CN108548952A - 一种反应堆控制棒驱动机构电流监测系统 - Google Patents

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刘才学
曾杰
彭翠云
何攀
杨泰波
罗婷
艾琼
王瑶
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种反应堆控制棒驱动机构电流监测系统，包括用于探测线圈电流信号的传感器；用于探测CRDM钩爪动作点衔接时结构噪声的加速度计；对加速度计的电荷信号进行转换的电荷转换器；对电荷转换器、传感器的输出信号进行调理的信号调理设备；根据信号调理设备的输出信号实现电流监测的数据采集和分析设备。可实现对驱动机构线圈电流的自动化监测，提高RGL电源系统的健康水平，提高驱动机构的安全性和可靠性，减少了人员操作。

Description

一种反应堆控制棒驱动机构电流监测系统
技术领域
本发明涉及反应堆控制棒驱动机构电流监测系统领域，具体涉及一种压水堆核电站反应堆控制棒驱动机构线圈电流监测系统。
背景技术
控制棒驱动机构CRDM即Control Rod Drive Mechanism，是控制棒的驱动装置。它是核反应堆压力容器内唯一的可动设备单元，是反应堆控制及核安全保护系统的执行机构。反应堆依靠控制棒驱动机构牵引控制棒实现反应堆的启动、功率调节、反应性补偿以及安全停堆，其可靠性对反应堆安全运行至关重要。
压水堆核电站使用磁力提升型驱动机构，它是一种可动线圈电磁铁驱动机构，靠电磁线圈的连续移动，使位于电磁线圈所吸引的衔铁以及与相连的驱动对象随之移动。反应堆内控制棒的动作依靠驱动机构的三组线圈的交替作用做步进运动，移动一步需要三组线圈及钩爪的密切配合，稍有差错即可能出现拉扯、掉棒或升降失灵等故障从而导致卡棒、滑棒事故，将严重影响机组可用性。秦山二期核电站进行了驱动机构故障诊断的科研研究，申请了压水堆核电站控制棒驱动机构在线监测及故障诊断的方法专利，该方法主要偏重于对波形处理方法研究，尚未开展相关的系统设计。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种反应堆控制棒驱动机构电流监测系统。
本发明通过下述技术方案实现：
一种反应堆控制棒驱动机构电流监测系统，包括：
用于探测线圈电流信号的传感器；
用于探测CRDM钩爪动作点衔接时结构噪声的加速度计；
对加速度计的电荷信号进行转换的电荷转换器；
对电荷转换器、传感器的输出信号进行调理的信号调理设备；
根据信号调理设备的输出信号实现电流监测的数据采集和分析设备。
本发明的反应堆控制棒驱动机构电流监测系统包括传感器、加速度计、电荷转换器、信号调理设备和数据采集和分析设备。传感器实现对探测线圈电流信号的采集，该信号经信号调理设备的调理处理发送给数据采集和分析设备；加速度计实现对探测CRDM钩爪动作点衔接时结构噪声信号的采集，该信号为电荷信号且信号弱，经电荷转换器转换放大后传送至信号调理设备；能够实现对驱动机构线圈电流的自动化监测，提高RGL电源系统的健康水平，提高驱动机构的安全性和可靠性，减少了人员操作。加速度信号也就是探测的结构噪声与线圈电流在时间上有密切的周期动作关系，互相配合周期进行。结构噪声是控制棒由电流驱动后，由勾爪产生的动作响应。故障类型判断结合加速度信号和电流信号。
作为优选，所述信号调理设备包括对电流信号的低通滤波和程控放大的电流信号调理模块和对噪声信号进行隔离、实现噪声信号1kHz-10kHz的带通滤波和程控放大的噪声信号调理模块。
作为优选，所述传感器为霍尔传感器。
进一步的，所述传感器有183个，分别设置在61根控制棒组件的RGL电源柜提升线圈、传递线圈和保持线圈上。
作为优选，所述加速度计有16个，分别通过适配座固定在16个子棒组上。
作为优选，所述数据采集和分析设备包括噪声信号采集模块、电流信号采集模块、实现对CRDM电流的分析和监测诊断的控制器。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明可实现对驱动机构线圈电流的自动化监测，提高RGL电源系统的健康水平，提高驱动机构的安全性和可靠性，减少了人员操作。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示一种反应堆控制棒驱动机构电流监测系统，包括传感器、加速度计、电荷转换器、信号调理设备和数据采集和分析设备，传感器探测线圈电流信号；加速度计探测CRDM钩爪动作点衔接时结构噪声信号；电荷转换器对加速度计的电荷信号进行转换；信号调理设备对电荷转换器、传感器的输出信号进行调理；数据采集和分析设备根据信号调理设备的输出信号实现电流监测。
实施例2
基于上述实施例的原理，本实施例公开一具体实现方式。
探测线圈电流信号可采用多种传感器实现，本实施例采用霍尔传感器。将183个霍尔传感器分别设置在61根控制棒组件的RGL电源柜提升线圈、传递线圈和保持线圈上。
加速度计有16个，分别通过适配座固定在16个子棒组上，用于探测CRDM钩爪动作点衔接时的结构噪声。电荷转换器用于将加速度计的电荷信号转换为电压信号并放大，以便远程传输。
信号调理设备包括对电流信号的低通滤波和程控放大的电流信号调理模块和对噪声信号进行隔离、实现噪声信号1kHz-10kHz的带通滤波和程控放大的噪声信号调理模块。
数据采集和分析设备包括噪声信号采集模块、电流信号采集模块、实现对CRDM电流的分析和监测诊断的控制器。控制器上连接显示器、打印机。控制器采用SQL Server2005对数据库进行管理，实现了数据的自动化存储，包含在线监测和离线检修检测功能。在线监测是在运行期间对61束控制棒动作实现电流连续监测，实现电流和噪声原始波形和特征数据的在线显示和监测，直观地判断采集的波形和数据是否正确。检修检测主要用于对历史数据的二次离线分析，同时为电流趋势分析提供了开放式接口，方便跟踪和掌握CRDM性能变化趋势。系统分析出特征值超限可自动实现故障信息显示和报警，监测完毕可自动生成监测报告。
采用电源适配设备上述装置提供电源，电源适配设备可将一路220VAC的输入电源，转换成多路适合不同设备需求的电源。包括为显示器、打印机、噪声信号调理设备和PXI机箱提供220VAC电源，同时内部通过低压转换模块，为电荷转换器提供低压电源。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种反应堆控制棒驱动机构电流监测系统，其特征在于，包括：
用于探测线圈电流信号的传感器；
用于探测CRDM钩爪动作点衔接时结构噪声的加速度计；
对加速度计的电荷信号进行转换的电荷转换器；
对电荷转换器、传感器的输出信号进行调理的信号调理设备；
根据信号调理设备的输出信号实现电流监测的数据采集和分析设备。
2.根据权利要求1所述的一种反应堆控制棒驱动机构电流监测系统，其特征在于，所述信号调理设备包括对电流信号的低通滤波和程控放大的电流信号调理模块和对噪声信号进行隔离、实现噪声信号1kHz-10kHz的带通滤波和程控放大的噪声信号调理模块。
3.根据权利要求1所述的一种反应堆控制棒驱动机构电流监测系统，其特征在于，所述传感器为霍尔传感器。
4.根据权利要求1或3所述的一种反应堆控制棒驱动机构电流监测系统，其特征在于，所述传感器有183个，分别设置在61根控制棒组件的RGL电源柜提升线圈、传递线圈和保持线圈上。
5.根据权利要求1所述的一种反应堆控制棒驱动机构电流监测系统，其特征在于，所述加速度计有16个，分别通过适配座固定在16个子棒组上。
6.根据权利要求1所述的一种反应堆控制棒驱动机构电流监测系统，其特征在于，所述数据采集和分析设备包括噪声信号采集模块、电流信号采集模块、实现对CRDM电流的分析和监测诊断的控制器。
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