一种核电厂散热风扇控制方法、系统及介质与流程

本发明涉及数字化仪控，具体涉及一种核电厂散热风扇控制方法、系统及介质。

背景技术：

1、核电厂仪控系统机柜数量庞大，柜内机箱散热主要通过散热风扇完成，目前机柜内部散热风扇散热能力主要根据最坏事故条件下所需的散热能力配备，以保证极限情况下整个系统仍旧正常可用，风扇组件的控制也一般按照固定转速和数量运行。但实际应用中，大部分情况下环境温度维持在25℃左右，此种环境下散热风扇仍旧全功率运行，带来了噪音较大、能耗较高等问题。另外，各个风扇独立运行，风扇维护主要通过人工巡检的方式进行，运行人员对风扇的内部运行状态无法获取，并且现场巡检工作量较大，不便于风扇的维护。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：各风扇独立运行，通过人工巡检维护，运行人员对风扇的内部运行状态无法获取，且核电厂内的散热风扇，不便于随时进行风扇维护，本发明目的在于提供一种核电厂散热风扇控制方法、系统及介质，在现有的风扇控制技术上进行方法上的改进，基于初步故障判断结果和各风扇组件的运行状态参数进行状态维护判断，根据状态维护判断结果输出维护提醒或运行状态正常；当散热风扇内部部分风扇组件损坏或者某个散热风扇故障时，可根据柜内温度对内部其他风扇组件或者故障风扇相邻的风扇自动控制，以实现延迟维护，提高整体可用性。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本方案提供一种核电厂散热风扇控制方法，包括：

4、步骤一：获取各风扇组件的运行状态参数，并进行初步故障判断；所述运行状态参数包括：风扇组件的温度、风扇组件的转速参数和寿命参数；

5、步骤二：基于初步故障判断结果和各风扇组件的运行状态参数进行状态维护判断，在风扇组件故障时，相应调整各风扇组件的控制参数；

6、步骤三：根据状态维护判断结果输出维护提醒或运行状态正常。

7、本方案工作原理：本方案提供一种核电厂散热风扇控制方法，各风扇独立运行，通过人工巡检维护，运行人员对风扇的内部运行状态无法获取，且核电厂内的散热风扇，不便于随时进行风扇维护，本发明目的在于提供一种核电厂散热风扇控制方法、系统及介质，在现有的风扇控制技术上进行方法上的改进，基于初步故障判断结果和各风扇组件的运行状态参数进行状态维护判断，根据状态维护判断结果输出维护提醒或运行状态正常；当散热风扇内部部分风扇组件损坏或者某个散热风扇故障时，可根据柜内温度对内部其他风扇组件或者故障风扇相邻的风扇自动控制，以实现延迟维护，提高整体可用性。

8、进一步优化方案为，步骤二包括以下子步骤：

9、s21，若当前风扇组件初步故障判断为未故障，则进入步骤s22，若当前风扇组件初步故障判断为故障，则进入步骤s25；

10、s22，获取当前风扇组件的转速偏差、转速变化趋势和运行等效寿命，基于运行等效寿命计算出寿命平衡指数，进行风扇组件运行重分配后进入步骤s23；

11、s23，判断当前风扇组件的运行等效寿命是否大于预设额定寿命值，若是则输出维护提醒，否则，进入步骤s24；

12、s24，判断当前风扇组件的转速偏差是否大于预设偏差值，若是则输出维护提醒，否则输出运行状态正常；

13、s25，计算风扇组件故障率是否可用，若是，则计算调整相邻组件的控制参数后输出维护提醒；否则，进入步骤s26；

14、s26，判断当前风扇的通信单元是否可用，若是，则通过通信单元通知相邻的风扇调整输出参数，并输出维护提醒；否则进入步骤s27；

15、s27，通知维护工程师站并输出维护提醒。

16、进一步优化方案为，寿命平衡指数的计算方法包括：

17、t1，根据机柜环境温度控制的稳定时间来确定计算时间段t，计算当前风扇组件在计算时间段t内的等效寿命s'：

18、

19、式中，a和b表示风扇组件寿命转速影响因子，与风扇组件轴承等相关，且有b-a＝1；

20、r表示计算时间段t内当前风扇组件的平均转速；r表示当前风扇组件的额定转速；ta表示计算时间段t内的平均环境温度；α表示环境温度每下降10℃的寿命增长系数；

21、t2，基于各风扇组件的等效寿命s'计算结果，对运行以来的等效寿命进行累加，得到每个风扇组件的总运行等效寿命s，并根据各风扇组件的总运行等效寿命s计算第i个风扇组件寿命平衡指数hi，

22、

23、式中，n表示风扇组件总数量；si表示第i个风扇组件的总运行等效寿命s。

24、进一步优化方案为，所述风扇组件运行重分配的方法包括：

25、g1，根据风扇内部的风扇组件故障情况对故障组件协同系数计算，

26、

27、式中，gi表示第i个风扇组件对故障风扇组件的协同系数，风扇组件按照物理位置顺序定义；β表示风扇组件协同系数控制倍率因子，用于控制协同的强弱程度；n表示风扇中风扇组件总数量；qij表示第j个风扇组件与第i个风扇组件的故障距离，当第j个风扇组件无故障或存在无需进行协同的故障(如寿命到期)时qij＝n，第j个风扇组件存在需要协同的故障(如无法运行)时qij＝|i-j|；

28、g2，根据同一机柜中其他风扇的故障情况进行本风扇对故障风扇协同系数计算，

29、

30、式中，fm表示第m个风扇对故障风扇的协同系数，风扇按照在机柜中的物理位置顺序定义；γ表示风扇协同系数控制倍率因子，用于控制协同的强弱程度；m表示机柜中所有风扇的总数量；lmn表示第n个风扇与第m个风扇的故障距离，当第n个风扇无故障或存在无需进行协同的故障(如寿命到期)时lmn＝m，第n个风扇存在需要协同的故障(如过多风扇组件无法运行)时lmn＝|m-n|；

31、g3，基于寿命平衡指数、故障风扇组件协同系数和故障风扇协同系数计算出输出控制参数：

32、umi＝(1-hi+gi+fm)·ut_mi

33、式中，umi表示第m个风扇中第i个风扇组件运行重分配后的输出控制参数；ut_mi表示基于目标温度使用开环或闭环控制算法得到的风扇组件的控制参数ut。

34、进一步优化方案为，步骤s27还包括：维护工程师站还通知相邻的风扇调整输出参数。

35、本方案提供一种核电厂散热风扇控制系统，用于实现上述的核电厂散热风扇控制方法，所述系统包括：

36、采集模块，用于获取各风扇组件的运行状态参数，并进行初步故障判断；所述运行状态参数包括：风扇组件的温度、转速参数和寿命参数；

37、维护判断模块，用于基于初步故障判断结果和各风扇组件的运行状态参数进行状态维护判断，在风扇组件故障时，相应调整各风扇组件的控制参数；

38、输出模块，用于根据状态维护判断结果输出维护提醒或运行状态正常。

39、进一步优化方案为，所述采集模块包括转速采集单元和温度采集单元，所述转速采集单元与各风扇组件连接用于采集各风扇组件的转速；所述温度采集单元用于采集风扇组件进风口和出风口的实时温度。通过环境温度监测对散热风扇内的风扇组件转速进行自动控制，不同环境温度下均能实现噪音和能耗的合理控制。

40、进一步优化方案为，所述系统还包括保护单元，所述保护单元用于将各风扇组件与外部供电电源电气隔离。

41、进一步优化方案为，所述保护单元还通过emi滤波电路防止外部供电电源的干扰；

42、所述保护单元还通过功率限制芯片对各风扇组件进行启动冲击电流控制；

43、所述保护单元还通过分压电阻网络对各风扇组件进行过压保护和欠压保护；保护单元通过小阻值高精度大功率电阻进行电流采样，当电压和电流超过预定范围时通过硬件开关(本实施例中硬件开关优选mosfet)断开电源输入回路。

44、本方案还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如上述的一种核电厂散热风扇控制方法。

45、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

46、本发明提供的一种核电厂散热风扇控制方法、系统及介质；在现有的风扇控制技术上进行方法上的改进，基于初步故障判断结果和各风扇组件的运行状态参数进行状态维护判断，根据状态维护判断结果输出维护提醒或运行状态正常；当散热风扇内部部分风扇组件损坏或者某个散热风扇故障时，可根据柜内温度对内部其他风扇组件或者故障风扇相邻的风扇自动控制，以实现延迟维护，提高整体可用性。