CN105403773B - 一种实时在线监测控制棒驱动机构电磁线圈电感值的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实时在线监测控制棒驱动机构电磁线圈电感值的方法，其特征在于，包括以下步骤：获取控制棒驱动机构中触发模块给出的信号的触发脉冲角α；获取初始电流测量值I0以及终止电流测量值I；计算续流时间ta，并实时计算得到电感值L0。本发明的有益效果是：采用了上述算法之后，线圈电感值的测算实时准确，实时测算的结果可通过控制画面实时显示，并据此在线诊断线圈是否存在故障、老化等现象，以便及时停堆更换。
Description
技术领域
本发明涉及一种实时在线监测控制棒驱动机构电磁线圈电感值的方法，属于核电站反应堆电气技术领域。
背景技术
控制棒是反应堆功率调节和应急控制不可缺少的反应性控制部件，而控制棒驱动机构(CRDM)是反应堆的重要部件。实际运行的核电站反应堆控制棒驱动机构线圈组件由三种电磁线圈(提升线圈、移动钩爪线圈和固定钩爪线圈)与钩爪组件相对应的磁铁、衔铁等构成三个“电磁铁”磁力驱动机构。通过对上述线圈通以不同的电流或断电，使提升级和抓钩级先后带有或失去磁性，依靠电磁铁的相互吸引和重力的作用实现控制棒的提升和插入。同时负载总电感值也在随着线圈通断时序而不断变化。
处于磁化阶段的线圈电感值仅在相应磁化曲线的直线段为常数。三相半波整流电流的负载电流主要成分为直流分量，会促进磁路饱和，电感值将随饱和程度的加深而下降，进而导致实际电感值比一般的仪器测量值或设计值小。且反应堆在运行时，也缺乏直接有效的方式对负载线圈运行电感值进行监控，无法在线获知线圈运行质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现实时监测、在线显示控制棒驱动机构电磁线圈电感值的有效方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种实时在线监测控制棒驱动机构电磁线圈电感值的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、获取控制棒驱动机构中触发模块给出的信号的触发脉冲角α；
第二步、获取负载线圈电压过零时，即开始续流时，的初始电流测量值I0以及负载线圈续流结束时的终止电流测量值I；
第三步、计算续流时间ta，则通过以下公式实时计算得到电感值L0：
式中，U为相电压的有效值，ω为角频率，R为工作状态的负载线圈的等效电阻值。
优选地，在所述第三步之后还包括：
第四步、预先设定电感预警值，若计算得到的所述电感值L0超出与电感预警值间的偏差范围，则产生告警。
优选地，在所述第二步中，通过霍尔传感器获得所述初始电流测量值I0以及所述终止电流测量值I。
本发明的有益效果是：采用了上述算法之后，线圈电感值的测算实时准确，实时测算的结果可通过控制画面实时显示，并据此在线诊断线圈是否存在故障、老化等现象，以便及时停堆更换。
附图说明
图1为应用本发明的在线监测控制棒驱动机构电磁线圈电感值系统示意，图中，M为三相鼠笼感应电机，G为发电机。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本发明提供的一种实时在线监测控制棒驱动机构电磁线圈电感值的方法可以应用在如图1所示的系统上，包括如下步骤：
第一步、由触发模块1触发可控硅SCR1、SCR2，读取触发模块1给出的信号的触发脉冲角α，将该数据通过A/D转换单元4-1转换形成触发脉冲角信号发送给远程监控系统。
对于纯阻性负载的三相半波整流电路，在触发脉冲角0°≤α≤30°时，负载电流是连续的；在触发脉冲角30°＜α≤150°时，负载电流会发生周期性断续。相比于纯阻性负载，阻感负载在电压为0时，电感会发生续流作用，并延长可控硅关断时间。负载电流的续流时间不仅与触发脉冲角有关，也和负载电感值相关。配置的电感值越大，电感续流能力则越强，并可实现负载电流完整续流的情况。对于控制棒驱动机构，因电磁线圈本身有一定的直阻，属于阻感负载类型。
第二步、在移动钩爪线圈上安装霍尔传感器3，并经由A/D转换单元4-2与远程监控系统相连，从而在负载线圈电压过零时，即开始续流时，获取初始电流测量值I0，并在负载线圈续流结束时，获取终止电流测量值I。
第三步、由远程监控系统自动计算续流时间ta，并通过以下公式自动实时计算得到电感值L0：
式中，U为相电压的有效值，ω为角频率，R为工作状态的负载线圈的等效电阻值。
第四步、预先设定电感预警值，若计算得到的电感值L0超出与电感预警值间的偏差范围，则有预警系统产生告警。
以某核电站控制棒驱动机构为例。其配置的移动钩爪线圈电感设计值范围为：230mH～250mH，热态直阻(200℃)R约为15Ω。每4组移动钩爪线圈2由一组SCR控制通断，在每组移动钩爪线圈2所在的支路都配置霍尔元件。假如第一束棒处于提升状态，则移动钩爪线圈2通电，工作时间约500ms，实际工作电流值约为8A，在此时间段内SCR1触发角α维持在46.5°。
求取该组移动钩爪线圈2的电感值过程如下：
(1)从示波器上读取该支路负载电压过零时，电流I0＝7.85A；续流结束时终止电流I＝7.28A；
(2)计算续流时间ta＝46.5/18000-1/600≈0.916ms；
(3)将以上参数代入以下公式：
计算求得L0＝232mH。
(4)与预警值作比较，如诊断出线圈异常，向预警系统发出预警指令。
采用这种测算方法，把公式套入计算机程序，可准确得到L0实时在线数据，并可通过程序判定L0值是否已超出预警值，从而诊断线圈工作质量。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种实时在线监测控制棒驱动机构电磁线圈电感值的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、获取控制棒驱动机构中触发模块(1)给出的信号的触发脉冲角α；
第二步、获取负载线圈开始续流时的初始电流测量值I0以及负载线圈续流结束时的终止电流测量值I；
第三步、计算续流时间ta，则通过以下公式实时计算得到电感值L0：
式中，U为相电压的有效值，ω为角频率，R为工作状态的负载线圈的等效电阻值。
2.如权利要求1所述的一种实时在线监测控制棒驱动机构电磁线圈电感值的方法，其特征在于，在所述第三步之后还包括：
第四步、预先设定电感预警值，若计算得到的所述电感值L0超出与电感预警值间的偏差范围，则产生告警。
3.如权利要求1所述的一种实时在线监测控制棒驱动机构电磁线圈电感值的方法，其特征在于，在所述第二步中，通过霍尔传感器(3)获得所述初始电流测量值I0以及所述终止电流测量值I。
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