CN104332199B - 一种用于反应堆控制棒棒位探测的温度补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种用于反应堆控制棒棒位探测的温度补偿方法。具体步骤如下：为棒位探测器原边线圈施加恒定的电压；控制棒运行时进入棒位探测器，产生感应电流；读取反应堆出口冷却剂出口温度，根据出口温度的值选取参数K的经验数据；将棒位探测器产生的感应电流和需要进行温度补偿的补偿电流进行叠加，产生当前温度下的控制棒测量棒位电流；对叠加后的测量棒位电流转换成电压信号，并对该信号进行整形、滤波等预处理；计算出控制棒的测量棒位信号。其优点是，可以不对棒位测量传感器硬件进行改动，即可得到用于温度补偿的参数，对传感器设计、电缆布置等影响小，适用于工程。

Description

一种用于反应堆控制棒棒位探测的温度补偿方法
技术领域
本发明属于一种压水堆核电站反应堆控制棒棒位探测方法，具体涉及一种用于反应堆控制棒棒位探测的温度补偿方法。
背景技术
多线圈并联激磁电流式棒位探测方法是一种用于对反应堆控制棒位置进行测量的方法。该方法使用原边线圈电流作为主要计算参数，具有电缆少、测量精度高、棒位连续检测等特点。
在对多线圈并联激磁电流棒位探测方法进行试验的过程中，发现使用该方法进行测量时，原边线圈电流受温度影响较大，因此，有必要对温度造成的测量误差进行补偿。现有对反应堆控制棒位置测量进行温度补偿的方法多是使用单独的温度补偿线圈或是使用多档电压手动开关切换方法来进行测量参数补偿。但是，由于棒位探测器的设计及安装尺寸等原因，加入单独的温度补偿线圈对温度波动进行补偿比较困难；而以手动开关切换冷态及热态时的线圈激磁电压来消除温度对棒位测量参数的影响，则无法在温度变化时实时进行温度补偿，且误差很大。为了解决温度补偿的问题，本发明提出了一种使用反应堆出口温度对棒位探测方法进行温度补偿的方法。
在使用棒位探测器进行棒位测量时，对温度波动进行补偿是保证测量准确度和稳定性的重要步骤。根据棒位测量系统的要求，棒位测量装置应当可以在20℃至300℃的工作温度范围内正确指示；并且由于传感器设计及安装尺寸的限制，难以增加单独的温度补偿线圈。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于反应堆控制棒棒位探测的温度补偿方法， 它利用反应堆出口温度反映棒位探测器的温度，通过在棒位计算过程中加入温度补偿算法对棒位测量进行补偿，实现了对温度波动的自动处理，提高了棒位测量的准确性。
本发明是这样实现的，一种用于反应堆控制棒棒位探测的温度补偿方法，具体步骤如下：
（1）为棒位探测器原边线圈施加恒定的电压；
（2）控制棒运行时进入棒位探测器，产生感应电流；
（3）读取反应堆出口冷却剂出口温度，根据出口温度的值选取参数K的经验数据；
（4）根据选取的参数K值按照公式其中，激磁电压U0、温度T0时的电流IT计算温度补偿的名义电压；
（5）再根据公式计算温度补偿电流；
（6）将棒位探测器产生的感应电流和需要进行温度补偿的补偿电流进行叠加，产生当前温度下的控制棒测量棒位电流；
（7）对叠加后的测量棒位电流转换成电压信号，并对该信号进行整形、滤波等预处理，然后进行A/D转换变换成数字量信号；
（8）根据驱动杆进入棒位探测器的位置与控制棒的测量棒位成正比的关系，计算出控制棒的测量棒位信号。
本发明的优点是，经测试，使用本温度补偿方法后，棒位测量方法可以在冷态及热态条件下实现对棒位的准确指示。使用此方法可以不对棒位测量传感器硬件进行改动，即可得到用于温度补偿的参数，对传感器设计、电缆布置等影响小，适用于工程。本温度补偿方法与棒位计算方法使用同一个程序实现。该温度补偿的算法以一个计算模块的形式加入原有棒位计算程序即可工作，使用简便且便于进行参数的修改。
附图说明
图1为一种用于反应堆控制棒棒位探测的温度补偿方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍：
棒位测量方法是利用线圈电感对控制棒棒位进行测量的方法。当激磁电压U、激磁频率f不变时，理想状况下原边激磁电流I与原边线圈电感L、原边线圈电阻R的关系为：
其中XL=2πfL随着磁性材料的控制棒伸入线圈的长度变化，线圈磁通量也发生变化，电感值也随之改变。通过测量电流I的值可以间接的测量出控制棒伸入线圈的长度。
当温度变化时，电阻R也随之变化。记温度T0时电阻R0，温度T时电阻RT。当温度在工作温度范围内时电阻成线性变化，即
RT=R0+ΔR=R0+KΔT （2）
将（2）代入（1）可得
而温度T0时的式（1）为
通过比较（3）（4）两式可以发现，在实际原边激磁电压U上使用参数IKΔT对温度T进行修正后，即可使用温度T0时的测量参数对棒位进行测量。
在实际应用中，参数K使用实测参数进行计算。在同一高度下，保证激磁电压U0不变，在温度T0、T1下分别测得原边电流为I0、I1。设温度T0下电阻R0，代入（3）得
高度一致时XL不变，可以求得
通过在不同温度和高度条件下进行多次实验，可以令K更加准确。
由于棒位计算的参数是在固定的激磁电压U0及固定的温度T0条件下得出的，因此在进行温度补偿时首先求出温度补偿后的名义电压UT。设当前激磁电压U，原边激磁电流I，温度T，则可得出
UT=U-K(T-T0)I
（7）
由于棒位算法是使用电流值进行计算，因此需要换算出激磁电压U0、温度T0时的电流IT。
使用即可计算出实际棒位，完成对温度波动和电压波动的补偿。
一种用于反应堆控制棒棒位探测的温度补偿方法，具体步骤如下：
（1）为棒位探测器原边线圈施加恒定的电压；
（2）控制棒运行时进入棒位探测器，产生感应电流；
（3）读取反应堆出口冷却剂出口温度，根据出口温度的值选取参数K的经验数据；
（4）根据选取的参数K值按照公式其中，激磁电压U0、温度T0时的电流IT计算温度补偿的名义电压；
（5）再根据公式计算温度补偿电流；
（6）将棒位探测器产生的感应电流和需要进行温度补偿的补偿电流进行叠加，产生当前温度下的控制棒测量棒位电流；
（7）对叠加后的测量棒位电流转换成电压信号，并对该信号进行整形、滤波等预处理，然后进行A/D转换变换成数字量信号；
（8）根据驱动杆进入棒位探测器的位置与控制棒的测量棒位成正比的关系，计算出控制棒的测量棒位信号。

Claims (1)

1.一种用于反应堆控制棒棒位探测的温度补偿方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)为棒位探测器原边线圈施加恒定的电压；
(2)控制棒运行时进入棒位探测器，产生感应电流；
(3)读取反应堆出口冷却剂出口温度，根据出口温度的值选取参数K的经验数据；
当激磁电压U、激磁频率f不变时，理想状况下原边激磁电流I与原边线圈电感L、原边线圈电阻R的关系为：
U I = jX L + R - - - ( 1 )
其中XL＝2πfL随着磁性材料的控制棒伸入线圈的长度变化，线圈磁通量也发生变化，电感值也随之改变，通过测量电流I的值可以间接的测量出控制棒伸入线圈的长度，
当温度变化时，电阻R也随之变化，记温度T0时电阻R0，温度T时电阻RT，当温度在工作温度范围内时电阻成线性变化，即
RT＝R0+ΔR＝R0+KΔT (2)
将(2)代入(1)可得
U I = jX L + R 0 + K Δ T ⇒ U - I K Δ T I = jX L + R 0 - - - ( 3 )
而温度T0时的式(1)为
U I = jX L + R 0 - - - ( 4 )
通过比较(3)(4)两式可以发现，在实际原边激磁电压U上使用参数IKΔT对温度T进行修正后，即可使用温度T0时的测量参数对棒位进行测量，
在实际应用中，参数K使用实测参数进行计算，在同一高度下，保证激磁电压U0不变，在温度T0、T1下分别测得原边电流为I0、I1，设温度T0下电阻R0，代入(3)得
U 0 I 0 = jX L + R 0 U 0 - I 1 K ( T 1 - T 0 ) I 1 = jX L + R 0 - - - ( 5 )
高度一致时XL不变，可以求得
K = U 0 ( I 0 - I 1 ) I 0 I 1 ( T 1 - T 0 ) - - - ( 6 )
(4)根据选取的参数K值按照公式UT＝U-K(T-T0)I计算温度补偿的名义电压，其中UT为激磁电压为U、原边电流为I且温度为T时的名义电压；(5)再根据公式计算温度补偿电流；
(6)将棒位探测器产生的感应电流和需要进行温度补偿的补偿电流进行叠加，产生当前温度下的控制棒测量棒位电流；
(7)对叠加后的测量棒位电流转换成电压信号，并对该信号进行整形及滤波预处理，然后进行A/D转换变换成数字量信号；
(8)根据驱动杆进入棒位探测器的位置与控制棒的测量棒位成正比的关系，计算出控制棒的测量棒位信号。
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