一种时域表征的信号。
63.在步骤404处，基于第二速度检测单元所检测的、关于海水循环泵系统的负载泵端转动的第二检测数据，生成关于负载泵端的转速的第二速度时间波形信号。
64.在一些实施例中，第二速度检测单元204例如为设置于海水循环泵系统230的负载泵端236的第二码盘。第二码盘设置于海水循环泵系统230的负载泵端236，跟随海水循环泵系统230的负载泵端236转动。第二码盘可以检测关于核电站海水循环泵系统230的负载泵端236转动的第二检测数据，根据第二检测数据可以生成关于海水循环泵系统230的负载泵端236的转速的第二速度时间波形信号。应当理解，第二速度时间波形信号是关于第二检测数据的一种时域表征的信号。
65.在步骤406处，确定第一速度时间波形信号所对应的第一频率与第二速度时间波形信号所对应的第二频率之间的频率差。
66.在一些实施例中，确定第一速度时间波形信号对应的第一频率与第二速度时间波形信号对应的第二频率之间的频率差包括：对第一速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第一频率；对第二速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第二频率；以及确定第一频率与第二频率之间的频率差。
67.例如，为了确定第一频率，控制单元206被配置为对第一速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第一速度时间波形信号所对应的多个频率分量，确定多个频率分量中对应幅值最大的频率分量为第一频率。应当理解，控制单元206对第一速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，可以将时域信号转换为频域信号，以便确定第一速度时间波形信
号所对应的多个频率分量。控制单元206将多个频率分量中具有最大幅值的频率分量确定为第一频率。应答理解，第一频率与海水循环泵系统230的电机232的轴的转速相关。
68.类似地，为了确定第二频率，控制单元206被配置为对第二速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第二速度时间波形信号所对应的多个频率分量，确定多个频率分量中对应幅值最大的频率分量为第二频率。应当理解，控制单元206对第二速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，可以将时域信号转换为频域信号，以便确定第二速度时间波形信号所对应的多个频率分量。控制单元206将多个频率分量中具有最大幅值的频率分量确定为第二频率。应答理解，第二频率与海水循环泵系统230的负载泵端236的转速相关。
69.在确定第一频率以及第二频率之后，控制单元206确定第一频率与第二频率之间的频率差。
70.在步骤408处，响应于确定频率差属于预定频率范围，确定海水循环泵系统发生轴系扭振。
71.然后，控制单元206第一频率与第二频率之间的频率差是否属于预定频率范围。如果确定频率差属于预定频率范围，则控制单元206确定海水循环泵系统230发生轴系扭振。应当理解，当第一频率与第二频率之间的频率差处于一预定频率范围内时，则表明海水循环泵系统230发生轴系扭振。该预定频率范围可以根据海水循环泵系统230的属性确定，也可以根据针对海水循环泵系统230的测量值确定。
72.在一些实施例中，方法400还包括：在步骤410处，根据频率差生成pid控制信号，pid控制信号用于调节海水循环泵系统的变频器的给定信号输入，以便抑制轴系扭振。
73.在一些实施例中，根据所述频率差生成pid控制信号包括：根据第一频率与第二频率之间的频率差，依据双惯量模型，生成用于调节海水循环泵系统的变频器的给定信号输入的pid控制信号。
74.在一些实施例中，根据所述频率差生成pid控制信号包括：根据第一频率与第二频率之间的频率差、变频器采集的关于海水循环泵系统230电流信号、电压信号，依据双惯量模型，生成用于调节海水循环泵系统的变频器的给定信号输入的pid控制信号。
75.在本公开的实施例中，利用速度检测单元（例如码盘）获取检测数据（例如转速码盘信号），并通过电机模型计算得到关于电机的转速等信息，改进轴系扭振识别技术，以便预判扭振的发生。而且，一旦发生扭振时，利用变频器的转矩快速动态响应能力实现扭振的主动抑制控制，及时对变频器的给定信号输入基于pid算法做扭振抑制的补偿，形成闭环，降低轴系扭振幅值，扩大电机的调速范围，确保电驱系统（例如海水循环泵系统）的安全可靠运行。
76.尤其是，在本公开的一些实施例中，在变频器的主控板内集成了扭振抑制技术，通过码盘等传感器实时的获取电机和循环水泵的运行参数进入变频器主控板，根据双惯量模型及当前运行参数，计算输出控制量，调节变频器的输出，有效的抑制电机与循泵之间传递时可能存在的扭振等不利因素，提高海水循环泵的运行可靠性。
77.图5示出了可以用来实施本公开内容的实施例的方法的示例计算设备500的示意性框图。如图所示，计算设备500包括中央处理单元（即，cpu 501），其可以根据存储在只读存储器（即，rom 502）中的计算机程序指令或者从存储单元508加载到随机存取存储器（即，
ram 503）中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在ram 503中，还可存储计算设备500操作所需的各种程序和数据。cpu 501、rom 502以及ram 503通过总线504彼此相连。输入/输出接口（即，i/o接口505）也连接至总线504。
78.计算设备500中的多个部件连接至i/o接口505，包括：输入单元506，例如键盘、鼠标、麦克风等；输出单元507，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元509，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元509允许计算设备500通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
79.上文所描述的各个过程和处理，例如方法400，可由cpu 501执行。例如，在一些实施例中，方法400可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元508。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 502和/或通信单元509而被载入和/或安装到计算设备500上。当计算机程序被加载到ram 503并由cpu 501执行时，可以执行上文描述的方法400的一个或多个动作。
80.本公开涉及方法、计算设备、计算机可读存储介质和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
81.计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦式可编程只读存储器（eprom或闪存）、静态随机存取存储器（sram）、便携式压缩盘只读存储器（cd-rom）、数字多功能盘（dvd）、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波（例如，通过光纤电缆的光脉冲）、或者通过电线传输的电信号。
82.这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘计算设备。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
83.用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构（isa）指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，编程语言包括面向对象的编程语言—诸如smalltalk、c++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“c”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信
息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列（fpga）或可编程逻辑阵列（pla），该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
84.这里参照根据本公开实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
85.这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
86.也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
87.附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的设备、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
88.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
89.以上仅为本公开的可选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.一种核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别方法，其特征在于，所述方法包括：基于第一速度检测单元所检测的、关于核电站海水循环泵系统的电机的轴的转动的第一检测数据，生成关于海水循环泵系统的电机的轴的转速的第一速度时间波形信号，第一速度检测单元设置于核电站海水循环泵系统的电机的轴的靠近非驱动端的一侧；基于第二速度检测单元所检测的、关于海水循环泵系统的负载泵端转动的第二检测数据，生成关于负载泵端的转速的第二速度时间波形信号；确定第一速度时间波形信号所对应的第一频率与第二速度时间波形信号所对应的第二频率之间的频率差；以及响应于确定频率差属于预定频率范围，确定海水循环泵系统发生轴系扭振。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述频率差生成pid控制信号，所述pid控制信号用于调节海水循环泵系统的变频器的给定信号输入，以便抑制轴系扭振。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定第一速度时间波形信号对应的第一频率与第二速度时间波形信号对应的第二频率之间的频率差包括：对第一速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第一频率；对第二速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第二频率；以及确定第一频率与第二频率之间的频率差。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一速度检测单元包括第一码盘；第二速度检测单元包括设置于海水循环泵系统的负载泵端的第二码盘。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第一码盘的轴线与核电站海水循环泵系统的电机的轴的轴线重合。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对第一速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第一频率包括：对第一速度时间波形信号进行快速傅里叶变换，以便确定第一速度时间波形信号所对应的多个频率分量，确定多个频率分量中对应幅值最大的频率分量为第一频率。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述频率差生成pid控制信号包括：根据第一频率与第二频率之间的频率差，依据双惯量模型，生成用于调节海水循环泵系统的变频器的给定信号输入的pid控制信号。8.一种核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别设备，其特征在于，包括：第一速度检测单元，被配置为检测关于核电站海水循环泵系统的电机的轴的转动的第一检测数据，以便生成关于海水循环泵系统的电机的轴的转速的第一速度时间波形信号，第一速度检测单元设置于核电站海水循环泵系统的电机的轴的靠近非驱动端的一侧；第二速度检测单元，被配置为检测关于海水循环泵系统的负载泵端转动的第二检测数据，以便生成关于负载泵端的转速的第二速度时间波形信号；以及控制单元，分别与第一速度检测单元以及第二速度检测单元通信连接，被配置为确定第一速度时间波形信号所对应的第一频率与第二速度时间波形信号所对应的第二频率之间的频率差，以及响应于确定频率差属于预定频率范围，确定海水循环泵系统发生轴系扭振。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，控制单元还被配置为根据所述频率差生成pid控制信号，所述pid控制信号用于调节海水循环泵系统的变频器的给定信号输入，以便抑制轴系扭振。10.一种核电站的海水循环泵系统，其特征在于，包括：电机，用于驱动负载泵端；负载泵端；变频器，用于驱动电机；以及根据权利要求8、9中任意一项所述的设备。

技术总结
本公开的实施例涉及一种核电站海水循环泵变倍率运行的轴系扭振识别方法和设备。其中方法包括：基于第一速度检测单元所检测的、关于核电站海水循环泵系统的电机的轴的转动的第一检测数据，生成关于海水循环泵系统的电机的轴的转速的第一速度时间波形信号；基于第二速度检测单元所检测的、关于海水循环泵系统的负载泵端转动的第二检测数据，生成关于负载泵端的转速的第二速度时间波形信号；确定第一速度时间波形信号所对应的第一频率与第二速度时间波形信号所对应的第二频率之间的频率差；以及响应于确定频率差属于预定频率范围，确定海水循环泵系统发生轴系扭振。本公开的实施例的方案能够显著提高海水循环泵系统的轴系扭振的识别精度。振的识别精度。振的识别精度。


技术研发人员：陆金琪 竺伟 姚学良 阎晓伟 何文斌 马春雷 张必文
受保护的技术使用者：上海赫耳墨锶科技有限公司
技术研发日：2023.08.28
技术公布日：2023/10/5