CN112233823A - 控制棒驱动线冷态性能的测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核反应堆技术领域，尤其涉及控制棒驱动线冷态性能的测量方法及装置，控制棒驱动线冷态性能的测量方法，包括：S1，驱动机构驱动控制棒进行步进；S2，差压传感器记录驱动机构水压缸的差压，光尺记录模拟棒位测量杆的步进行程参数；S3，返回步骤S1，直至驱动机构驱动控制棒完成全行程的步进；S5，驱动机构驱动控制棒步进至最高位置后，控制棒进行落棒；S6，光尺记录模拟棒位测量杆的落棒行程参数。实现了控制棒驱动线冷态全行程步进抖动量和落棒参数的测量，获得了关键工作参数，解决了控制棒驱动线的设计验证和出厂检测问题，保障了其可靠、安全的运行。

Description

控制棒驱动线冷态性能的测量方法及装置

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，尤其涉及控制棒驱动线冷态性能的测量方法及装置。

背景技术

目前，内置式控制棒驱动技术的驱动机构置于反应堆压力容器内的高温、高压和辐照环境中，采用提升、传递、夹持三个水压缸次序驱动传递、夹持两套销爪机构运动，实现控制棒的步升、步降和落棒功能。

基于驱动机构的工作原理和先进一体化小型水堆内置式控制棒驱动线的特点及试验、检测的经验，需要一种内置式控制棒驱动线冷态性能的测量方法，以获得驱动线冷态的关键工作参数，解决驱动线的设计验证和出厂检测问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种控制棒驱动线冷态性能的测量方法，实现了控制棒驱动线冷态全行程步进和抖动量及落棒参数的测量，获得了关键工作参数，解决了控制棒驱动线的设计验证和出厂检测问题，保障了其可靠、安全的运行，主要满足控制棒内置式水压驱动技术在先进一体化小型水堆上的工程应用，也为其他工业领域驱动线检测的工程设计验证提供了参考。

本发明还提出一种控制棒驱动线冷态性能的测量装置。

根据本发明第一方面实施例的控制棒驱动线冷态性能的测量方法，包括：

S1，驱动机构驱动控制棒进行步进；

S2，差压传感器记录所述驱动机构的水压缸的差压，光尺记录模拟棒位测量杆的步进行程参数；

S3，返回步骤S1，直至所述驱动机构驱动所述控制棒完成全行程的步进；

S4，基于在所述控制棒的全行程的步进过程中获得的所述水压缸的压差和所述模拟棒位测量杆的步进行程参数，获得控制棒驱动线的步进和抖动量参数的性能特征。

根据本发明的一个实施例，还包括：

S5，所述驱动机构驱动所述控制棒步进至最高位置后，所述控制棒进行落棒；

S6，所述光尺记录所述模拟棒位测量杆的落棒行程参数；

S7，基于在所述控制棒的落棒过程中获得的所述模拟棒位测量杆的落棒行程参数，获得所述控制棒驱动线的落棒位移、速度和加速度曲线。

根据本发明的一个实施例，在步骤S1前，还包括：

S01，调试控制棒驱动线冷态性能的检测装置处于正常工作状态。

根据本发明的一个实施例，步骤S01包括：

S011，调整循环泵的压力为额定压力；

S012，所述驱动机构驱动所述控制棒进行步升和步降；

S013，基于所述控制棒的运动、所述差压传感器的记录参数和所述光尺的记录参数，获得所述控制棒驱动线冷态性能的检测装置处于正常工作状态。

根据本发明第二方面实施例的控制棒驱动线冷态性能的测量装置，包括模拟堆芯组件、光尺、模拟棒位测量杆和差压传感器，所述模拟堆芯组件的内侧用于设置控制棒，所述模拟棒位测量杆设置于弹簧箱的内部，且用于通过驱动轴与所述控制棒同轴连接，所述光尺通过滑块与所述模拟棒位测量杆连接，所述差压传感器设置于水管组件与组合阀的出水口连接处，用于检测驱动机构的水压缸的进出水差压。

根据本发明的一个实施例，所述模拟堆芯组件包括筒体和模拟堆芯，所述筒体为透明筒体，所述模拟堆芯位于所述筒体内部，所述模拟堆芯用于使所述控制棒插入其内侧。

根据本发明的一个实施例，还包括模拟堆芯支撑结构，所述模拟堆芯支撑结构与所述筒体的下端连接，所述模拟堆芯支撑结构用于固定缓冲器。

根据本发明的一个实施例，还包括模拟导向筒，所述模拟导向筒用于套设于所述弹簧箱的外侧，所述模拟导向筒的下端具有模拟支撑环，所述模拟支撑环用于与所述驱动机构连接。

根据本发明的一个实施例，还包括模拟堆内支撑结构和工作台，所述模拟堆内支撑结构承托所述模拟支撑环，所述模拟堆内支撑结构设置于所述工作台上。

根据本发明的一个实施例，还包括压力容器模拟筒，所述压力容器模拟筒包括自上而下依次设置的第一模拟筒段和第二模拟筒段，所述第一模拟筒段套设于所述模拟导向筒的外侧，所述第一模拟筒段的下方所述模拟堆内支撑结构连接，所述第二模拟筒段套设于所述驱动机构的外侧，且所述第二模拟筒段的上端与所述模拟堆内支撑结构连接，所述第二模拟筒段的下端与所述模拟堆芯支撑结构连接。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果：本发明实施例的控制棒驱动线冷态性能测量方法，通过将控制棒驱动线的部分装置结构安装到控制棒驱动线测量装置中，从而进行冷态性能测量。控制棒驱动线即控制棒驱动系统，控制棒驱动线的控制棒、驱动机构的驱动轴和水压缸、弹簧箱和组合阀均安装在测量装置中，驱动机构驱动控制棒进行步进操作，控制棒逐渐上升，差压传感器连续记录水压缸的差压，在控制棒上升过程中，与驱动轴连接的模拟棒位测量杆也同步上升，光尺记录模拟棒位测量杆的步进行程参数，由此，分析获得驱动线步进和抖动量参数等性能特征。本发明的控制棒驱动线冷态性能的测量方法实现了控制棒驱动线冷态全行程步进和抖动量参数的测量，获得了关键工作参数，解决了控制棒驱动线的设计验证和出厂检测问题，保障了其可靠、安全的运行，主要满足控制棒内置式水压驱动技术在先进一体化小型水堆上的工程应用，也为其他工业领域驱动线检测的工程设计验证提供了参考。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例控制棒驱动线冷态性能的测量装置的结构示意图。

附图标记：

1：驱动机构；2：控制棒；3：弹簧箱；4：组合阀；5：水管组件；6：缓冲器；11：水压缸；12：驱动轴；

01：光尺；02：模拟棒位测量杆；03：模拟堆芯组件；04：滑块；05：模拟堆芯支撑结构；06：模拟导向筒；07：模拟堆内支撑结构；08：工作台；09：压力容器模拟筒；031：筒体；032：模拟堆芯；061：模拟支撑环；091：第一模拟筒段；092：第二模拟筒段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1所示，本发明实施例提供的控制棒驱动线冷态性能的测量方法，包括：

S1，驱动机构1驱动控制棒2进行步进；

S2，差压传感器记录驱动机构1的水压缸11的差压，光尺01记录模拟棒位测量杆02的步进行程参数；

S3，返回步骤S1，直至驱动机构1驱动控制棒2完成全行程的步进；

S4，基于在控制棒2的全行程的步进过程中获得的水压缸11的压差和模拟棒位测量杆02的步进行程参数，获得控制棒2驱动线的步进和抖动量参数的性能特征。

本发明实施例的控制棒驱动线冷态性能测量方法，通过将控制棒驱动线的部分装置结构安装到控制棒驱动线测量装置中，从而进行室温下的性能测量。控制棒驱动线即控制棒驱动系统，控制棒驱动线的控制棒2、驱动机构1的驱动轴12和水压缸11、弹簧箱3和组合阀4均安装在测量装置中，驱动机构1驱动控制棒2进行全行程的步进操作，即控制棒2由最低位运动至最高位，随着控制棒2逐渐上升，与驱动机构1的水压缸11的引水管连通的差压传感器连续记录水压缸11的差压，在控制棒2上升过程中，与驱动轴12连接的模拟棒位测量杆02也同步上升，光尺01记录模拟棒位测量杆02的步进行程参数，由此，分析获得驱动线步进和抖动量参数等性能特征，即获得水压缸11的充泄压时程曲线和控制棒2的瞬态位置，依据夹持、传递、提升水压缸11的充泄压曲线和控制棒2瞬态位置，获得控制水压缸11运动的时间表和驱动机构1步进的合理时序，以及驱动机构1步进过程中的抖动量，从而判断驱动机构1是否满足设计和使用要求。

本发明的控制棒驱动线冷态性能的测量方法实现了控制棒驱动线冷态全行程步进和抖动量参数的测量，获得了关键工作参数，解决了控制棒驱动线的设计验证和出厂检测问题，保障了其可靠、安全的运行，主要满足控制棒内置式水压驱动技术在先进一体化小型水堆上的工程应用，也为其他工业领域驱动线检测的工程设计验证提供了参考。

根据本发明的一个实施例，本发明实施例的控制棒驱动线冷态性能测量方法还包括：

S5，驱动机构1驱动控制棒2步进至最高位置后，控制棒2进行落棒，

S6，光尺01记录模拟棒位测量杆02的落棒行程参数；

S7，基于在控制棒2的落棒过程中获得的模拟棒位测量杆02的落棒行程参数，获得控制棒驱动线的落棒位移、速度和加速度曲线。

本实施例中，在驱动机构1提升控制棒2至步进行程的最高位置后，控制棒2进行落棒操作，光尺01连续记录模拟棒位测量杆02的落棒行程数据，从而分析获得落棒位移曲线、速度曲线和加速度曲线。依据位移曲线判断落棒时间是否满足设计要求；依据速度曲线判断落棒减速和缓冲是否满足设计要求；依据加速度曲线判断落棒制动是否满足落棒冲击设计要求。该驱动线冷态性能的测量方法实现了控制棒驱动线冷态全行程落棒曲线的测量，获得了关键工作参数，解决了控制棒驱动线的设计验证和出厂检测问题，保障了其可靠、安全的运行。

根据本发明的一个实施例，在步骤S1前，还包括：

S01，调试控制棒驱动线冷态性能的检测装置处于正常工作状态。

本实施例中，在进行冷态性能的测量前，需先将测量装置调试至正常工作状态，具体是指驱动机构的差压处于额定参数范围，并可调节；水压缸充泄压、驱动机构步进、控制棒落棒等操作功能正常；各传感器、仪表等指示正常，并处于量程范围。

其中，步骤S01具体包括：

S011，调整循环泵的压力为额定压力；

S012，驱动机构1驱动控制棒2进行步升和步降；

S013，基于控制棒2的运动、差压传感器的记录参数和光尺01的记录参数，获得控制棒驱动线冷态性能的检测装置处于正常工作状态。

本实施例中，在驱动机构1驱动控制棒2步进提升前，需先进行检测装置的调试，组合阀4的进水口连接循环泵，通过循环泵向驱动机构1的水压缸11供水，调整循环泵的高压来水至额定压力，额定压力为1.0大气压力左右，驱动机构1驱动控制棒2进行步升和步降操作，观察控制棒2的运动和差压传感器、光尺01输出，从而调整测量装置进入正常工作状态，即压差传感器、光尺等指示正常，并处于量程范围，保证控制棒驱动线冷态性能的测量科学性和精确性。

本发明实施例还提供了控制棒驱动线冷态性能的测量装置，包括模拟堆芯组件03、光尺01、模拟棒位测量杆02和差压传感器，模拟堆芯组件03的内侧用于设置控制棒2，模拟棒位测量杆02设置于弹簧箱3的内部，且用于通过驱动轴12与控制棒2同轴连接，光尺01通过滑块04与模拟棒位测量杆02连接，差压传感器设置于水管组件5与组合阀4的出水口连接处，用于检测驱动机构1的水压缸11的进出水差压。

本发明实施例的控制棒驱动线冷态性能的测量装置，模拟堆芯组件03模拟实际的堆芯组件，控制棒2置于模拟堆芯组件03内，控制棒2与驱动机构1的驱动轴12连接，驱动机构1位于控制棒2的上方，通过驱动机构1的水压缸11驱动驱动轴12移动，从而带动控制棒2移动，驱动机构1的水压缸11与弹簧箱3连接，模拟棒位测量杆02模拟实际的棒位测量杆，模拟棒位测量杆02设置在弹簧箱3内，一端通过缓冲锁与驱动轴12连接，另一端与光尺01通过滑块04连接，在模拟棒位测量杆02沿弹簧箱3移动的过程中，光尺01通过光栅原理配合滑块04获得模拟棒位测量杆02的行程位置，从而测量控制棒2的全行程步进性能及落棒曲线；弹簧箱3上安装用于为水压缸11供水的水管组件5，其中水管组件5的引水管与固定在组合阀4工作台08上的出水管连接，同时在连接处设置差压传感器，从而测量水压缸11充泄压曲线。

本实施例的控制棒驱动线冷态性能的测量装置，用于对控制棒驱动线进行冷态性能测量，能够达到良好模拟控制棒驱动线的工作状态的效果，实现了控制棒驱动线冷态全行程步进、抖动量参数和落棒曲线的测量，获得了关键工作参数，解决了控制棒驱动线的设计验证和出厂检测问题，保障了其可靠、安全的运行。

根据本发明的一个实施例，模拟堆芯组件03包括筒体031和模拟堆芯032，筒体031为透明筒体，模拟堆芯032位于筒体031内部，模拟堆芯032用于使控制棒2插入其内侧。本实施例中，模拟堆芯032模拟实际堆芯，控制棒2置于模拟堆芯032内侧，模拟堆芯032的外部套设透明筒体，通体内部装满水，模拟实际堆芯所处环境，在控制棒2移动过程中，通过透明筒体可目视其步进状态。本实施例中，透明筒体采用有机玻璃筒。

根据本发明的一个实施例，本发明实施例的控制棒驱动线冷态性能的测量装置还包括模拟堆芯支撑结构05，模拟堆芯支撑结构05与筒体031的下端连接，模拟堆芯支撑结构05用于固定缓冲器6。模拟堆芯支撑结构05模拟实际堆芯支撑结构，缓冲器6置于模拟堆芯支撑结构05内，模拟堆芯支撑结构05设置在筒体031的下方，在控制棒2下落时，可通过缓冲器6起到缓冲作用。本实施例中，模拟堆芯支撑结构05为模拟堆芯下支撑板。

根据本发明的一个实施例，本发明实施例的控制棒驱动线冷态性能的测量装置还包括模拟导向筒06，模拟导向筒06用于套设于弹簧箱3的外侧，模拟导向筒06的下端具有模拟支撑环061，模拟支撑环061用于与驱动机构1连接。本实施例中，模拟导向筒06模拟实际导向筒，设置在弹簧箱3的外侧，与弹簧箱3同轴设置，驱动机构1的水压缸11上端与模拟导向筒06下端的模拟支撑环061连接固定，同时驱动机构1的水压缸11的上端还与弹簧箱3的下端连接。

根据本发明的一个实施例，本发明实施例的控制棒驱动线冷态性能的测量装置还包括模拟堆内支撑结构07和工作台08，模拟堆内支撑结构07承托模拟支撑环061，模拟堆内支撑结构07设置于工作台08上。本实施例中，模拟堆内支撑结构07模拟实际堆内支撑结构，模拟对内支撑结构支撑模拟支撑环061，从而实现对整个模拟导向筒06的支撑固定，以及对弹簧箱3和驱动机构1的支撑固定，模拟堆内支撑结构07固定在工作台08上。

根据本发明的一个实施例，本发明实施例的控制棒驱动线冷态性能的测量装置还包括压力容器模拟筒09，压力容器模拟筒09包括自上而下依次设置的第一模拟筒段091和第二模拟筒段092，第一模拟筒段091套设于模拟导向筒06的外侧，第一模拟筒段091的下方模拟堆内支撑结构07连接，第二模拟筒段092套设于驱动机构1的外侧，且第二模拟筒段092的上端与模拟堆内支撑结构07连接，第二模拟筒段092的下端与模拟堆芯支撑结构05连接。本实施例中，压力容器模拟筒09内充满水，形成模拟条件下的控制棒驱动线冷态工作状态。模拟堆内支撑结构07将压力容器模拟筒09分为两部分，上部分的第一模拟筒段091的上端设置法兰，弹簧箱3位于第一模拟筒段091的内部，其上的水管组件5的引水管穿过法兰与组合阀4的出水管连接，第一模拟筒段091的下端则固定在模拟堆内支撑结构07上，下部分的第二模拟筒段092的上端固定在模拟堆内支撑结构07上，第二模拟筒段092的下端与模拟堆芯结构的筒体031的上端固定。

在一个实施例中，组合阀4设置在工作台08上，其进水口连接循环泵高压来水，从而对驱动机构1的三组水压缸11的供水进行相应的控制，以实现水压缸11对驱动轴12的驱动。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种控制棒驱动线冷态性能的测量方法，其特征在于：包括：

S1，驱动机构驱动控制棒进行步进；

S2，差压传感器记录所述驱动机构的水压缸的差压，光尺记录模拟棒位测量杆的步进行程参数；

S3，返回步骤S1，直至所述驱动机构驱动所述控制棒完成全行程的步进；

S4，基于在所述控制棒的全行程的步进过程中获得的所述水压缸的压差和所述模拟棒位测量杆的步进行程参数，获得控制棒驱动线的步进和抖动量参数的性能特征。

2.根据权利要求1所述的控制棒驱动线冷态性能的测量方法，其特征在于：还包括：

S5，所述驱动机构驱动所述控制棒步进至最高位置后，所述控制棒进行落棒；

S6，所述光尺记录所述模拟棒位测量杆的落棒行程参数；

S7，基于在所述控制棒的落棒过程中获得的所述模拟棒位测量杆的落棒行程参数，获得所述控制棒驱动线的落棒位移、速度和加速度曲线。

3.根据权利要求1或2所述的控制棒驱动线冷态性能的测量方法，其特征在于：在步骤S1前，还包括：

S01，调试控制棒驱动线冷态性能的检测装置处于正常工作状态。

4.根据权利要求3所述的控制棒驱动线冷态性能的测量方法，其特征在于：步骤S01包括：

S011，调整循环泵的压力为额定压力；

S012，所述驱动机构驱动所述控制棒进行步升和步降；

S013，基于所述控制棒的运动、所述差压传感器的记录参数和所述光尺的记录参数，获得所述控制棒驱动线冷态性能的检测装置处于正常工作状态。

5.一种应用上述权利要求1至4任意一项所述的控制棒驱动线冷态性能的测量方法进行控制棒驱动线冷态性能测量的装置，其特征在于：包括模拟堆芯组件、光尺、模拟棒位测量杆和差压传感器，所述模拟堆芯组件的内侧用于设置控制棒，所述模拟棒位测量杆设置于弹簧箱的内部，且用于通过驱动轴与所述控制棒同轴连接，所述光尺通过滑块与所述模拟棒位测量杆连接，所述差压传感器设置于水管组件与组合阀的出水口连接处，用于检测驱动机构的水压缸的进出水差压。

6.根据权利要求5所述的控制棒驱动线冷态性能的测量装置，其特征在于：所述模拟堆芯组件包括筒体和模拟堆芯，所述筒体为透明筒体，所述模拟堆芯位于所述筒体内部，所述模拟堆芯用于使所述控制棒插入其内侧。

7.根据权利要求6所述的控制棒驱动线冷态性能的测量装置，其特征在于：还包括模拟堆芯支撑结构，所述模拟堆芯支撑结构与所述筒体的下端连接，所述模拟堆芯支撑结构用于固定缓冲器。

8.根据权利要求7所述的控制棒驱动线冷态性能的测量装置，其特征在于：还包括模拟导向筒，所述模拟导向筒用于套设于所述弹簧箱的外侧，所述模拟导向筒的下端具有模拟支撑环，所述模拟支撑环用于与所述驱动机构连接。

9.根据权利要求8所述的控制棒驱动线冷态性能的测量装置，其特征在于：还包括模拟堆内支撑结构和工作台，所述模拟堆内支撑结构承托所述模拟支撑环，所述模拟堆内支撑结构设置于所述工作台上。

10.根据权利要求9所述的控制棒驱动线冷态性能的测量装置，其特征在于：还包括压力容器模拟筒，所述压力容器模拟筒包括自上而下依次设置的第一模拟筒段和第二模拟筒段，所述第一模拟筒段套设于所述模拟导向筒的外侧，所述第一模拟筒段的下方所述模拟堆内支撑结构连接，所述第二模拟筒段套设于所述驱动机构的外侧，且所述第二模拟筒段的上端与所述模拟堆内支撑结构连接，所述第二模拟筒段的下端与所述模拟堆芯支撑结构连接。

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