CN105551533B - 反应堆控制棒棒位处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反应堆控制棒棒位处理装置，用于压水堆核电站，包括远程接口、控制器和电源模块，所述远程接口与棒位探测装置相连，棒位探测装置用于检测反应堆内各个控制棒的棒位以输出相应的格莱码信号，所述远程接口同时对反应堆堆芯每一控制棒的格莱码信号进行同时采集；所述控制器与所述远程接口相连，并依据所述格莱码信号进行测量棒位计算、棒位失步监视和系统状态监控；所述电源模块对所述远程接口和控制器进行供电。与现有技术相比，所述远程接口可同时采集反应堆堆芯每一控制棒的格莱码信号，大大降低了棒位信息的采集周期，提高了产品的性能。

Description

反应堆控制棒棒位处理装置
技术领域
本发明涉及一种核电领域，尤其涉及百万千瓦级压水堆核电站的反应堆控制棒棒位处理。
背景技术
在核电站启堆、功率转换和停堆过程中，通过控制控制棒的提升、插入和保持运动，从而控制反应堆的反应性，保证反应堆始终工作在受控状态。根据控制棒在堆芯中的不同位置和功能，通常将控制棒分组(如温度棒组、功率棒组、停堆棒组等等)，同一子组内的4根控制棒在堆芯中对称布置(堆芯中心的控制棒单独为1个子组)，且在运行时联动。
控制棒的提升、插入和保持运动是通过控制棒驱动机构(电磁线圈，CRDM)来实现的，控制棒驱动机构通过驱动杆组件与控制棒连接。当前中国、法国、美国运行的压水堆核电站，控制棒驱动机构一般采用步进式磁力提升型，其线圈组件一般包含3个电磁线圈，即：提升线圈、移动线圈、保持线圈。线圈组件的电磁线圈和磁轭与钩爪组件对应的铁芯部件构成了3个“电磁铁”，从上到下分别是“提升电磁铁”、“移动电磁铁”和“保持电磁铁”。其作用如下：提升线圈激磁，使提升衔铁吸合，带动移动钩爪提升一个步距；去磁使提升衔铁打开，带动移动钩爪复位。移动线圈激磁，使移动衔铁吸合，带动连杆向上移动，使移动钩爪摆入驱动杆环形槽中，与驱动杆环形齿啮合；去磁使移动衔铁打开，带动连杆下降，使移动钩爪摆出驱动杆环形槽，与驱动杆环形齿脱离啮合。保持线圈激磁，使保持衔铁吸合，带动连杆向上移动，使保持钩爪摆入驱动杆环形槽中，与驱动杆环形齿啮合；去磁使保持衔铁打开，带动连杆下降，使保持钩爪摆出驱动杆环形槽，与驱动杆环形齿脱离啮合。
故此，需要反应堆控制棒棒位处理装置(处理柜)获取棒位探测装置检测的棒位信息，处理、监控该棒位信息，并将处理后的棒位信息发送至反应堆控制棒运动控制装置(逻辑柜)，逻辑柜生成相应的棒控命令并将棒控命令输送至反应堆控制棒控制装置(电源柜)，反应堆控制棒控制装置与控制棒驱动机构中的电磁线圈相连，依据相应的棒控命令生成对应的电磁线圈的驱动电流，从而驱动相应的电磁线圈动作，反应堆控制棒做出上升、下降和保持动作。然而，现有的反应堆控制棒棒位处理装置在采集棒位信息时，采用20个I/O通道对16个子组选择信号进行分时采集，每次采集一个子组控制棒的格莱码信号，采集周期长。另一方面，在现有技术中，处理柜需要连接一个工程机，该工程机用于人机交互、棒位状态监控、棒位故障监控及数据记录。逻辑柜需要连接另一个工程机，该工程机用于人机交互、棒控状态监控、棒控故障监控及数据记录，维护人员需要在两台工程机上分别操作、监控整个系统，使用不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种反应堆控制棒棒位处理装置，该反应堆控制棒棒位处理装置有效降低了棒位信息的采集周期，提高了产品的性能。
为了实现上有目的，本发明公开了一种反应堆控制棒棒位处理装置，包括远程接口、控制器和电源模块，所述远程接口与棒位探测装置相连，棒位探测装置用于检测反应堆内各个控制棒的棒位以输出相应的格莱码信号，所述远程接口同时对反应堆堆芯每一控制棒的格莱码信号进行同时采集；所述控制器与所述远程接口相连，并依据所述格莱码信号进行测量棒位采集计算、棒位失步监视和系统状态监控；所述电源模块对所述远程接口和控制器进行供电。
与现有技术相比，本发明所述远程接口同时采集反应堆堆芯每一控制棒的格莱码信号，即采用全采集方式采集全部61根控制棒的格莱码信号，处理所需时间仅为上述现有产品采用分时采集的方式的1/16，大大降低了棒位信息的采集周期，提高了产品的性能。
较佳地，所述远程接口包括第一远程接口、第二远程接口、第三远程接口和第四远程接口，所述第一远程接口采集处理反应堆堆芯第一象限每一控制棒和堆芯正中间的控制棒的格莱码信号，所述第二远程接口采集处理反应堆堆芯第二象限的每一控制棒的格莱码信号，所述第三远程接口采集处理反应堆堆芯第三象限的每一控制棒的格莱码信号，所述第四远程接口采集处理反应堆堆芯第四象限的每一控制棒的格莱码信号。
较佳地，所述远程接口有两组，两组所述远程接口互为冗余接口，同步采集、处理所述反应堆堆芯内每一组格莱码信号。该方案有效提高了系统可用性，降低了反应堆堆芯安全隐患。
较佳地，所述控制器有两个互为冗余控制器，任一控制器为主控制器，另一控制器为从控制器，所述远程接口将所述格莱码信号同时输送至两所述控制器内，所述控制器的机架上设有冗余通讯模块，所述冗余通讯模块实现两所述控制器之间的冗余同步，本发明中，两控制器同步处理监控数据，可在一控制器故障时，另一控制器依然平稳运行，消除安全隐患。
具体地，所述控制器包括控制模块和通讯模块，所述控制模块依据所述格莱码信号进行测量棒位采集计算、棒位失步监视和系统状态监控，所述通讯模块实现反应堆控制棒棒位处理装置内各机架以及外部的逻辑柜内各机架之间的通讯，实现控制器与工程机以及集散控制系统间的通讯。
更具体地，所述通讯模块包括控制网通讯模块、以太网通讯模块和冗余通讯模块，所述控制网通讯模块实现外部的逻辑柜内各机架与反应堆控制棒棒位处理装置内各机架之间的通讯，所述以太网通讯模块实现控制器与工程机以及集散控制系统间的Ethernet/IP协议的通讯，所述冗余通讯模块实现两所述控制器之间的冗余同步。
较佳地，所述电源模块通过数组电压转换模块对对应的控制器和远程接口供电，且每组电压转换模块包括两互为冗余的电压转换插件，所述电源模块通过任一电压转换插件对对应的控制器和远程接口供电，并在该电源转换插件故障时通过另一电源转换插件对对应的控制器和远程接口供电。
附图说明
图1是本发明第一实施例中所述反应堆控制棒棒位处理装置的结构框图。
图2是本发明第二实施例中所述反应堆控制棒棒位处理装置的部分结构框图。
图3是本发明第三实施例中所述反应堆控制棒棒位处理装置的部分结构框图。
图4是本发明所述控制网通讯模块的连接示意图。
图5是本发明所述以太网通讯模块的连接示意图。
图6是本发明所述电源模块的结构示意图。
图7是本发明所述反应堆控制棒棒控棒位系统的结构框图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本发明公开了一种反应堆控制棒棒位处理装置100，所述反应堆控制棒棒位处理装置100包括远程接口12、控制器11和电源模块13，所述远程接口12与棒位探测装置15相连，用于采集棒位探测装置15输出的格莱码信号，所述远程接口12对反应堆堆芯每一控制棒的格莱码信号进行同时采集；所述控制器与所述远程接口相连，并依据所述格莱码信号进行测量棒位采集计算、棒位失步监视和系统状态监控；所述电源模块13对所述远程接口12和控制器11进行供电。在本实施例中，所述远程接口12对反应堆堆芯内的61根控制棒进行棒位采集。本实施例中，所述系统状态监控包括监控采集的格莱码信号是否发生故障、遗漏，对整个反应堆控制棒棒位处理装置100进行自检。
与现有技术相比，本发明采用全采集方式采集全部61根控制棒的格莱码信号，处理时间仅为现有产品采用分时采集的方式的1/16，大大降低了棒位信息的采集周期，提高了产品的性能。其中，61根控制棒包括第一象限的15根，第二象限的15根，第三象限的15根，第四象限的15根和堆芯正中间的1根。其中，控制器依据所述格莱码信号进行测量棒位采集计算、棒位失步监视和系统状态监控的具体步骤已为本领以技术人员所知，在此不予以详述。
参考图2，所述远程接口12包括第一远程接口21、第二远程接口22、第三远程接口23和第四远程接口24，所述第一远程接口21采集处理反应堆堆芯第一象限15根控制棒和堆芯正中间的1根控制棒的格莱码信号，所述第二远程接口22采集处理反应堆堆芯第二象限的每一控制棒的格莱码信号，所述第三远程接口23采集处理反应堆堆芯第三象限的每一控制棒的格莱码信号，第四远程接口24采集处理反应堆堆芯第四象限的每一控制棒的格莱码信号。
较佳者，参考图3，所述远程接口12有两组，两组所述远程接口12互为冗余接口，同步采集、处理所述反应堆堆芯内每一格莱码信号。该方案有效提高了系统可用性，降低了反应堆堆芯安全隐患。
较佳者，参考图3，所述控制器11有两个互为冗余控制器，任一控制器为主控制器，另一控制器为从控制器，所述远程接口12将所述格莱码信号同时输送至两所述控制器11内，所述控制器11的机架(控制器机架)上设有冗余通讯模块31，所述冗余通讯模块31实现两所述控制器11之间的冗余同步，本发明中，两控制器同步处理监控数据，可在一控制器11故障时，另一控制器11依然平稳运行，消除安全隐患。
具体地，所述控制器11包括控制模块30和通讯模块(31、32、33)，所述控制模块30依据所述格莱码信号进行测量棒位采集计算、棒位失步监视和系统状态监控，所述通讯模块实现反应堆控制棒棒位处理装置内各机架以及外部的逻辑柜内各机架之间的通讯，实现控制器与工程机以及集散控制系统间的通讯。其中，本实施例中，所述反应堆控制棒棒位处理装置100共包括两个装设控制器11中的控制模块30以及部分通讯模块(31、32、33)的控制器机架和八个分别装设八个远程接口(两组远程接口12，每一远程接口12包括4个远程接口：第一远程接口21、第二远程接口22、第三远程接口23以及第四远程接口24)的远程机架，其中，两个控制器机架互为冗余，八个远程机架中对应的两组互为冗余。
参考图4，所述通讯模块包括控制网通讯模块32、以太网通讯模块33和冗余通讯模块31，所述控制网通讯模块32实现外部的逻辑柜16内各机架与反应堆控制棒棒位处理装置100内各机架之间的通讯，逻辑柜16各机架和反应堆控制棒棒位处理装置100各机架均设有控制网通讯模块32，依据需要实现逻辑柜16各机架和反应堆控制棒棒位处理装置各机架之间的通讯，逻辑柜各机架和反应堆控制棒棒位处理装置100各机架之间的信号连接关系为本领域公知常识，在此就不予以详述。参考图5，所述以太网通讯模块33实现控制器11与工程机14以及集散控制系统17间的Ethernet/IP协议的通讯，所述以太网通讯模块33实现控制器11与集散控制系统17之间的通讯，实现工程机14与集散控制系统17之间的通讯。所述冗余通讯模块31实现两所述控制器11之间的冗余同步。
其中，本发明具有两网络交换机，两网络交换机互为冗余，用于控制模块30、工程机14、集散控制系统17之间的通信接口，其中，两台网络交换机与集散控制系统17之间的接口包括安全级接口和非安全级接口，使得任意一台网络交换机故障都不影响反应堆控制棒棒位处理装置100与集散控制系统17之间的通讯。
较佳者，参考图6，所述电源模块13通过数组电压转换模块41对对应的控制器11和远程接口12供电，且每组电压转换模块41包括两互为冗余的电压转换插件411、412，所述电源模块41通过任一电压转换插件411对对应的控制器11和远程接口12供电，并在该电源转换插件411故障时通过另一电源转换插件412对对应的控制器11和远程接口12供电。其中，所述控制器11通过I/O接口18与工程机12相连，所述电源模块41还通过一组电压转换模块41对所述I/O接口18供电，且该组电压转换模块41中任一电压转换插件411对所述I/O接口1供电，并在该电源转换插件411故障时通过另一电源转换插件412对所述I/O接口18供电。
具体地，继续参考图6，供电电路的每一支路上，尤其是每一电压转换插件411所在的供电支路上均串联有一指示灯，用于指示所述电源模块中的两互为冗余的电压转换插件411的工作，便于维护人员检修。
参考图7，本发明还公开了一种反应堆控制棒棒控棒位系统300，包括反应堆控制棒棒位处理装置100、反应堆控制棒运动控制装置200和工程机14，所述反应堆控制棒棒位处理装置100如上所示，所述工程机14分别与反应堆控制棒棒位处理装置100和反应堆控制棒运动控制装置200(逻辑柜)相连，用于人机交互、棒控状态监控、棒位状态监控、棒控故障监控、棒位故障监控及数据记录。与现有技术相比，本发明的工控机可进行反应堆控制棒棒位处理装置和反应堆控制棒运动控制装置的状态监控和故障监控，方便维修人员对整个系统情况的掌控。其中，进行棒控状态监控、棒位状态监控、棒控故障监控、棒位故障监控及数据记录的具体过程已为本领域技术人员所知，在此不予以详述。
其中，所述工程机14包括操作键盘、显示屏、鼠标和处理模块。所述操作键盘和鼠标输入外部的操作命令，所述显示屏显示状态信号和故障报警信号，处理模块处理所述操作命令并将处理后的操作命令输送至反应堆控制棒棒位处理装置100和反应堆控制棒运动控制装置200的控制器。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种反应堆控制棒棒位处理装置，其特征在于，包括：
远程接口，与棒位探测装置相连，棒位探测装置用于检测反应堆内各个控制棒的棒位以输出相应的格莱码信号，所述远程接口同时对反应堆堆芯每一控制棒的格莱码信号进行同时采集；
控制器，与所述远程接口相连，并依据所述格莱码信号进行测量棒位采集计算、棒位失步监视和系统状态监控；
电源模块，对所述远程接口和控制器进行供电。
2.如权利要求1所述的反应堆控制棒棒位处理装置，其特征在于，所述远程接口包括第一远程接口、第二远程接口、第三远程接口和第四远程接口，所述第一远程接口采集处理反应堆堆芯第一象限每一控制棒和堆芯正中间的控制棒的格莱码信号，所述第二远程接口采集处理反应堆堆芯第二象限的每一控制棒的格莱码信号，所述第三远程接口采集处理反应堆堆芯第三象限的每一控制棒的格莱码信号，所述第四远程接口采集处理反应堆堆芯第四象限的每一控制棒的格莱码信号。
3.如权利要求1所述的反应堆控制棒棒位处理装置，其特征在于，所述远程接口有两组，两组所述远程接口互为冗余接口，同步采集、处理所述反应堆堆芯内每一组格莱码信号。
4.如权利要求1所述的反应堆控制棒棒位处理装置，其特征在于，所述控制器有两个互为冗余控制器，任一控制器为主控制器，另一控制器为从控制器，所述远程接口将所述格莱码信号同时输送至两所述控制器内，所述控制器的机架上设有冗余通讯模块，所述冗余通讯模块实现两所述控制器之间的冗余同步。
5.如权利要求4所述的反应堆控制棒棒位处理装置，其特征在于，所述控制器包括控制模块和通讯模块，所述控制模块依据所述格莱码信号进行测量棒位采集计算、棒位失步监视和系统状态监控，所述通讯模块实现反应堆控制棒棒位处理装置内各机架以及外部的逻辑柜内各机架之间的通讯，实现控制器、工程机与集散控制系统间的通讯。
6.如权利要求5所述的反应堆控制棒棒位处理装置，其特征在于，所述通讯模块包括控制网通讯模块、以太网通讯模块和冗余通讯模块，所述控制网通讯模块实现外部的逻辑柜内各机架与反应堆控制棒棒位处理装置内各机架之间的通讯，所述以太网通讯模块实现控制器和工程机同集散控制系统间的Ethernet/IP协议的通讯，所述冗余通讯模块实现两所述控制器之间的冗余同步。
7.如权利要求1所述的反应堆控制棒棒位处理装置，其特征在于，所述电源模块通过数组电压转换模块对对应的控制器和远程接口供电，且每组电压转换模块包括两互为冗余的电压转换插件，所述电源模块通过任一电压转换插件对对应的控制器和远程接口供电，并在该电源转换插件故障时通过另一电源转换插件对对应的控制器和远程接口供电。
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