CN101794631A - 一种自校准式棒位测量装置 - Google Patents

Abstract

一种自校准式棒位测量装置，属于反应堆的棒位测控技术领域，其特征在于，由测量参比管、测量芯棒、现场测量单元和信息处理单元构成，现场测量单元含有：装在测量参比管内的节流装置，装在测量参比管下端内侧壁上的一根引压管和分别装在节流装置上下侧的两根引压管，和分别连接两对相邻引压管的两个差压变送器，压力变送器；信息处理单元包括A/D转换电路和工业计算机，工业计算机根据测量得到的差压值与对应工况下校准测量点曲线中存储的空管测量压差和满管测量压差，计算得到测量芯棒从初始位置向上运动的距离，即得到棒位位置信息，本装置可以在线更新校准测量点曲线中存储的信息实现自校准，本发明具有体积小，易维护和自校准的优点。

Description

一种自校准式棒位测量装置

技术领域

本发明属于反应堆的棒位测控技术领域，涉及一种反应堆的棒位测量装置，尤其涉及一种自校准式棒位测量装置。

背景技术

控制棒及其驱动机构是保证反应堆安全运行的重要组成部分。正常工况下，通过调节控制棒棒位，可以实现反应堆的正常启动、停闭，以及维持反应堆在某一给定功率水平运行和进行功率调节；在事故工况下，通过快速将控制棒插入反应堆堆芯，实现紧急停堆。棒位测量装置是该组成部分中的最重要的装置之一，其可靠性和安全性直接关系到整个反应堆的正常运行与安全。

目前已有的反应堆控制棒棒位测量装置主要包括角度式、超声式、电涡流式和感应式等几种。

角度式的控制棒棒位测量系统是将控制棒在堆芯中的移动距离转换为角度信号，然后利用自整角机对此角度信号给以测量。这种测量方法存在的问题是：1、系统的响应速度较慢；2、系统加工精度要求高，互换性差；3、系统校验和标定困难。

超声式控制棒棒位测量系统是在控制棒孔道内底部安装超声波发生器和传感器，使用超声波传感器接收超声波发生器发出的超声波信号在控制棒底部产生的反射信号，通过计算反射信号与发射信号的时差得到控制棒位置。如中国专利90100692.0-“反应堆控制棒超声波棒位测量系统”即属于这种类型的棒位测量装置。这种测量方法存在的问题是：1、在沸水型反应堆以及堆内产生气泡的反应堆事故状态下不能工作；2、使用这种方法测得的控制棒位置是与压力壳的相对位置，对系统安装要求高。

电涡流式的控制棒棒位测量系统是在控制棒驱动机构的主动轴上安装一支精密丝杠并用其带动一个位置测量板移动，由电涡流传感器测出位置测量板与固定的位置参考板之间的距离而得到控制棒的位置信息。这种测量方法存在的问题是：1、属于间接测量方法，不能直接测量控制棒所在位置；2、测量装置体积较大。

感应式的控制棒测量系统是将由导磁材料或者导磁与非导磁材料间隔排列组成的测量芯棒连接在控制棒一端并于控制棒同步运动；测量芯棒在一根空心孔道内部运动，测量线圈套装在空心孔道外部，当测量芯棒在线圈内部运动时，改变电感线圈的磁感应强度而使测量线圈输出信号幅度发生变化的测量方式，如中国专利95116462.9-“地址码反应堆控制棒棒位测量系统”。这种方法存在的问题是线圈制作要求高，整体测量装置引线较多。由于采用了大量线圈结构的传感器，使得需要在反应堆压力壳顶部占用大量空间布置棒位测量装置的引线，不但增大了反应堆设计和结构布置的难度，也增加了线圈失效概率，不利于反应堆的安全性设计3002

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决上述棒位测量装置存在问题，特别是解决常见的感应式棒位测量装置存在问题的新型棒位测量装置。

本发明的特征在于，含有：一根测量参比管、一根测量芯棒、现场测量单元以及信息处理单元，其中：

测量参比管，上部外侧连接有一个出口引流管，是冷却剂的出口端，该测量参比管下端开口是所述冷却剂的入口端，该测量参比管中来自反应堆冷却系统中的冷却剂在入口端处的压力高于出口端处的压力；

测量芯棒，在下端同轴地连接着控制棒驱动轴，在所述控制棒驱动轴带动下，所述测量芯棒在所述测量参比管内部做上下往复运动；

现场测量单元，含有：节流装置，依次连接的温度传感器和温度变送器，三根引压管，即0号引压管F0，1号引压管F1和2号引压管F2，两个差压变送器，即0号差压变送器G0和1号差压变送器G1，还有一个压力变送器，其中：

节流装置，位于所述测量参比管内，位于所述出口引流管下方；

0号引压管F0，连接到靠近所述测量参比管冷却剂入口端且贯穿所述测量参比管壁面的开孔处；

2号引压管F2和1号引压管F1分别连接在靠近所述测量参比管中安装的所述节流装置上、下两端面且贯穿所述测量参比管壁面的开孔处；

0号差压变送器G0两输入端取压口分别连接到0号引压管F0和连通1号引压管F1的管路上，1号差压变送器G1两输入端取压口分别连接到连通1号引压管F1的管路和2号引压管F2；

压力变送器的输入端取压口连接在连通所述1号引压管F1的管路上；

温度传感器，位于所述测量参比管内部且在所述节流装置上方空间中，其输出端与所述温度变送器的输入端相连；

所述测量芯棒不与所述控制棒驱动轴连接的上端面在所述测量参比管内部进行上下往复运动的范围为：0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔中心线与1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔中心线之间；

信息处理单元，由A/D转换电路与工业计算机依次连接构成，其中：

A/D转换电路，设有：

温度信号输入端，连接所述温度变送器的输出端，从所述温度变送器输入所述测量参比管内部冷却剂温度的模拟量值；

0号差压信号输入端，连接所述0号差压变送器G0的输出端，从所述0号差压变送器G0输入所述测量参比管内部冷却剂在所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔与1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔处之间差压的模拟量值；

1号差压信号输入端，连接所述1号差压变送器G1的输出端，从所述1号差压变送器G1输入所述测量参比管内部冷却剂在所述1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔与2号引压管F2在所述测量参比管内壁上开孔处之间差压的模拟量值；

压力信号输入端，连接所述压力变送器的输出端，经所述压力变送器输入所述1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔处的所述冷却剂压力的模拟量值；

工业计算机，输入从所述A/D转换电路输出端得到的对应所述A/D转换电路输入端取得的各种模拟量值的数字信号值，其存储器内部预先存储有水和水蒸汽热力性质国际工业标准IAPWS-IF97的数据表；

所述棒位测量装置使用前，按照如下步骤进行校准操作：

步骤(1)：定义空管测量压差(ΔP_e)，满管测量压差(ΔP_f)和流动雷诺数(R_e)如下：

ΔP_e：在所述测量参比管竖直安装情况下，所述测量芯棒上端面位于所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔中心线位置处，即所述测量参比管内部在所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔中心线与所述1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔中心线之间部分没有所述测量芯棒存在情况下，所述0号差压变送器G0测量得到的所述测量参比管内部在所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔中心线与所述1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔中心线位置之间冷却剂流动产生的差压值；

ΔP_f：在所述测量参比管竖直安装情况下，所述测量芯棒上端面位于所述1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔中心线位置处，即所述测量参比管内部在所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔中心线与所述1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔中心线之间部分全部有所述测量芯棒存在情况下，所述0号差压变送器G0测量得到的所述测量参比管内部在所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔中心线与所述1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔申心线位置之间冷却剂流动产生的差压值；

R_e：表示所述测量参比管内部冷却剂流动状态的流动雷诺数，按下式计算：

$R_e=\frac{{\mathrm{\ρu}}_d{D}_h}{\mathrm{\μ}}$

其中：

ρ：所述测量参比管内部冷却剂的密度，根据所述测量得到的冷却剂温度值和压力值查找水和水蒸汽热力性质国际工业标准IAPWS-IF97得到；

μ：所述测量参比管内部冷却剂的粘度，根据所述测量得到的冷却剂温度值和压力值查找水和水蒸汽热力性质国际工业标准IAPWS-IF97得到；

D_h：所述节流装置中间测量孔的等效水力学直径，由节流装置结构给定；

u_d：所述节流装置中间测量孔内部的冷却剂流速，按如下公式计算：

$u_d=\frac{C_t\mathrm{\ϵ}}{\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}}\sqrt{\frac{2{\mathrm{\ΔP}}_1}{\mathrm{\ρ}}}$

其中：

ε：冷却剂膨胀系数，由所使用的冷却剂特性确定；

ΔP₁：所述1号差压变送器G1测量得到的所述测量参比管内部在所述1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔中心线与所述2号引压管F2在所述测量参比管内壁上开孔中心线位置之间冷却剂流动产生的差压值；

D_p：所述测量参比管内部流道的等效水力学直径，由测量参比管的结构给定；

β：节流装置流道直径比，按如下公式计算：

$\mathrm{\β}=\frac{D_h}{D_p}$

C_t：节流装置流出系数，按如下公式计算：

$C_t=0.5959+0.0312{\mathrm{\β}}^{2.1}-0.1840{\mathrm{\β}}^8+0.0029{\mathrm{\β}}^{2.5}\×{\left(\frac{{10}^6}{R_e}\right)}^{0.75}$

所述C_t与R_e通过循环迭代计算得出；

步骤(2)：调节所述测量芯棒在所述测量参比管内部的位置，使得所述测量芯棒上端面位于所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔中心线处，即测量芯棒运行到棒位测量装置的初始位置，也即测量芯棒可以达到的最低位置，在稳定的冷却剂温度、压力和冷却剂流动状态下，测量并记录所述空管测量压差ΔP_e，1号差压变送器G1测量得到的差压值式ΔP₁以及计算得到的相应流动雷诺数R_e；

步骤(3)：调节所述测量芯棒在所述测量参比管内部的位置，使得所述测量芯棒上端面位于所述1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔中心线处，即测量芯棒运行可以达到的最高位置，在稳定的冷却剂温度、压力和冷却剂流动状态下，测量并记录所述满管测量压差ΔP_f，1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁以及计算得到的相应流动雷诺数R_e；

步骤(4)：调节进入所述测量参比管内部流道的冷却剂流量大小；

重复步骤(2)～步骤(4)操作，对于任意在上述操作中测量得到的所述流动雷诺数R_e和对应所述1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁的参数组合，都有唯一对应的一个所述空管测量压差ΔP_e或者所述满管测量压差ΔP_f，如此就得到一系列对应所述流动雷诺数R_e和所述1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁的参数组合的分别由所述空管测量压差ΔP_e和所述满管测量压差ΔP_f构成的校准测量点曲线，将上述得到的一系列校准测量点曲线存储于所述工业计算机的存储器中；

所述棒位测量装置工作时，所述工业计算机，依次按照以下步骤实现所述棒位测量操作：

步骤(1’)：所述工业计算机初始化，读入各测量计算所需常数和设定参数；

步骤(2’)：根据输入的温度信号值和压力信号值，查找预先存储的水和水蒸汽热力性质国际工业标准IAPWS-IF97的数据表，得到对应冷却剂的密度ρ和粘度μ；

步骤(3’)：根据预先设定的一个流动雷诺数R_e，计算节流装置流出系数C_t；

步骤(4’)：根据输入的对应所述1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁，以及预先输入的冷却剂膨胀系数ε，节流装置流道直径比β，步骤(3’)得到的所述节流装置流出系数C_t和步骤(2’)得到的冷却剂的密度ρ，计算得到冷却剂流速u_d；

步骤(5’)：根据步骤(2’)得到的冷却剂的密度ρ和冷却剂的粘度μ，以及预先输入的所述节流装置中间测量孔的等效水力学直径D_h，和步骤(4’)得到的冷却剂流速u_d  计算得到新的流动雷诺数R_e；

步骤(6’)：将步骤(5’)得到的流动雷诺数R_e带入步骤(3’)，重复步骤(3’)～步骤(5’)直至相邻两次获得的流动雷诺数R_e的变化量的绝对值小于1％的流动雷诺数R_e大小为止，记录最后一次计算得到的流动雷诺数R_e；

步骤(7’)：根据步骤(6’)得到的流动雷诺数R_e和步骤(4’)得到的所述1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁的参数组合，在预先存储的校准操作步骤(4)得到的一系列校准测量点曲线中通过插值的方法得到对应的所述空管测量压差ΔP_e和所述满管测量压差ΔP_f；

步骤(8’)：根据输入的对应所述0号差压变送器G0测量得到的所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔与1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔处之间的差压值ΔP₀，预先输入的所述测量参比管内部在所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔中心线与1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔中心线之间部分的长度L₀，以及步骤(7’)得到的所述空管测量压差ΔP_e和所述满管测量压差ΔP_f，所述工业计算机按照如下公式计算测量芯棒上端面从所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔中心线处的初始位置向上运动的距离L_a，由于所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔中心线处的初始位置是已知值，得到测量芯棒上端面从所述初始位置向上运动的距离即得到了当前的棒位信息；

$L_a=L_0\frac{{\mathrm{\ΔP}}_0-{\mathrm{\ΔP}}_e}{{\mathrm{\ΔP}}_f-{\mathrm{\ΔP}}_e}$

步骤(9’)：工业计算机可以进一步将得到的棒位信息存储并输出。

所述工业计算机可以在棒位测量装置工作条件下按照如下步骤进行在线自校准操作：

步骤(1”)：将测量芯棒运行到棒位测量的初始位置，即测量芯棒可以达到的最低位置，此时测量芯棒的上端面位于所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔中心线处，测量并记录所述空管测量压差ΔP_e和1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁，并按照步骤(2’)～步骤(6’)计算得到相应所述流动雷诺数R_e；

步骤(2”)：比较得到的所述流动雷诺数R_e和所述1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁的参数组合在预先存储的一系列校准测量点曲线中对应的所述空管测量压差ΔP_e值和本次测量得到的所述空管测量压差ΔP_e值，如果两者不同，则用当前测量得到所述空管测量压差ΔP_e代替原有预先存储的一系列校准测量点曲线中对应的所述空管测量压差ΔP_e值，得到经过在线自校准的新的一系列校准测量点曲线并存储；

步骤(3”)：将测量芯棒运行可以达到的最高位置，此时测量芯棒的上端面位于所述1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔中心线处，测量并记录所述满管测量压差ΔP_f和1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁，并按照步骤(2’)～步骤(6’)计算得到相应所述流动雷诺数R_e；

步骤(4”)：比较得到的所述流动雷诺数R_e和所述1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁的参数组合在预先存储的一系列校准测量点曲线中对应的所述满管测量压差ΔP_f值和本次测量得到的所述满管测量压差ΔP_f值，如果两者不同，则用当前测量得到所述空管测量压差ΔP_e代替原有预先存储的一系列校准测量点曲线中对应的所述满管测量压差ΔP_f值，得到经过在线自校准的新的一系列校准测量点曲线并存储。

所述测量参比管下端开口与一根控制棒导向管上端开口共轴相连，所述控制棒导向管下端直接竖直安装在压水反应堆压力壳顶上。

本发明的效果在于，所述一种自校准式棒位测量装置采用测量差压信号变化的原理工作，且具有自校准的特性，与原有各种棒位测量技术相比，特别是感应式棒位测量技术相比，具有以下优点及突出性效果：由于本发明的棒位测量装置中利用了对于差压信号变化测量且具有自校准特性的结构和方法实现对于反应堆控制棒位置的测量，所使用的各参数测量变送器属于常规工业变送器，性能可靠，技术成熟，经济性好，较制造难度大，工艺复杂，引线繁多的感应式测量线圈组来说制造更容易，工作中的失效概率也大为降低。由于不采用线圈式结构，不但大大减小了系统体积，也极大地降低了潜在的棒位测量系统与反应堆其他系统装置之间的相互电磁干扰问题，进一步提高了棒位测量系统的安全性和可靠性。由于采用了具有自校准特性的结构更大大提高了棒位测量装置工作稳定性，使得所述棒位测量装置可以长期连续工作而免于校正，扩大了棒位测量装置的适用范围，可以适应不同条件下反应堆控制棒位置测量的需求。

附图说明

图1是一种自校准式棒位测量装置的结构示意图

图2是一种自校准式棒位测量装置的一个实施例示意图

对附图中各个标号说明如下：

图1中标号说明

图中标号	标号说明	图中标号	标号说明
				A	控制棒驱动轴	B	测量芯棒
C	测量参比管	D	节流装置
				E	出口引流管	F0	0号引压管
F1	1号引压管	F2	2号引压管
				G0	0号差压变送器	G1	1号差压变送器
H	现场测量单元	J	温度传感器
				M	A/D转换电路	N	工业计算机
P	压力变送器	Q	温度变送器
				R	信息处理单元

图2中标号说明

图中标号	标号说明	图中标号	标号说明
				A	控制棒驱动轴	B	测量芯棒
C	测量参比管	D	节流装置
				E	出口引流管	F0	0号引压管

图中标号	标号说明	图中标号	标号说明
				F1	1号引压管	F2	2号引压管
G0	0号差压变送器	G1	1号差压变送器
				H	现场测量单元	J	温度传感器
M	A/D转换电路	N	工业计算机
				P	压力变送器	Q	温度变送器
R	信息处理单元	S	压水反应堆压力壳
				T	控制棒导向管	U	控制棒驱动装置

具体实施方式

本发明通过恰当的原理和结构设计，采用常见的工业变送器作为信号采集设备，且采集单元数量大大下降，具有制造工艺成熟，安装方便，结构简单，便于维护以及高可靠性的特点。本发明提供了一种基于差压测量原理工作且具有自动校准特性的控制棒棒位测量装置包括：

一根测量参比管，其下端开口形成的冷却剂入口端，及上部外侧连接的出口引流管形成的冷却剂出口端，分别与反应堆系统中冷却剂流体部分连通。且入口端处的冷却剂流体压力高于出口端处的冷却剂流体压力；

一个安装在所述测量参比管内，出口引流管下方的节流装置；

由所述节流装置，在所述节流装置上、下两端面外侧分别安装的两个引压管和在所述测量参比管的冷却剂入口端上方安装的另一个引压管，以及连接在所述节流装置上、下两端面外侧且贯穿所述测量参比管壁面分别安装的两个引压管的差压变送器，和连接在所述节流装置下端外侧并贯穿所述测量参比管壁面安装的引压管与所述测量参比管的冷却剂入口端上方贯穿所述测量参比管壁面安装的另一个引压管的另一个差压变送器，以及与所述引压管之一连通对测量参比管内部冷却剂压力进行测量的压力变送器，安装在测量参比管内部上方的温度传感器和顺次相连的温度变送器共同组成的现场测量单元；

一根下端与控制棒驱动轴直接同轴连接，且在所述棒位测量参比管内部做上下往复运动的测量芯棒，其上下往复运动由所连接的控制棒驱动轴带动，且其不与控制棒驱动轴连接一侧的上端面运动范围在靠近所述节流装置下端面外侧安装的引压管在所述测量参比管内壁开孔中心线与所述测量参比管入口端上方安装的另一个引压管在所述测量参比管内壁开孔中心线位置之间；

采集所述各差压变送器、温度变送器和压力变送器输出的测量信号，并经过一定分析处理，转化为棒位信息，并最终输出棒位信息的信息处理单元。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种基于测量差压变化原理工作，且具有自校准特性的的棒位测量装置，包括一根测量参比管C，其下端开口构成的冷却剂入口端，及上部外侧连接的出口引流管E构成的冷却剂出口端，分别与反应堆系统中冷却剂流体部分连通。且冷却剂入口端处的流体压力高于出口引流管E构成的冷却剂出口端处的流体压力；一个安装在所述测量参比管C内部且在冷却剂出口端下方的节流装置D；由所述节流装置D，在所述节流装置D上下端面外侧的贯穿所述测量参比管C壁面分别安装的2号引压管F2和1号引压管F1，及在所述测量参比管C的冷却剂入口端上方贯穿所述测量参比管C壁面安装的0号引压管F0，以及连接所述1号引压管F1和2号引压管F2的1号差压变送器G1，和连接所述1号引压管F1与所述0号引压管F0的0号差压变送器G0，以及与所述1号引压管F1连通对测量参比管C内部冷却剂压力进行测量的压力变送器P，安装在所述测量参比管C内部且在所述节流装置D上方空间的温度传感器J和顺次相连的温度变送器Q共同组成的现场测量单元H；一根与控制棒驱动轴A直接同轴连接，且在所述测量参比管C内部做上下往复运动的测量芯棒B，其上下往复运动由同轴连接的控制棒驱动轴A带动，且其不与控制棒驱动轴A连接一侧的上端面运动范围在所述节流装置D靠近所述1号引压管F1在所述测量参比管C内壁开孔中心线与所述0号引压管F0在所述测量参比管C内壁开孔中心线之间；由采集所述0号差压变送器G0、1号差压变送器G1、压力变送器P以及温度变送器Q输出的测量信号模拟量的A/D转换电路M，接受所述A/D转换电路M将上述各模拟量测量信号转换成的各对应数字量信号，并经过一定分析处理，转化得到棒位信息的工业计算机N共同组成的信息处理单元R，所述工业计算机N最终输出棒位信息。

图2显示了一种自校准式棒位测量装置的一个具体实施例的结构。在该实施例中，所述棒位测量装置安装在压水反应堆压力壳S上方。控制棒导向管T下端直接安装在所述压水反应堆压力壳S上，安装在控制棒导向管T中间部分的控制棒驱动装置U带动控制棒驱动轴A上下往复运动，实现控制棒上升和下降动作，进而控制反应堆输出功率。所述棒位测量装置中的所述测量参比管C的下端开口与所述控制棒导向管T上端口直接共轴连接，该连接应满足反应堆一回路压力边界密封要求。所述测量参比管C的下端开口的流道与所述控制棒导向管T内部的流道连通，经过反应堆堆芯加热后，进入反应堆压力壳上部空间中的压力较高的冷却剂，经过所述控制棒导向管T下部开口、所述控制棒驱动装置U中间的间隙和所述控制棒导向管T内部的流道，进入所述测量参比管C内部的流道，并由所述测量参比管C上部外侧连接的所述出口引流管E构成的冷却剂出口端导出至反应堆冷管段，反应堆冷管段内部为经过蒸汽发生器后压力较低的冷却剂。在所述压力壳上部空间中的压力较高的冷却剂与经过蒸汽发生器后压力较低的冷却剂的压力差作用下，冷却剂流体在以上所述的流道中产生定向流动。

在所述测量参比管C内部且在所述出口引流管E下方安装有一个节流装置D，在所述节流装置D上端面外侧贯穿所述测量参比管C壁面安装有2号引压管F2，在所述节流装置D下端面外侧贯穿所述测量参比管C壁面安装有1号引压管F1，在所述测量参比管C下端开口上方贯穿所述测量参比管C壁面安装有0号引压管F0。所述2号引压管F2和1号引压管F1直接连接到安装在现场的1号差压变送器G1的两个输入端上，所述1号引压管F1和0号引压管F0直接连接到安装在现场的0号差压变送器G0的两个输入端上。以上所述节流装置D、0号引压管F0、1号引压管F1和2号引压管F2，以及0号差压变送器G0和1号差压变送器G1，以及与所述1号引压管F1连通对所述测量参比管C内部冷却剂压力进行测量的压力变送器P，安装在所述测量参比管C内部且在所述节流装置D上方空间中安装的温度传感器J和顺次相连的温度变送器Q共同组成的现场测量单元H。其中所述0号差压变送器G0和1号差压变送器G1均采用Rosemount3051s型差压变送器。所述压力变送器P采用Rosemount3051CG型压力变送器，所述温度传感器J采用J型热电偶，所述温度变送器Q采用Rosemount 3144p型温度变送器，所述节流装置D采用孔板。

一根与所述控制棒驱动轴A直接同轴连接的测量芯棒B，位于所述测量参比管C内部并在所述控制棒驱动轴A运动的直接带动下实现上下往复运动，所述测量芯棒B的下端与所述控制棒驱动轴A的顶端直接同轴连接，所述测量芯棒B上端面的运动范围限制在所述测量参比管C内部并在所述0号引压管F0在所述测量参比管C内壁开孔中心线和1号引压管F1在所述测量参比管C内壁开孔中心线之间。

所述现场测量单元H输出的各差压、温度和压力测量信号输出至信息处理单元R。所述信息处理单元R由A/D转换电路M和工业计算机N共同构成，所述A/D转换电路M将由所述现场测量单元9传输来的用模拟量表示的各个差压、温度和压力的测量结果信号转换为对应的各用数字量表示的测量结果信号并传送给所述工业计算机N。所述工业计算机N对得到的所述各测量结果信号进行分析处理后得到相应的棒位信息并输出。所述A/D转换电路M采用PIO-MIO-16XE-10型多功能信号采集/输出板的的模拟量采集通道构成，所述工业计算机N采用SIEMENS工控机。

上述实施例中的举例仅是说明性的，而非限制性的，在实际实施中，可以根据具体的使用条件和测量要求，选择所述测量参比管C的其他安装方式，各差压变送器、温度传感器、温度变送器和压力变送器也可以选用其他厂家或者其他型号的产品，实现类似的测量功能；所述信息处理单元R中的各设备也可以选取其他厂家或者其他型号的可以实现类似功能的产品，或者使用PLC，嵌入式控制器等其他方式实现棒位信息的分析、处理与输出。

本发所述棒位测量装置的工作原理如下：

反应堆一回路中经过堆芯加热的压力较高的冷却剂，经过所述控制棒导向管T下端开口、所述控制棒驱动装置U中间的间隙和控制棒导向管T内部的流道，进入所述测量参比管C内部的流道，经过所述节流装置D并由所述测量参比管C上部外侧连接的所述出口引流管E导出至反应堆冷管段，反应堆冷管段内部为经过蒸汽发生器后压力较低的冷却剂。所述测量参比管C下端开口与所述出口引流管E出口之间存在一定压差的情况下，冷却剂在所述测量参比管C中形成定向流动。

与所述控制棒驱动轴A直接同轴连接的所述测量芯棒B位于所述测量参比管C内部，并在所述控制棒驱动轴A运动的直接带动下实现上下往复运动，所述测量芯棒B下端与所述控制棒驱动轴A直接同轴连接，

在所述节流装置D上端面外侧贯穿所述测量参比管C壁面安装有2号引压管F2，在所述节流装置D下端面外侧贯穿所述测量参比管C壁面安装有1号引压管F1，在所述测量参比管C的冷却剂入口端上方贯穿所述测量参比管C壁面安装有0号引压管F0。0号差压变送器G0测量所述0号引压管F0和1号引压管F1之间的差压，1号差压变送器G1测量所述1号引压管F1和2号引压管F2之间的差压。

所述测量芯棒B上端面的运动范围限制在所述测量参比管C内部并在所述0号引压管F0在所述测量参比管C内壁开孔中心线和1号引压管F1在所述测量参比管C内壁开孔中心线之间。

所述棒位测量装置使用前，按照如下步骤进行校准操作：

步骤(1)：定义测量校准变量如下：

定义所述测量参比管C竖直安装情况下，所述测量芯棒B的上端面位于所述0号引压管F0在所述测量参比管C内壁上开孔中心线位置处，即所述测量参比管C内部在所述0号引压管F1在所述测量参比管C内壁上开孔中心线与所述1号引压管F1在所述测量参比管C内壁上开孔中心线之间部分没有所述测量芯棒B存在情况下，所述0号差压变送器G0测量得到的所述测量参比管C内部在所述0号引压管F0在所述测量参比管C内壁上开孔中心线与所述1号引压管F1在所述测量参比管C内壁上开孔中心线位置之间冷却剂流动产生的差压值为空管测量压差ΔP_e；

定义所述测量参比管C竖直安装情况下，所述测量芯棒B的上端面位于所述1号引压管F1在所述测量参比管C内壁上开孔中心线位置处，即所述测量参比管C内部在所述0号引压管F0在所述测量参比管C内壁上开孔中心线与所述1号引压管F1在所述测量参比管C内壁上开孔中心线之间部分全部有所述测量芯棒B存在情况下，所述0号差压变送器G0测量得到的所述测量参比管C内部在所述0号引压管F0在所述测量参比管C内壁上开孔中心线与所述1号引压管F1在所述测量参比管C内壁上开孔中心线位置之间冷却剂流动产生的差压值为满管测量压差ΔP_f；

定义表示所述测量参比管C内部冷却剂流动状态的流动雷诺数R_e按下式计算：

$R_e=\frac{{\mathrm{\ρu}}_d{D}_h}{\mathrm{\μ}}$

其中：

ρ：所述测量参比管C内部冷却剂的密度，根据所述测量得到的冷却剂温度值和压力值查找水和水蒸汽热力性质国际工业标准IAPWS-IF97得到；

μ：所述测量参比管C内部冷却剂的粘度，根据所述测量得到的冷却剂温度值和压力值查找水和水蒸汽热力性质国际工业标准IAPWS-IF97得到；

D_h：所述节流装置D中间测量孔的等效水力学直径，由节流装置D结构给定；

u_d：所述节流装置D中间测量孔内部的冷却剂流速，按如下公式计算：

$u_d=\frac{C_t\mathrm{\ϵ}}{\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}}\sqrt{\frac{{2\mathrm{\ΔP}}_1}{\mathrm{\ρ}}}$

其中：

ε：冷却剂膨胀系数，由所使用的冷却剂特性确定；

ΔP₁：所述1号差压变送器G1测量得到的所述测量参比管C内部在所述1号引压管F1在所述测量参比管C内壁上开孔中心线与所述2号引压管F2在所述测量参比管C内壁上开孔中心线位置之间冷却剂流动产生的差压值；

D_p：所述测量参比管C内部流道的等效水力学直径，由测量参比管C的结构给定；

β：节流装置流道直径比，按如下公式计算：

$\mathrm{\β}=\frac{D_h}{D_p}$

C_t：节流装置流出系数，按如下公式计算：

$C_t=0.5959+0.0312{\mathrm{\β}}^{2.1}-0.1840{\mathrm{\β}}^8+0.0029{\mathrm{\β}}^{2.5}\×{\left(\frac{{10}^6}{R_e}\right)}^{0.75}$

所述C_t与R_e通过循环迭代计算得出，即先使用预设的所述流动雷诺数R_e并根据其他参数值计算得到所述节流装置流出系数C_t，根据得到的所述节流装置流出系数C_t重新计算所述流动雷诺数R_e，重复以上操作直至相邻两次获得的流动雷诺数R_e的差值的绝对值小于1％的流动雷诺数R_e大小为止，则最后一次计算得到的流动雷诺数R_e即为最终得到的所述流动雷诺数R_e；

步骤(2)：调节所述测量芯棒B在所述测量参比管C内部的位置，使得所述测量芯棒B上端面位于所述0号引压管F0在所述测量参比管C内壁上开孔中心线处，即测量芯棒B运行到棒位测量装置的初始位置，也即测量芯棒B可以达到的最低位置，在稳定的冷却剂温度、压力和冷却剂流动状态下，测量并记录所述空管测量压差ΔP_e，1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁以及计算得到的相应流动雷诺数R_e；

步骤(3)：调节所述测量芯棒B在所述测量参比管C内部的位置，使得所述测量芯棒B上端面位于所述1号引压管F1在所述测量参比管C内壁上开孔中心线处，即测量芯棒B运行可以达到的最高位置，在稳定的冷却剂温度、压力和冷却剂流动状态下，测量并记录所述满管测量压差ΔP_f，1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁以及计算得到的相应流动雷诺数R_e；

步骤(4)：调节所述测量参比管C的冷却剂入口端和所述测量参比管C的冷却剂出口端之间的压差大小，进而改变所述测量参比管C内部流道的冷却剂流量大小；

重复步骤(2)～步骤(4)操作，对于任意在上述操作中测量得到的所述流动雷诺数R_e和对应所述1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁的参数组合，都有唯一对应的一个所述空管测量压差ΔP_e或者所述满管测量压差ΔP_f，如此就得到一系列对应所述流动雷诺数R_e和所述1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁的参数组合的分别由所述空管测量压差ΔP_e和所述满管测量压差ΔP_f构成的校准测量点曲线，将上述得到的一系列校准测量点曲线存储于所述工业计算机N的存储器中；

所述棒位测量装置工作时，所述工业计算机N按照如下方法步骤完成棒位测量操作：

步骤(1’)：所述工业计算机N初始化，预先读入各测量计算所需常数和设定参数；

步骤(2’)：根据输入的温度信号值和压力信号值，查找预先存储的水和水蒸汽热力性质国际工业标准IAPWS-IF97的数据表，得到对应冷却剂的密度ρ和粘度μ；

步骤(3’)：根据预先设定的一个流动雷诺数R_e，计算节流装置流出系数C_t；

步骤(4’)：根据输入的对应所述1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁，以及预先输入的冷却剂膨胀系数ε，节流装置流道直径比β，步骤(3’)得到的所述节流装置流出系数C_t和步骤(2’)得到的冷却剂的密度ρ，计算得到冷却剂流速u_d；

步骤(5’)：根据步骤(2’)得到的冷却剂的密度ρ和冷却剂的粘度μ，以及预先输入的所述节流装置中间测量孔的等效水力学直径D_h，和步骤(4’)得到的冷却剂流速u_d，计算得到新的流动雷诺数R_e；

步骤(6’)：将步骤(5’)得到的流动雷诺数R_e带入步骤(3’)，重复步骤(3’)～步骤(5’)直至相邻两次获得的流动雷诺数R_e的变化量的绝对值小于1％的流动雷诺数R_e大小为止，记录最后一次计算得到的流动雷诺数R_e；

步骤(7’)：根据步骤(6’)得到的流动雷诺数R_e和步骤(4’)得到的所述1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁的参数组合，在预先存储的校准操作步骤(4)得到的一系列校准测量点曲线中通过插值的方法得到对应的所述空管测量压差ΔP_e和所述满管测量压差ΔP_f；

步骤(8’)：根据输入的对应所述0号差压变送器G0测量得到的所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔与1号引压管F1在所述测量参比管C内壁上开孔处之间的差压值ΔP₀，预先输入的所述测量参比管C内部在所述0号引压管F0在所述测量参比管内壁上开孔中心线与1号引压管F1在所述测量参比管内壁上开孔中心线之间部分的长度L₀，以及步骤(7’)得到的所述空管测量压差ΔP_e和所述满管测量压差ΔP_f，所述工业计算机N按照如下公式计算所述测量芯棒B上端面从所述0号引压管F0在所述测量参比管C内壁上开孔中心线处的初始位置向上运动的距离L_a，由于所述0号引压管F0在所述测量参比管C内壁上开孔中心线处的初始位置是已知值，得到所述测量芯棒B上端面从所述初始位置向上运动的距离即得到了当前的棒位信息；

$L_a=L_0\frac{{\mathrm{\ΔP}}_0-{\mathrm{\ΔP}}_e}{{\mathrm{\ΔP}}_f-{\mathrm{\ΔP}}_e}$

所述工业计算机N可以进一步将得到的棒位信息存储并输出。

所述棒位测量装置还可以在工作条件下，无需拆卸设备即可以实现在线自校准操作，其方法是：

首先，使用所述控制棒驱动装置U驱动所述控制棒驱动轴A下降，同步带动与所述控制棒驱动轴A直接同轴连接的所述测量芯棒B下降，直至下降到所述控制棒驱动装置U可以将控制棒驱动轴A下降到的最低位置，即控制棒运动的初始位置，此时由于所述测量芯棒B与所述控制棒驱动轴A直接同轴连接，所述棒位测量装置也达到初始位置，此时所述测量芯棒B上端面位于所述0号引压管F0在所述测量参比管C内壁上开孔中心线处，也即所述测量芯棒B可以达到的最低位置，在稳定的冷却剂温度、压力和冷却剂流动状态下，测量并记录所述空管测量压差ΔP_e，1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁以及计算得到的相应流动雷诺数R_e。计算所述流动雷诺数R_e时，先使用预设的流动雷诺数R_e并根据其他参数值计算得到所述节流装置流出系数C_t，根据得到的所述节流装置流出系数C_t重新计算所述流动雷诺数R_e，重复以上操作直至相邻两次获得的流动雷诺数R_e的差值的绝对值小于1％的流动雷诺数R_e大小为止，则最后一次计算得到的流动雷诺数R_e即为最终得到的所述流动雷诺数R_e；比较最终得到的所述流动雷诺数R_e和所述1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁的参数组合在预先存储的一系列校准测量点曲线中对应的所述空管测量压差ΔP_e值和本次测量得到的所述空管测量压差ΔP_e值，如果两者不同，则用当前测量得到所述空管测量压差ΔP_e代替原有预先存储的一系列校准测量点曲线中对应的所述空管测量压差ΔP_e值，得到经过在线自校准的新的一系列校准测量点曲线并重新存储在所述工业计算机N的存储器中用于后续的棒位测量操作。

然后，使用所述控制棒驱动装置U驱动所述控制棒驱动轴A上升，同步带动与所述控制棒驱动轴A直接同轴连接的所述测量芯棒B上升，直至上升到所述控制棒驱动装置U可以将控制棒驱动轴A上升到的最高位置，此时所述测量芯棒B与所述控制棒驱动轴A直接同轴连接，所述测量芯棒B也达到运行可以达到的最高位置，根据所述棒位测量装置的设计要求，此时所述测量芯棒B上端面位于所述1号引压管F1在所述测量参比管C内壁上开孔中心线处，测量并记录所述满管测量压差ΔP_f，1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁以及计算得到的相应流动雷诺数R_e。计算所述流动雷诺数R_e时，先使用预设的流动雷诺数R_e并根据其他参数值计算得到所述节流装置流出系数C_t，根据得到的所述节流装置流出系数C_t重新计算所述流动雷诺数R_e，重复以上操作直至相邻两次获得的流动雷诺数R_e的差值的绝对值小于1％的流动雷诺数R_e大小为止，则最后一次计算得到的流动雷诺数R_e即为最终得到的所述流动雷诺数R_e；比较最终得到的所述流动雷诺数R_e和所述1号差压变送器G1测量得到的差压值ΔP₁的参数组合在预先存储的一系列校准测量点曲线中对应的所述满管测量压差ΔP_f值和本次测量得到的所述满管测量压差ΔP_f值，如果两者不同，则用当前测量得到所述空管测量压差ΔP_e代替原有预先存储的一系列校准测量点曲线中对应的所述满管测量压差ΔP_f值，得到经过在线自校准的新的一系列校准测量点曲线并重新存储在所述工业计算机N的存储器中用于后续的棒位测量操作。

如此，就实现了所述棒位测量装置进行棒位测量和自校准的全部操作。

Claims (3)

1.一种自校准式棒位测量装置，其特征在于，含有：一根测量参比管、一根测量芯棒、现场测量单元以及信息处理单元，其中：

测量参比管，上部外侧连接有一个出口引流管，是冷却剂的出口端，该测量参比管下端开口是所述冷却剂的入口端，该测量参比管中来自反应堆冷却系统中的冷却剂在入口端处的压力高于出口端处的压力；

测量芯棒，在下端同轴地连接着控制棒驱动轴，在所述控制棒驱动轴带动下，所述测量芯棒在所述测量参比管内部做上下往复运动；

现场测量单元，含有：节流装置，依次连接的温度传感器和温度变送器，三根引压管，即0号引压管(F0)，1号引压管(F1)和2号引压管(F2)，两个差压变送器，即0号差压变送器(G0)和1号差压变送器(G1)，还有一个压力变送器，其中：

节流装置，位于所述测量参比管内，位于所述出口引流管下方；

0号引压管(F0)，连接到靠近所述测量参比管冷却剂入口端且贯穿所述测量参比管壁面的开孔处；

2号引压管(F2)和1号引压管(F1)分别连接在靠近所述测量参比管中安装的所述节流装置上、下两端面且贯穿所述测量参比管壁面的开孔处；

0号差压变送器(G0)两输入端取压口分别连接到0号引压管(F0)和连通1号引压管(F1)的管路上，1号差压变送器(G1)两输入端取压口分别连接到连通1号引压管(F1)的管路和2号引压管(F2)；

压力变送器的输入端取压口连接在连通所述1号引压管(F1)的管路上；

温度传感器，位于所述测量参比管内部且在所述节流装置上方空间中，其输出端与所述温度变送器的输入端相连；

所述测量芯棒不与所述控制棒驱动轴连接的上端面在所述测量参比管内部进行上下往复运动的范围为：0号引压管(F0)在所述测量参比管内壁上开孔中心线与1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔中心线之间；

信息处理单元，由A/D转换电路与工业计算机依次连接构成，其中：

A/D转换电路，设有：

温度信号输入端，连接所述温度变送器的输出端，从所述温度变送器输入所述测量参比管内部冷却剂温度的模拟量值；

0号差压信号输入端，连接所述0号差压变送器(G0)的输出端，从所述0号差压变送器(G0)输入所述测量参比管内部冷却剂在所述0号引压管(F0)在所述测量参比管内壁上开孔与1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔处之间差压的模拟量值；

1号差压信号输入端，连接所述1号差压变送器(G1)的输出端，从所述1号差压变送器(G1)输入所述测量参比管内部冷却剂在所述1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔与2号引压管(F2)在所述测量参比管内壁上开孔处之间差压的模拟量值；

压力信号输入端，连接所述压力变送器的输出端，经所述压力变送器输入所述1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔处的所述冷却剂压力的模拟量值；

工业计算机，输入从所述A/D转换电路输出端得到的对应所述A/D转换电路输入端取得的各种模拟量值的数字信号值，其存储器内部预先存储有水和水蒸汽热力性质国际工业标准IAPWS-IF97的数据表；

所述棒位测量装置使用前，按照如下步骤进行校准操作：

步骤(1)：定义空管测量压差(ΔP_e)，满管测量压差(ΔP_f)和流动雷诺数(R_e)如下：

ΔP_e：在所述测量参比管竖直安装情况下，所述测量芯棒上端面位于所述0号引压管(F0)在所述测量参比管内壁上开孔中心线位置处，即所述测量参比管内部在所述0号引压管(F0)在所述测量参比管内壁上开孔中心线与所述1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔中心线之间部分没有所述测量芯棒存在情况下，所述0号差压变送器(G0)测量得到的所述测量参比管内部在所述0号引压管(F0)在所述测量参比管内壁上开孔中心线与所述1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔中心线位置之间冷却剂流动产生的差压值；

ΔP_f：在所述测量参比管竖直安装情况下，所述测量芯棒上端面位于所述1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔中心线位置处，即所述测量参比管内部在所述0号引压管(F0)在所述测量参比管内壁上开孔中心线与所述1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔中心线之间部分全部有所述测量芯棒存在情况下，所述0号差压变送器(G0)测量得到的所述测量参比管内部在所述0号引压管(F0)在所述测量参比管内壁上开孔中心线与所述1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔中心线位置之间冷却剂流动产生的差压值；

R_e：表示所述测量参比管内部冷却剂流动状态的流动雷诺数，按下式计算：

$R_e=\frac{\mathrm{\ρ}{u}_d{D}_h}{\mathrm{\μ}}$

其中：

ρ：所述测量参比管内部冷却剂的密度，根据所述测量得到的冷却剂温度值和压力值查找水和水蒸汽热力性质国际工业标准IAPWS-IF97得到；

μ：所述测量参比管内部冷却剂的粘度，根据所述测量得到的冷却剂温度值和压力值查找水和水蒸汽热力性质国际工业标准IAPWS-IF97得到；

D_h：所述节流装置中间测量孔的等效水力学直径，由节流装置结构给定；

u_d：所述节流装置中间测量孔内部的冷却剂流速，按如下公式计算：

$u_d=\frac{C_t\mathrm{\ϵ}}{\sqrt{1-{\mathrm{\β}}^4}}\sqrt{\frac{2\mathrm{\Δ}{P}_1}{\mathrm{\ρ}}}$

其中：

ε：冷却剂膨胀系数，由所使用的冷却剂特性确定；

ΔP₁：所述1号差压变送器(G1)测量得到的所述测量参比管内部在所述1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔中心线与所述2号引压管(F2)在所述测量参比管内壁上开孔中心线位置之间冷却剂流动产生的差压值；

D_p：所述测量参比管内部流道的等效水力学直径，由测量参比管的结构给定；

β：节流装置流道直径比，按如下公式计算：

$\mathrm{\β}=\frac{D_h}{D_p}$

Ct：节流装置流出系数，按如下公式计算：

$C_t=0.5959+0.0312{\mathrm{\β}}^{2.1}-0.1840{\mathrm{\β}}^8+0.0029{\mathrm{\β}}^{2.5}\×{\left(\frac{{10}^6}{R_e}\right)}^{0.75}$

所述C_t与R_e通过循环迭代计算得出；

步骤(2)：调节所述测量芯棒在所述测量参比管内部的位置，使得所述测量芯棒上端面位于所述0号引压管(F0)在所述测量参比管内壁上开孔中心线处，即测量芯棒运行到棒位测量装置的初始位置，也即测量芯棒可以达到的最低位置，在稳定的冷却剂温度、压力和冷却剂流动状态下，测量并记录所述空管测量压差ΔP_e，1号差压变送器(G1)测量得到的差压值ΔP₁以及计算得到的相应流动雷诺数R_e；

步骤(3)：调节所述测量芯棒在所述测量参比管内部的位置，使得所述测量芯棒上端面位于所述1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔中心线处，即测量芯棒运行可以达到的最高位置，在稳定的冷却剂温度、压力和冷却剂流动状态下，测量并记录所述满管测量压差ΔP_f，1号差压变送器(G1)测量得到的差压值ΔP₁以及计算得到的相应流动雷诺数R_e；

步骤(4)：调节进入所述测量参比管内部流道的冷却剂流量大小；

重复步骤(2)～步骤(4)操作，对于任意在上述操作中测量得到的所述流动雷诺数R_e和对应所述1号差压变送器(G1)测量得到的差压值ΔP₁的参数组合，都有唯一对应的一个所述空管测量压差ΔP_e或者所述满管测量压差ΔP_f，如此就得到一系列对应所述流动雷诺数R_e和所述1号差压变送器(G1)测量得到的差压值ΔP₁的参数组合的分别由所述空管测量压差ΔP_e和所述满管测量压差ΔP_f构成的校准测量点曲线，将上述得到的一系列校准测量点曲线存储于所述工业计算机的存储器中；

所述棒位测量装置工作时，所述工业计算机，依次按照以下步骤实现所述棒位测量操作：

步骤(1′)：所述工业计算机初始化，读入各测量计算所需常数和设定参数；

步骤(2′)：根据输入的温度信号值和压力信号值，查找预先存储的水和水蒸汽热力性质国际工业标准IAPWS-IF97的数据表，得到对应冷却剂的密度ρ和粘度μ；

步骤(3′)：根据预先设定的一个流动雷诺数R_e，计算节流装置流出系数C_t；

步骤(4′)：根据输入的对应所述1号差压变送器(G1)测量得到的差压值ΔP₁，以及预先输入的冷却剂膨胀系数ε，节流装置流道直径比β，步骤(3′)得到的所述节流装置流出系数C_t和步骤(2′)得到的冷却剂的密度ρ，计算得到冷却剂流速u_d；

步骤(5′)：根据步骤(2′)得到的冷却剂的密度ρ和冷却剂的粘度μ，以及预先输入的所述节流装置中间测量孔的等效水力学直径D_h，和步骤(4′)得到的冷却剂流速u_d，计算得到新的流动雷诺数R_e；

步骤(6′)：将步骤(5′)得到的流动雷诺数R_e带入步骤(3′)，重复步骤(3′)～步骤(5′)直至相邻两次获得的流动雷诺数R_e的变化量的绝对值小于1％的流动雷诺数R_e大小为止，记录最后一次计算得到的流动雷诺数R_e；

步骤(7′)：根据步骤(6′)得到的流动雷诺数R_e和步骤(4′)得到的所述1号差压变送器(G1)测量得到的差压值ΔP₁的参数组合，在预先存储的校准操作步骤(4)得到的一系列校准测量点曲线中通过插值的方法得到对应的所述空管测量压差ΔP_e和所述满管测量压差ΔP_f；

步骤(8′)：根据输入的对应所述0号差压变送器(G0)测量得到的所述0号引压管(F0)在所述测量参比管内壁上开孔与1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔处之间的差压值ΔP₀，预先输入的所述测量参比管内部在所述0号引压管(F0)在所述测量参比管内壁上开孔中心线与1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔中心线之间部分的长度L₀，以及步骤(7′)得到的所述空管测量压差ΔP_e和所述满管测量压差ΔP_f，所述工业计算机按照如下公式计算测量芯棒上端面从所述0号引压管(F0)在所述测量参比管内壁上开孔中心线处的初始位置向上运动的距离L_a，由于所述0号引压管(F0)在所述测量参比管内壁上开孔中心线处的初始位置是已知值，得到测量芯棒上端面从所述初始位置向上运动的距离即得到了当前的棒位信息；

$L_a=L_0\frac{{\mathrm{\ΔP}}_0-{\mathrm{\ΔP}}_e}{{\mathrm{\ΔP}}_f-{\mathrm{\ΔP}}_e}$

步骤(9′)：工业计算机可以进一步将得到的棒位信息存储并输出。

2.根据权利要求1，所述的一种自校准式棒位测量装置，其特征在于，所述工业计算机可以在棒位测量装置工作条件下按照如下步骤进行在线自校准操作：

步骤(1″)：将测量芯棒运行到棒位测量的初始位置，即测量芯棒可以达到的最低位置，此时测量芯棒的上端面位于所述0号引压管(F0)在所述测量参比管内壁上开孔中心线处，测量并记录所述空管测量压差ΔP_e和1号差压变送器(G1)测量得到的差压值ΔP₁，并按照步骤(2′)～步骤(6′)计算得到相应所述流动雷诺数R_e；

步骤(2″)：比较得到的所述流动雷诺数R_e和所述1号差压变送器(G1)测量得到的差压值ΔP₁的参数组合在预先存储的一系列校准测量点曲线中对应的所述空管测量压差ΔP_e值和本次测量得到的所述空管测量压差ΔP_e值，如果两者不同，则用当前测量得到所述空管测量压差ΔP_e代替原有预先存储的一系列校准测量点曲线中对应的所述空管测量压差ΔP_e值，得到经过在线自校准的新的一系列校准测量点曲线并存储；

步骤(3″)：将测量芯棒运行可以达到的最高位置，此时测量芯棒的上端面位于所述1号引压管(F1)在所述测量参比管内壁上开孔中心线处，测量并记录所述满管测量压差ΔP_f和1号差压变送器(G1)测量得到的差压值ΔP₁，并按照步骤(2′)～步骤(6′)计算得到相应所述流动雷诺数R_e；

步骤(4″)：比较得到的所述流动雷诺数R_e和所述1号差压变送器(G1)测量得到的差压值ΔP₁的参数组合在预先存储的一系列校准测量点曲线中对应的所述满管测量压差ΔP_f值和本次测量得到的所述满管测量压差ΔP_f值，如果两者不同，则用当前测量得到所述空管测量压差ΔP_e代替原有预先存储的一系列校准测量点曲线中对应的所述满管测量压差ΔP_f值，得到经过在线自校准的新的一系列校准测量点曲线并存储。

3.根据权利要求1，所述的一种自校准式棒位测量装置，其特征在于，所述测量参比管下端开口与一根控制棒导向管上端开口共轴相连，所述控制棒导向管下端直接竖直安装在压水反应堆压力壳顶上。

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