CN103474111A - 差动变压器型控制棒位置探测器 - Google Patents

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余志伟
杨方亮
陈西南
于天达
罗英
李红鹰
杨柯
彭航
杨晓晨
谢细明
胥春燕
李庆
许斌
唐向东
杨博
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Abstract

本发明涉及反应堆结构中的控制棒驱动机构技术领域，具体公开了一种差动变压器型控制棒位置探测器。它包括线圈骨架，其上下端以及中部分别对称设有环形槽，线圈骨架外设有棒位探测线圈，它包括绕制在线圈骨架的上端和下端的环形槽内的补偿线圈、绕制在线圈骨架中部的环形槽内的次级线圈以及绕制在整个线圈骨架的外壁的初级线圈；线圈骨架内设有内筒体，外部设有外筒体；初级线圈从外筒体引出。初级线圈贯穿于驱动杆全行程，可通过采集其在落棒过程中的感应电压信号来获得落棒时间，能够实时监测控制棒实际位置，方便驱动机构落棒试验的进行；同时通过在线圈骨架内外设计内筒体和外筒体，为棒位探测线圈提供支撑和保护。

Description

差动变压器型控制棒位置探测器
技术领域
本发明属于反应堆结构中的控制棒驱动机构技术领域，具体涉及一种控制棒位置探测装置。
背景技术
控制棒位置探测器（简称棒位探测器）是控制棒驱动机构的重要组成部件，用于监测反应堆中控制棒实际位置及落棒时间，并提供控制保护联锁信号。
常规的位置监测装置，从其与运动部件的关联方式上来分，主要有接触式和非接触式两种，其中接触式的位置监测装置结构最为简单，如基于电阻原理的拉线式/拉杆式位移传感器。接触式位置监测装置可简单、快捷地实现直线运动部件的位移测量，但由于该种装置使用中需保证其与运动部件间要有机械连接，而这会造成反应堆一回路压力边界的完整性难以保持，是核安全法规所不允许的。由此，接触式的位置监测装置不适用于控制棒驱动机构领域。非接触式的位置监测装置普遍是基于电磁学、声学或光学等基本原理设计的，结构上均较复杂，但由于其使用中无需与运动部件有机械接触，有利于保证反应堆一回路压力边界的完整性，使之相对而言较适用于驱动机构领域。然而，考虑到检修中的安装和拆卸问题，位置监测装置最好布置在一回路压力边界部件外侧，这又给非接触式位置监测装置的原理选型带来了一定的困难。由此，一种既能实现位置监测又能保证一回路压力边界完整性和检修方便的非接触式位移测量装置有待研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够满足控制棒驱动机构对监测控制棒实际位检测，同时检修方便的差动变压器型控制棒位置探测器。
实现本发明的技术方案如下：
一种差动变压器型控制棒位置探测器，它包括线圈骨架，所述线圈骨架的上下端以及中部分别对称设有环形槽，线圈骨架外设有棒位探测线圈，所述棒位探测线圈包括绕制在线圈骨架上端和下端的环形槽内的补偿线圈、绕制在线圈骨架中部的环形槽内的次级线圈以及绕制在整个线圈骨架的外壁的初级线圈；所述的线圈骨架内设有内筒体，外部设有外筒体；线圈骨架下端固定设有下端头，上端固定设有法兰，所述的外筒体上端开孔，初级线圈从该孔引出。
在上述差动变压器型控制棒位置探测器中：所述的内筒体上端固定设有环形压板，该环形压板上方固定设有弹簧，弹簧上方为与外筒体固定连接的法兰。
在上述差动变压器型控制棒位置探测器中：所述的外筒体上端固定设有一个套筒，该套筒上方固定连接法兰，套筒的侧壁上开孔，初级线圈从该孔引出。
在上述差动变压器型控制棒位置探测器中：所述的法兰上方固定设有两部分半圆形结构组成的卡环，通过锁紧螺栓将两部分固定连接。
本发明所取得的显著效果如下：棒位探测线圈的初级线圈贯穿于驱动杆全行程，补偿线圈和次级线圈绕制在线圈骨架的环形槽内，因而在驱动机构落棒试验中，可通过采集其在落棒过程中的感应电压信号来获得落棒时间，能够实时监测控制棒实际位置，方便驱动机构落棒试验的进行；同时通过在线圈骨架内外设计内筒体和外筒体，为棒位探测线圈提供支撑和保护，保证了整个探测器的装置可靠性；进一步的，通过在筒体上端设计弹簧、环形压板组成的压紧装置，使得内筒体安装可靠；套筒的设置，使得外筒便于制造，弹簧拆卸安装方便。设计卡环和锁紧螺栓，通过他们使得探测器固定在驱动杆行程套管上，安装可靠稳固。
附图说明
图1a为本发明的差动变压器型棒位探测器示意图；
图1b为图1a俯视图；
图2为差动变压器型棒位探测器的棒位探测线圈示意图；
图中：1.线圈骨架；2.棒位探测线圈；3.内筒体；4.外筒体；5.初级线圈；6.补偿线圈；7.次级线圈；8.卡环；9.锁紧螺栓；10.下端头；11.弹簧；12.法兰；13.环形压板；14.套筒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述。
如图1a、图1b和图2所示，线圈骨架1为薄壁筒体，筒体采用非磁性材料制成，本实施例中采用0Cr19Ni9。在线圈骨架1的上下端以及中部分别对称的加工有环形槽。
棒位探测线圈2由一个初级线圈5、两个补偿线圈6和若干个次级线圈7组成，本实施例中次级线圈7为6个，补偿线圈6绕制在线圈骨架1的上端和下端的环形槽内，次级线圈7绕制在线圈骨架1中部的环形槽内。初级线圈5绕制在整个线圈骨架1的外壁，将整个线圈骨架1覆盖，线圈端部多层绕制，保证端部次级线圈两侧有效激磁，安匝数一致的原则绕制。
如图1a所示，内筒体3和外筒体4均为薄壁筒结构，内筒体3套在线圈骨架1内壁，下部与线圈骨架1下方的下端头10焊接连接，内筒体3的上方固定焊接一个环形压板13，在该环形压板13上安装弹簧11，弹簧11上方为法兰12，法兰12通过将弹簧11预紧，将内筒体3压紧。
外筒体4套在线圈骨架1外面，其上部焊接固定安装一个套筒14，套筒侧壁上加工一个孔，线圈骨架1外侧的初级线圈5从该孔引出。在套筒14的上方与上述法兰12焊接，法兰12的上方通过螺钉固定连接卡环8。外筒体4的下端与下端头10通过螺钉加点焊连接。
如图1b所示，所述的卡环8为两个半圆部分组成，两部分通过锁紧螺栓9固定连接。
内、外筒体为棒位探测线圈2提供支撑和保护。棒位探测器安装时，上端通过卡环8的两部分安装在法兰12上，然后利用锁紧螺栓9将两部分锁紧，并固定在驱动杆行程套管上，内、外筒体下端通过下端头10放置在驱动杆行程套管凸台上。
驱动机构运行时，棒位探测器的初级线圈通电，当导磁的驱动杆上端进入任一组次级线圈中正负反向串联的两个线圈中间时，该组线圈输出的感应电压最高，当驱动杆离开该位置后，感应电压就逐渐降至最低。如此继续运行，该组线圈就相继输出交流电压。与此同时，补偿线圈中也有感应电压产生，通过将此电压信号反馈给棒控系统，可保证各组次级线圈中每个线圈输出感应电压信号的一致性，各组次级线圈输出的电压信号经处理后即可得到“1”或“0”的葛莱码信号，将其转换成二进制码信号，并通过矩阵译码器，驱动垂直排列的发光二极管即可直观地显示出控制棒的实际位置。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种差动变压器型控制棒位置探测器，它包括线圈骨架（1），其特征在于：所述线圈骨架（1）的上下端以及中部分别对称设有环形槽，线圈骨架（1）外设有棒位探测线圈（2），所述棒位探测线圈（2）包括绕制在线圈骨架（1）的上端和下端的环形槽内的补偿线圈（6）、绕制在线圈骨架（1）中部的环形槽内的次级线圈（7）以及绕制在整个线圈骨架（1）的外壁的初级线圈（5）；所述的线圈骨架（1）内设有内筒体（3），外部设有外筒体（4）；线圈骨架（1）下端固定设有下端头（10），上端固定设有法兰（12），所述的外筒体（4）上端开孔，初级线圈（5）从该孔引出。
2.如权利要求1所述的差动变压器型控制棒位置探测器，其特征在于：所述的内筒体（3）上端固定设有环形压板（13），该环形压板（13）上方固定设有弹簧（11），弹簧（11）上方为与外筒体（4）固定连接的法兰（12）。
3.如权利要求2所述的差动变压器型控制棒位置探测器，其特征在于：所述的外筒体（4）上端固定设有一个套筒（14），该套筒（14）上方固定连接法兰（12），套筒的侧壁上开孔，初级线圈（5）从该孔引出。
4.如权利要求1或2或3所述的差动变压器型控制棒位置探测器，其特征在于：所述的法兰（12）上方固定设有两部分半圆形结构组成的卡环（8），通过锁紧螺栓（9）将两部分固定连接。
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