CN109920569A - 一种核电站反应堆控制棒寻址装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种核电站反应堆控制棒寻址装置及方法。该装置包括多根控制棒、驱动电源、提升线圈LC、以及电压检测器；控制棒包括棒位探头和棒行程罩，棒位探头和提升线圈LC安装在棒行程罩上，且棒位探头和提升线圈LC同轴安装；棒位探头包括次级线圈；驱动电源分别连接每个提升线圈LC，电压检测器分别连接每个棒位探头的次级线圈；驱动电源择一接通提升线圈LC，提升线圈LC产生第一感应磁场，与提升线圈LC同轴设置的次级线圈在第一感应磁场作用下产生第一感应电压，电压检测器通过检测第一感应电压完成控制棒的寻址。通过实施本发明可减少操作员的工作量，降低人因失效风险，降低沟通失效风险，大大提高工作效率和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及核电站领域，更具体地说，涉及一种核电站反应堆控制棒寻址装置及方法。
背景技术
控制棒控制系统是核电站专用系统之一，包含棒控系统和棒位测量系统两大部分，其电缆横跨反应堆桥架连接两侧设备，在换料大修过程中，为打开反应堆大盖，必须将棒控电缆和棒测电缆的接头全部断开，而在换料结束大盖关闭后需将电缆重新连接，以保证RGL系统的可用。
例如在M310和CRP1000堆型中，棒控电缆和棒测电缆各有61根，为确保棒控棒测两种类型电缆连接的正确性，必须在余热排出系统冷却停堆模式下进行控制棒寻址试验，确认其连接不存在交叉。当前的寻址试验方法如下：
1、闭锁一个棒组除第一束棒之外的所有棒束，提升此棒组10步；
2、确认本棒组第一束棒测量棒位增加8步(最小单位即8步)；
3、将闭锁棒束解锁；
4、闭锁本棒组除第二束棒之外的所有棒束，提升此棒组10步；
5、确认本棒组第二束棒测量棒位增加8步(最小单位即8步)；
6、按此方法完成此棒组内所有棒束的单束提升，确认对应测量棒位变化；
7、按此方法完成所有棒组的控制棒寻址，确认棒控通道和棒测通道一一对应。
现有的解决办法虽然能完成试验，但有以下缺点：
1、需要主控操纵员执行大量操作，增加了运行人员负担，增加了人因失效风险，不利于机组状态控制；
2、控制棒发生了移动，改变了一回路反应性，不利于反应性控制；
3、需与操纵员多次沟通，增加了沟通失效风险；
4、操纵员需执行升温升压等大量机组状态控制工作，导致寻址试验多次中断，一次寻址试验持续5到20小时不等，增加了试验不确定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种核电站反应堆控制棒寻址装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电站反应堆控制棒寻址装置，包括多根控制棒、驱动电源、提升线圈LC、以及电压检测器；所述控制棒包括棒位探头和棒行程罩，所述棒位探头和所述提升线圈LC安装在所述棒行程罩上，且所述棒位探头和所述提升线圈LC同轴安装；所述棒位探头包括次级线圈；
所述驱动电源分别连接每个所述提升线圈LC，所述电压检测器分别连接每个所述棒位探头的次级线圈；
所述驱动电源择一接通所述提升线圈LC，所述提升线圈LC产生第一感应磁场，与所述提升线圈LC同轴设置的所述次级线圈在所述第一感应磁场作用下产生第一感应电压，所述电压检测器通过检测所述第一感应电压完成所述控制棒的寻址。
进一步，本发明所述的核电站反应堆控制棒寻址装置，所述棒位探头还包括初级线圈，所述初级线圈与所述次级线圈同轴安装；
所述初级线圈接通交流供电电源并产生第二感应磁场，所述次级线圈在所述第二感应磁场作用下产生第二感应电压，所述电压检测器通过检测所述第一感应电压和第二感应电压完成所述控制棒的寻址。
进一步，本发明所述的核电站反应堆控制棒寻址装置，所述棒位探头还包括辅助线圈，所述辅助线圈与所述初级线圈同轴安装，所述辅助线圈连接所述交流供电电源；
所述辅助线圈在所述第二感应磁场的作用下产生第三感应电压，所述交流供电电源根据所述第三感应电压调节输出电流。
进一步，本发明所述的核电站反应堆控制棒寻址装置，所述电压检测器为MCP22编码模块，所述MCP22编码模块的端子10连接所述次级线圈。
另，本发明还提供一种核电站反应堆控制棒寻址方法，包括：
驱动电源择一接通提升线圈LC，所述提升线圈LC产生第一感应磁场；
棒位探头的次级线圈在所述第一感应磁场作用下产生第一感应电压；
电压检测器通过检测所述第一感应电压完成所述控制棒的寻址。
进一步，本发明所述的核电站反应堆控制棒寻址方法，所述驱动电源择一接通提升线圈LC包括：
所述驱动电源择一接通所述提升线圈LC并输入预设测试电流。
进一步，本发明所述的核电站反应堆控制棒寻址方法，所述电压检测器通过检测所述第一感应电压完成所述控制棒的寻址包括：
判断所述第一感应电压是否大于预设感应电压；
若是，则确认所述棒位探头与所述提升线圈LC对应；
若否，则确认所述棒位探头与所述提升线圈LC不对应。
进一步，本发明所述的核电站反应堆控制棒寻址方法，在所述驱动电源择一接通提升线圈LC之前，所述方法还包括：
所述棒位探头的初级线圈接通交流供电电源并产生第二感应磁场；
所述次级线圈在所述第二感应磁场作用下产生第二感应电压；
则所述电压检测器通过检测所述第一感应电压完成所述控制棒的寻址包括：所述电压检测器通过检测所述第一感应电压和第二感应电压完成所述控制棒的寻址。
进一步，本发明所述的核电站反应堆控制棒寻址方法，在所述次级线圈在所述第二感应磁场作用下产生第二感应电压之后，所述方法还包括：
根据所述第二感应电压生成格雷码，确定所述棒位探头的对应棒位。
进一步，本发明所述的核电站反应堆控制棒寻址方法，所述方法还包括：
所述棒位探头的初级线圈接通交流供电电源并产生第二感应磁场；
所述棒位探头的辅助线圈在所述第二感应磁场作用下产生第三感应电压；
所述交流供电电源根据所述第三感应电压调节输出电流。
实施本发明的一种核电站反应堆控制棒寻址装置及方法，具有以下有益效果：该装置包括多根控制棒、驱动电源、提升线圈LC、以及电压检测器；控制棒包括棒位探头和棒行程罩，棒位探头和提升线圈LC安装在棒行程罩上，且棒位探头和提升线圈LC同轴安装；棒位探头包括次级线圈；驱动电源分别连接每个提升线圈LC，电压检测器分别连接每个棒位探头的次级线圈；驱动电源择一接通提升线圈LC，提升线圈LC产生第一感应磁场，与提升线圈LC同轴设置的次级线圈在第一感应磁场作用下产生第一感应电压，电压检测器通过检测第一感应电压完成控制棒的寻址。通过实施本发明可减少操作员的工作量，降低人因失效风险，降低沟通失效风险，大大提高工作效率和安全性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例提供的棒位探头的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的核电站反应堆控制棒寻址装置结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的核电站反应堆控制棒寻址方法流程图；
图4是本发明一实施例提供的核电站反应堆控制棒寻址方法流程图；
图5是本发明一实施例提供的输出电流调节流程图；
图6是本发明一实施例提供的试验结果图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例
本实施例的核电站反应堆控制棒寻址装置包括多根控制棒、驱动电源、提升线圈LC、以及电压检测器，每根控制棒设置一个提升线圈LC，但需要保证控制棒与提升线圈是预设对应关系。
参考图1，为棒位探头10的结构示意图。棒位探头10包括固定法兰101、连接器102、初级线圈103、屏蔽罩104、线圈支架105、次级线圈106、辅助线圈107、调整弹簧108、中间垫圈109；优选地，次级线圈106为5个，辅助线圈107为2个。其中初级线圈103、次级线圈106、以及辅助线圈107都缠绕在线圈支架105上，初级线圈103通过连接器102连接交流供电电源，电压检测器分别连接每个棒位探头10的次级线圈106。中间垫圈109间隔设置在初级线圈103、次级线圈106、辅助线圈107之间。固定法兰101安装在棒位探头10的一端，调整弹簧108与固定法兰101相邻设置。
参考图2，控制棒包括棒位探头10和棒行程罩20，驱动线圈30包括提升线圈LC、移动线圈MG、以及夹持线圈SG，棒位探头10、提升线圈LC、移动线圈MG、以及夹持线圈SG安装在棒行程罩20上，且棒位探头10、提升线圈LC、移动线圈MG、以及夹持线圈SG同轴安装。驱动电源分别连接每个提升线圈LC。作为选择，电压检测器为MCP22编码模块，MCP22编码模块的端子10连接次级线圈106。
在寻址过程中，驱动电源择一接通提升线圈LC，即闭锁除待测控制棒外的所有其他控制棒，选择其中一个提升线圈LC并输入预设测试电流，例如预设测试电流为41.6A，提升线圈LC在预设测试电流作用下产生第一感应磁场。这时，与提升线圈LC同轴设置的次级线圈106在第一感应磁场作用下产生第一感应电压，与提升线圈LC不同轴设置的其他棒位探头10的次级线圈106在第一感应磁场作用下也会产生感应电压，但由于不同轴且距离较远导致磁场作用大大减弱，所以该感应电压会远远小于第一感应电压。电压检测器通过检测第一感应电压的大小即可判定该次级线圈106与通电的提升线圈LC是否对应，第一感应电压远远大于其他感应电压的次级线圈即为与提升线圈LC对应的线圈；进而确定棒位探头10与驱动线圈30是否对应，完成控制棒的寻址。
进一步，重复执行上述动作，完成所有控制棒的寻址。
本实施例通过在提升线圈LC施加预设测试电流来产生第一感应磁场，进而根据次级线圈106产生的感应电压来完成控制棒的寻址，整个过程不需要移动控制棒，大大减少操作员的操作量，降低人因失效风险，降低沟通失效风险，大大提高工作效率和安全性。
实施例
在上述实施例的基础上，本实施例的核电站反应堆控制棒寻址装置的棒位探头10的初级线圈103与次级线圈106同轴安装，且初级线圈103通过连接器102连接交流供电电源。
在寻址过程中，本实施例首先对初级线圈103接通正弦波交流电，初级线圈103接通交流供电电源后产生第二感应磁场，次级线圈106在第二感应磁场作用下产生第二感应电压，将所有棒位探头10的次级线圈106产生的第二感应电压记录起来。进一步，驱动电源择一接通提升线圈LC，即闭锁除待测控制棒外的所有其他控制棒，选择其中一个提升线圈LC并输入预设测试电流，例如预设测试电流为41.6A，提升线圈LC在预设测试电流作用下产生第一感应磁场。这时，与提升线圈LC同轴设置的次级线圈106在第一感应磁场作用下产生第一感应电压，与提升线圈LC不同轴设置的其他棒位探头10的次级线圈106在第一感应磁场作用下也会产生感应电压，但由于不同轴且距离较远导致磁场作用大大减弱，所以该感应电压会远远小于第一感应电压。测试结束后，电压检测器通过检测第一感应电压和第二感应电压完成控制棒的寻址，即通过第一感应电压和第二感应电压之间的差值完成控制棒的寻址。
进一步，重复执行上述动作，完成所有控制棒的寻址。
本实施例通过第一感应电压和第二感应电压之间的差值完成控制棒的寻址，整个过程不需要移动控制棒，大大减少操作员的操作量，降低人因失效风险，降低沟通失效风险，大大提高工作效率和安全性。
一些实施例中，核电站反应堆控制棒寻址装置的棒位探头10还包括辅助线圈107，辅助线圈107与初级线圈103同轴安装，辅助线圈107连接交流供电电源；辅助线圈107在第二感应磁场的作用下产生第三感应电压，交流供电电源根据第三感应电压调节输出电流。
实施例
如图3所示，本实施例的核电站反应堆控制棒寻址方法应用于上述的核电站反应堆控制棒寻址装置中，核电站反应堆控制棒寻址装置结构可参考上述实施例。具体的，该核电站反应堆控制棒寻址方法包括：
S301、驱动电源择一接通提升线圈LC，提升线圈LC产生第一感应磁场。驱动电源择一接通提升线圈LC包括：驱动电源择一接通提升线圈LC并输入预设测试电流，即闭锁除待测控制棒外的所有其他控制棒，并输入预设测试电流，例如预设测试电流为41.6A。
S302、棒位探头10的次级线圈106在第一感应磁场作用下产生第一感应电压。与提升线圈LC同轴设置的次级线圈106在第一感应磁场作用下产生第一感应电压，与提升线圈LC不同轴设置的其他棒位探头10的次级线圈106在第一感应磁场作用下也会产生感应电压，但由于不同轴且距离较远导致磁场作用大大减弱，所以该感应电压会远远小于第一感应电压。
S303、电压检测器通过检测第一感应电压完成控制棒的寻址。电压检测器通过检测第一感应电压的大小即可判定该次级线圈106与通电的提升线圈LC是否对应，第一感应电压远远大于其他感应电压的次级线圈即为与提升线圈LC对应的线圈；进而确定棒位探头10与驱动线圈30是否对应，完成控制棒的寻址。
作为选择，电压检测器通过检测第一感应电压完成控制棒的寻址包括：
判断第一感应电压是否大于预设感应电压，该预设感应电压小于次级线圈106与提升线圈LC同轴情况下产生的感应电压，同时大于相邻且不同轴的次级线圈106与提升线圈LC产生的感应电压。
若第一感应电压是否大于预设感应电压，则确认棒位探头10与提升线圈LC对应。
若第一感应电压是否不大于预设感应电压，则确认棒位探头10与提升线圈LC不对应。
进一步，重复执行上述动作，完成所有控制棒的寻址。
本实施例通过在提升线圈LC施加预设测试电流来产生第一感应磁场，进而根据次级线圈106产生的感应电压来完成控制棒的寻址，整个过程不需要移动控制棒，大大减少操作员的操作量，降低人因失效风险，降低沟通失效风险，大大提高工作效率和安全性。
实施例
如图4所示，在上述实施例的基础上，本实施例的核电站反应堆控制棒寻址方法，在驱动电源择一接通提升线圈LC之前，方法还包括：
S401、棒位探头10的初级线圈103接通交流供电电源并产生第二感应磁场，因初级线圈103与次级线圈106同轴设置，次级线圈106在第二感应磁场作用下可产生感应电压。
S402、次级线圈106在第二感应磁场作用下产生第二感应电压，将所有棒位探头10的次级线圈106产生的第二感应电压记录起来。
S301、驱动电源择一接通提升线圈LC，提升线圈LC产生第一感应磁场。驱动电源择一接通提升线圈LC包括：驱动电源择一接通提升线圈LC并输入预设测试电流，即闭锁除待测控制棒外的所有其他控制棒，并输入预设测试电流，例如预设测试电流为41.6A。
S302、棒位探头10的次级线圈106在第一感应磁场作用下产生第一感应电压。与提升线圈LC同轴设置的次级线圈106在第一感应磁场作用下产生第一感应电压，与提升线圈LC不同轴设置的其他棒位探头10的次级线圈106在第一感应磁场作用下也会产生感应电压，但由于不同轴且距离较远导致磁场作用大大减弱，所以该感应电压会远远小于第一感应电压。
S403、电压检测器通过检测第一感应电压和第二感应电压完成控制棒的寻址，即通过第一感应电压和第二感应电压之间的差值完成控制棒的寻址，第一感应电压与第二感应电压之差远远大于其他感应电压的次级线圈即为与提升线圈LC对应的线圈，进而确定棒位探头10与驱动线圈30是否对应。
进一步，在本实施例的核电站反应堆控制棒寻址方法中，在次级线圈106在第二感应磁场作用下产生第二感应电压之后还包括：
根据第二感应电压生成格雷码，确定棒位探头10的对应棒位。
进一步，重复执行上述动作，完成所有控制棒的寻址。
例如，对棒束1和棒束2进行实测，在试验过程中，当控制棒在5步时，选择两束空间布置上相邻的控制棒束1和2，将其MCP22模块的10和1端地都接入记录仪，对棒束1的提升线圈LC触发41.6A的大电流，则棒束1的MCP22模块的次级线圈106感生电势变化约500mV，而棒束2的次级线圈106感生电势变化在10uV以下，数量级上的差距直接在图表上反映出来就是棒束1变化十分明显，棒束2基本无变化，详见图6，上部曲线为棒束1，下部曲线为棒束2。
本实施例通过第一感应电压和第二感应电压之间的差值完成控制棒的寻址，整个过程不需要移动控制棒，大大减少操作员的操作量，降低人因失效风险，降低沟通失效风险，大大提高工作效率和安全性。
实施例
如图5所示，在上述实施例的基础上，本实施例的核电站反应堆控制棒寻址方法还包括交流供电电源的反馈调节步骤：
S501、棒位探头10的初级线圈103接通交流供电电源并产生第二感应磁场；
S502、棒位探头10的辅助线圈107在第二感应磁场作用下产生第三感应电压；
S503、交流供电电源根据第三感应电压调节输出电流。
一些实施例中，在红沿河203大修中成功应用，整个寻址试验完全由仪控人员完成，期间未提升控制棒，总持续时间约1小时，效果显著，完全达到预期。节约大修工期6h，节省人工时4～19时*4人，降低了控制棒寻址试验沟通失效风险，提高了大修期间机组状态和堆芯反应性控制水平，进而提高了机组安全运行水平和经济效益。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器RAM、内存、只读存储器ROM、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种核电站反应堆控制棒寻址装置，其特征在于，包括多根控制棒、驱动电源、提升线圈LC、以及电压检测器；所述控制棒包括棒位探头(10)和棒行程罩(20)，所述棒位探头(10)和所述提升线圈LC安装在所述棒行程罩(20)上，且所述棒位探头(10)和所述提升线圈LC同轴安装；所述棒位探头(10)包括次级线圈(106)；
所述驱动电源分别连接每个所述提升线圈LC，所述电压检测器分别连接每个所述棒位探头(10)的次级线圈(106)；
所述驱动电源择一接通所述提升线圈LC，所述提升线圈LC产生第一感应磁场，与所述提升线圈LC同轴设置的所述次级线圈(106)在所述第一感应磁场作用下产生第一感应电压，所述电压检测器通过检测所述第一感应电压完成所述控制棒的寻址。
2.根据权利要求1所述的核电站反应堆控制棒寻址装置，其特征在于，所述棒位探头(10)还包括初级线圈(103)，所述初级线圈(103)与所述次级线圈(106)同轴安装；
所述初级线圈(103)接通交流供电电源并产生第二感应磁场，所述次级线圈(106)在所述第二感应磁场作用下产生第二感应电压，所述电压检测器通过检测所述第一感应电压和第二感应电压完成所述控制棒的寻址。
3.根据权利要求2所述的核电站反应堆控制棒寻址装置，其特征在于，所述棒位探头(10)还包括辅助线圈(107)，所述辅助线圈(107)与所述初级线圈(103)同轴安装，所述辅助线圈(107)连接所述交流供电电源；
所述辅助线圈(107)在所述第二感应磁场的作用下产生第三感应电压，所述交流供电电源根据所述第三感应电压调节输出电流。
4.根据权利要求1所述的核电站反应堆控制棒寻址装置，其特征在于，所述电压检测器为MCP22编码模块，所述MCP22编码模块的端子10连接所述次级线圈(106)。
5.一种核电站反应堆控制棒寻址方法，其特征在于，包括：
驱动电源择一接通提升线圈LC，所述提升线圈LC产生第一感应磁场；
棒位探头(10)的次级线圈(106)在所述第一感应磁场作用下产生第一感应电压；
电压检测器通过检测所述第一感应电压完成所述控制棒的寻址。
6.根据权利要求5所述的核电站反应堆控制棒寻址方法，其特征在于，所述驱动电源择一接通提升线圈LC包括：
所述驱动电源择一接通所述提升线圈LC并输入预设测试电流。
7.根据权利要求5所述的核电站反应堆控制棒寻址方法，其特征在于，所述电压检测器通过检测所述第一感应电压完成所述控制棒的寻址包括：
判断所述第一感应电压是否大于预设感应电压；
若是，则确认所述棒位探头(10)与所述提升线圈LC对应；
若否，则确认所述棒位探头(10)与所述提升线圈LC不对应。
8.根据权利要求5所述的核电站反应堆控制棒寻址方法，其特征在于，在所述驱动电源择一接通提升线圈LC之前，所述方法还包括：
所述棒位探头(10)的初级线圈(103)接通交流供电电源并产生第二感应磁场；
所述次级线圈(106)在所述第二感应磁场作用下产生第二感应电压；
则所述电压检测器通过检测所述第一感应电压完成所述控制棒的寻址包括：所述电压检测器通过检测所述第一感应电压和第二感应电压完成所述控制棒的寻址。
9.根据权利要求8所述的核电站反应堆控制棒寻址方法，其特征在于，在所述次级线圈(106)在所述第二感应磁场作用下产生第二感应电压之后，所述方法还包括：
根据所述第二感应电压生成格雷码，确定所述棒位探头(10)的对应棒位。
10.根据权利要求5所述的核电站反应堆控制棒寻址方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述棒位探头(10)的初级线圈(103)接通交流供电电源并产生第二感应磁场；
所述棒位探头(10)的辅助线圈(107)在所述第二感应磁场作用下产生第三感应电压；
所述交流供电电源根据所述第三感应电压调节输出电流。
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