DD250201B5 - METHOD FOR EVALUATING THE FUNCTIONING OF CONTROL ELEMENTS - Google Patents

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DD250201B5 DD86291439A DD29143986A DD250201B5 DD 250201 B5 DD250201 B5 DD 250201B5 DD 86291439 A DD86291439 A DD 86291439A DD 29143986 A DD29143986 A DD 29143986A DD 250201 B5 DD250201 B5 DD 250201B5
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Hartwig Dipl-Ing Abel
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Jochen Dipl-Phys Wander
Manfred Dr-Ing Gerngross
Walerie Dipl-Phys Lobanowitsch
Egbert Dipl-Ing Liskow
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Energiewerke Nord Gmbh
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Description

erfindungsgemäß als Startimpuls für die Aufzeichnungs- oder Zeitmeßeinrichtung genutzt. Da der Motor von seiner Bestimmung her so arbeitet, daß bei beabsichtigter Drehbewegung 3-Phasen-Drehstrom auf den Stator aufgeschaltet wird, induziert die Fallbewegung der Kassette über die Rotordrehung im Stator- und damit in jeder Stromversorgungsleitung des Motors-eine Wechselspannung. Deren Periode ist über die Übersetzung des Antriebsmotors definiert mit einer Höhenänderung der Regelkassette verbunden und ihre Frequenz ist ebenso definiert mit der Momentangeschwindigkeit verknüpft.used according to the invention as a start pulse for the recording or Zeitmeßeinrichtung. Since the motor operates by its design so that 3-phase three-phase current is applied to the stator at the intended rotational movement, the falling movement of the cassette via the rotor rotation induced in the stator and thus in each power supply line of the motor-an AC voltage. Their period is defined via the translation of the drive motor defined with a change in height of the control cassette and their frequency is also defined as linked to the instantaneous speed.

Erfindungsgemäß werden diese Induktionsspannung erfaßt und die einzelnen Nulldurchgänge der Spannung mit Zeitmarken versehen.According to the invention, this induction voltage is detected and provided the individual zero crossings of the voltage with time stamps.

Die Gesamtfallzeit wird durch Ermittlung der Zeit für so viele Nulldurchgänge der Spannung bestimmt, wie es der Fallstrecke des Regelelementes entspricht.The total fall time is determined by determining the time for as many zero crossings of the voltage as corresponds to the fall distance of the control element.

Zur Bewertung des Fallvorganges werden jeder Nummer eines Nulldurchganges der induzierten Spannung die entsprechenden Fallwegstrecken zugeordnet und den Zeitmarken gegenübergestellt, so daß man den Weg-Zeit-Verlauf des Falles erhält bzw. wird aus der Zeitdifferenz zwischen zwei Nulldurchgängen und der damit korrespondierenden festen Wegstrecke auf bekannte Weise die Momentangeschwindigkeit ermittelt und diese den entsprechenden Fallwegstrecken gegenübergestellt, so daß man den Geschwindigkeits-Weg-Verlauf des Falles erhält.In order to evaluate the case, each number of a zero crossing of the induced voltage associated with the corresponding Fallwegstrecken and the timestamps are compared, so that one obtains the path-time course of the case or from the time difference between two zero crossings and the corresponding fixed distance to known Determines the instantaneous speed and this faced the corresponding Fallwegstrecken, so as to obtain the speed-travel course of the case.

Die Beurteilung des Falles erfolgt insbesondere anhand des Geschwindigkeits-Weg-Verlaufes und der Gesamtfallzeit, indem Störungen im Fall durch starkes Einsenken der Geschwindigkeit an den gesuchten Schleifstellen direkt aus dem Diagramm abgelesen werden können.The assessment of the case is carried out in particular on the basis of the speed-distance curve and the total time of the fall, in that disturbances in the case can be read directly from the diagram by greatly reducing the speed at the desired grinding points.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Abbildung zeigen dieThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the attached figure show the

Fig. 1: den Zeitverlauf der induzierten SpannungFig. 1: the time course of the induced voltage

Fig. 2: ein Muster der aufzustellenden TabelleFig. 2: a pattern of the table to be set up

Fig.3: drei Beispiele von Geschwindigkeits-Weg-Diagrammen, wobei die Fig. 3a den Soll-Verlauf, Fig.3b zu große Fallzeit infolge zu geringer Fallgeschwindigkeit und Fig.3c zu große Fallzeit infolge von Klemmen des Regelementes bei der Höhenkoordinate lk darstellen.3 shows three examples of speed-distance diagrams, wherein FIG. 3a shows the desired course, FIG. 3b too large a fall time due to a too low falling speed and FIG. 3c a too large a fall time due to terminals of the control element at the height coordinate I k represent.

Kernreaktoren haben als Havarieschutz u. a. über ein schnelles Einfahren von Absorberstäben (Regelelementen) in die Spaltzone,Nuclear reactors have as accidental protection u. a. via a fast retraction of absorber rods (control elements) into the splitting zone,

i. a. durch Fallen infolge ihres Eigengewichtes, die Möglichkeit, die im Reaktor stattfindende Kettenreaktion abzuschalten. Die dabei einzuhaltenden Fallzeiten sind in einem gewissen Intervall vorgeschrieben, damit der Reaktor schnell genug ausgeschaltet wird aber auch Beschädigungen durch zu schnelles Fallen vermieden werden.i. a. by falling due to their own weight, the ability to shut down the chain reaction taking place in the reactor. The case times to be observed are prescribed at a certain interval so that the reactor is switched off quickly enough, but also damage due to falling too fast is avoided.

Bei älteren Regelelementkonstruktionen wird ein Abfallen dadurch erreicht, daß die mechanische Verbindung zwischen Regelelementantrieb und Zahnstange des Regelelementes durch Ausklinken des Zahnstangenritzels gelöst wird, so daß das Regelelement fallen kann.In older control element designs, a drop is achieved in that the mechanical connection between the control element drive and the rack of the control element is released by notching the rack pinion, so that the control element can fall.

Neuere Konstruktionen haben ein einfacheres Getriebe und lassen ein Fallen der Regelelemente dadurch zu, daß die am Stator des - mit einem Dauermagneten als Rotor versehenen - Motors des Regelelementantriebes anliegende Gleichspannung (Haltespannung) abgeschaltet wird. Dadurch bricht das im Stator aufgebaute Magnetfeld, das den Rotor standardmäßig am Drehen hindert, zusammen und der Rotor kann sich frei bewegen, so daß er im Leerlauf ist und über das infolge seines Gewichtes fallende Regelelement durchgedreht wird.Newer designs have a simpler gear and allow falling of the control elements by the fact that at the stator of - provided with a permanent magnet rotor - motor of the control element drive applied DC voltage (holding voltage) is switched off. As a result, the magnetic field built up in the stator, which prevents the rotor from rotating by default, collapses and the rotor can move freely, so that it is idling and is turned over by the falling due to its weight control element.

Zur Erläuterung muß ergänzt werden, daß eine definierte Positionsänderung des Regelelementes dadurch erreicht wird, daß der Stator nicht mit Gleich- sondern mit Drehstrom beschickt wird, der Rotor diesem Drehfeld folgt und das Getriebe des Regelelementantriebes die Drehbewegung in eine Höhenpositionsänderung des Regelelementes umsetzt.To explain must be added that a defined change in position of the control element is achieved in that the stator is not charged with DC but with three-phase current, the rotor follows this rotating field and the transmission of the control element drive converts the rotational movement in a height position change of the control element.

Soweit zur Konstruktion der Regelelementantriebe. Für die Bewertung von Regelelementen sind nun zwei Eigenschaften bedeutend: die Fallzeit des Regelelementes und sein Geschwindigkeits-Weg-Diagramm beim Fall.As far as the construction of the control element drives. For the evaluation of rule elements, two properties are significant: the fall time of the rule element and its velocity path diagram in the case.

Diese beiden Eigenschaften lassen sich wie folgt bestimmen: Da das Fallen des Regelelementes ein Abschalten der Haltespannung am Stator des Motors des Regelelementantriebes einleitet, wird durch das Abschalten ein Registriervorgang gestartet, indem z. B. die Spannung fortlaufend beobachtet wird.These two properties can be determined as follows: Since the falling of the control element initiates a shutdown of the holding voltage on the stator of the motor of the control element drive, a registration process is started by switching off by z. B. the voltage is continuously monitored.

Da das Regelelement über das Getriebe starr mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist, läßt sich einerseits jeder Rotordrehung des Motors ein definiertes Wegstück der Höhenänderung zuordnen, andererseits bewirkt der drehende Rotor aber auch, daß der Antriebsmotor als Generator arbeitet, so daß im Stator des Motors 3-Phasen-Drehstrom induziert wird, dessen einzelne Phasen jeweils für sich als Wechselspannung abgegriffen werden können (Fig. 1), wobei eine Periode der Wechselspannung einer Umdrehung des Rotors und damit dem definierten Wegstück entsprechen.Since the control element is rigidly coupled to the drive motor via the gearbox, on the one hand each rotor rotation of the motor can be assigned a defined distance of the height change, on the other hand causes the rotating rotor but that the drive motor operates as a generator, so that in the stator of the motor 3- Phase three-phase current is induced, the individual phases can be tapped for each other as AC voltage (Fig. 1), wherein a period of the AC voltage correspond to one revolution of the rotor and thus the defined path.

Während des gestarteten Registriervorganges sind nun jeder Periode der induzierten Wechselspannung, die über Nulldurchgangsbestimmung der Wechselspannung ermittelt wird, in Form einer Tabelle (s. Fig. 2) die Zeiten zuzuordnen, die seit dem Abschalten der Haltespannung vergangen sind. Den einzelnen Nulldurchgängen sind dann die ihnen entsprechenden Regelelementfallstrecken zuzuordnen und gemäß der bekannten physikalischen BeziehungDuring the started registration process, each period of the induced alternating voltage, which is determined via the zero-crossing determination of the alternating voltage, is now assigned in the form of a table (see Fig. 2) the times which have elapsed since the holding voltage was switched off. The individual zero crossings are then assigned to them corresponding Regelelementfallstrecken and according to the known physical relationship

ν = ΔΙ/Δΐν = ΔΙ / Δΐ

die Momentangeschwindigkeiten v, wobei ΔΙ die Wegstrecke des Regelelementes von Nulldurchgang zu Nulldurchgang und At die dazu gemessene Zeit darstellen.the instantaneous speeds v, where ΔΙ represent the path of the control element from zero crossing to zero crossing and At the time measured for this.

Aus dieser Tabelle läßt sich anschließend in einfacher Weise die Fallzeit als die Zeit entnehmen, bei der die zurückgelegte Wegstrecke 1 der Soll-Fallstrecke ls des Regelelementes entspricht.From this table can then be taken in a simple manner, the fall time as the time at which the distance covered 1 corresponds to the target fall distance l s of the control element.

Das Geschwindigkeits-Weg-Diagramm wird so ermittelt, daß die zurückgelegte Wegstrecke 1 als Abszisse und die Momentangeschwindigkeit ν als Ordinate aufgetragen werden.The speed-distance diagram is determined such that the distance traveled 1 is plotted as abscissa and the instantaneous velocity ν as ordinate.

Aus dem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm läßt sich u.a. ermitteln, ob der Fall des Regelelementes ordnungsgemäß (Fig.3a) verläuft, ob die Geschwindigkeit z. B. zu klein ist (Fig. 3 b), was zu einer zu großen Fallzeit führt, oder ob die Fallzeit deshalb zu groß ist, weil das Regelelement infolge von Verklemmen bei der Höhenkoordinate lk (Fig. 3 c) lokal eine zu kleine Geschwindigkeit hat.Among other things, it can be determined from the speed-distance diagram whether the case of the control element is running properly (FIG. 3a), whether the speed z. B. too small (Fig. 3 b), which leads to an excessive case time, or whether the falling time is too large, because the control element as a result of jamming at the height coordinate l k (Fig. 3 c) locally too small Speed has.

Dementsprechend kann der Fachmann gegebenenfalls Maßnahmen zur Ursachenbeseitigung einleiten.Accordingly, the person skilled in the art may initiate measures for remedying the causes if necessary.

Claims (1)

Verfahren zum Bewerten der Funktionsweise von Regelelementen von Kernreaktoren über die Ermittlung der Fallzeit sowie der Fallgeschwindigkeit dieser Regelelemente, gekennzeichnet dadurch, daß zur Ermittlung der Fallzeit und der Fallgeschwindigkeit die sich durch Fallbewegung der Regelelemente am Stator des Motors der Regelelemente ausbildende Induktionsspannung verwendet wird, wobei mit dem Abschalten der Haltespannung der Registriervorgang eingeleitet wird und dabei dann jeder Periode der induzierten Wechselspannung, die über eine Nulldurchgangsbestimmung der Wechselspannung ermittelt wird, die Zeiten zuzuordnen sind, die seit dem Abschalten der Haltespannung vergangen sind, danach werden den einzelnen Nulldurchgängen die ihnen entsprechenden Regelelementfallstrecken zugeordnet und in bekannter Weise die Momentangeschwindigkeit bestimmt, abschließend werden aus den einzelnen Fallzeiten sowie den einzelnen Momentangeschwindigkeiten die Gesamtfallzeit sowie der Geschwindigkeitsverlauf ermittelt und zum Bewerten der Funktionsweise der Regelelemente verwendet, wobei der Registriervorgang nach Durchlauf einer bestimmten Anzahl von Nulldurchgängen, die der zu fallenden Wegstrecke der Regelelemente entspricht, beendet wird.Method for evaluating the operation of control elements of nuclear reactors on the determination of the falling time and the falling speed of these control elements, characterized in that is used to determine the falling time and the falling speed which is formed by falling movement of the control elements on the stator of the motor of the control elements induction voltage, with the switching off of the holding voltage of the registration process is initiated and then each period of the induced AC voltage, which is determined via a zero crossing determination of the AC voltage, the times are assigned, which have elapsed since the stop voltage, then the individual zero crossings are assigned to them corresponding Regelelementfallstrecken and determines the instantaneous speed in a known manner, finally from the individual case times and the individual instantaneous speeds, the total case time and the Geschwindigkeitsverl ascertained and used for evaluating the operation of the control elements, wherein the registration process after passing a certain number of zero crossings, which corresponds to the falling distance of the control elements, is terminated. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung der Funktionsweise von Regelelementen von Kernreaktoren durch Messung ihrer Fallzeit und -geschwindigkeit.The invention relates to a method for evaluating the operation of control elements of nuclear reactors by measuring their fall time and speed. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Aus dem Stand der Technik ist bekannt, daß der gesamte Fahrbereich von Regelkassetten mit einer Vielzahl von Transformatoren versehen ist und ein mit der zu bewegenden Kassette gekoppelter Kern die Induktivität der jeweils nächsten Spule oder Spulen ändert und der Transformator mit geänderter Induktivität die Position der Kassette signalisiert (DD-PS 118327). Diese Art der Positionsbestimmung ist relativ grob, so daß Kassettenfallzeiten nur stark fehlerbehaftet bestimmt werden können. Darüber hinaus ist aus dem DD-WP 131 201 bekannt, die Höhenstellung der Regelelemente über eine magnet-induktive Geberanordnung zu ermitteln sowie die Verfahrzeiten-bzw. Fallzeiten dieser Regelelemente zwischen verschiedenen Höhenpositionen zu messen. Diese Verfahrensweise ist ebenfalls auf Grund der groben und relativ trägen Ermittlung der Höhenposition mit großen Fehlern behaftet.It is known from the prior art that the entire driving range of control cassettes is provided with a plurality of transformers and a core coupled to the cassette to be moved changes the inductance of the next coil or coils and the transformer indicates the position of the cassette with a changed inductance (DD-PS 118327). This type of position determination is relatively coarse, so that cartridge case times can only be determined with high errors. In addition, it is known from DD-WP 131 201, to determine the height position of the control elements via a magneto-inductive encoder arrangement and the movement times or. Fall times of these control elements between different height positions to measure. This procedure is also subject to large errors due to the coarse and relatively sluggish determination of the height position. Genauere Verfahren zur Bestimmung der Fallzeiten von Regelkassetten, die den durch den Fall verursachten Körperschall zum Starten und Stoppen von Zeitmeßeinrichtungen ausnutzen, sind nach DD-PS 214020 und DD-WP G 21 C / 2767045 bekannt. Nachteilig an diesen Verfahren ist, daß sie nur die Bestimmung der Gesamtfallzeit der Kassetten zulassen, jedoch über die Art des Fallens-z. B. in Form von Geschwindigkeitsverläufen-keine Aussagen gestatten. Darüber hinaus ist es aus der DE-OS 2102 565 bekannt, den Steuerstab innerhalb einer Gesamtinduktivität zu bewegen. Die dann durch die Positionsänderung des Stabes hervorgerufene Impedanzänderung der mit Wechselstrom beauflagten Induktivität dient dann zur Anzeige der Regelstabstellung. In Weiterführung dieser technischen Lösung wird in der DE-OS 2242951 eine Zweispulenanordnung verwendet. Dabei wird durch die wechselstromdurchflossene Primärspule eine Sekundärspule induktiv erregt. Die induktive Kopplung der beiden konzentrisch angeordneten Spulen wird durch die Steuerabstellung in Richtung Axialausdehnung der inneren Spule bestimmt und beeinflußt. Die an der zweiten Spule induktiv erzeugte Wechselspannung wird gleichgerichtet und dient dann zur Stellungsanzeige des Regelstabes.More precise methods for determining the falling times of control cassettes, which exploit the structure-borne noise caused by the case for starting and stopping Zeitmeßeinrichtungen are known from DD-PS 214020 and DD-WP G 21 C / 2767045. A disadvantage of this method is that they allow only the determination of the total case time of the cassettes, but on the nature of falling-z. B. in the form of speed gradients-no statements allow. Moreover, it is known from DE-OS 2102 565 to move the control rod within a Gesamtinduktivität. The then caused by the change in position of the rod impedance change of the superimposed with alternating inductance then serves to display the control rod position. In continuation of this technical solution, a two-coil arrangement is used in DE-OS 2242951. In this case, a secondary coil is inductively excited by the AC-carrying primary coil. The inductive coupling of the two concentrically arranged coils is determined and influenced by the tax deduction in the direction of axial expansion of the inner coil. The alternating voltage generated inductively on the second coil is rectified and then serves to position the control rod. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Reaktorsicherheit durch eine Überwachung des ordnungsgemäßen Funktionierens der Regelelemente von Kernreaktoren.The aim of the invention is to increase the safety of the reactor by monitoring the proper functioning of the control elements of nuclear reactors. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bewertung der Funktionsweise von Regelelementen von Kernreaktoren durch Messung ihrer Fallzeit und Fallgeschwindigkeitzu schaffen, um durch rechtzeitiges Erkennen von eventuell auftretenden Unregelmäßigkeiten die Reaktorsicherheit zu erhöhen.The invention has for its object to provide a method for evaluating the operation of control elements of nuclear reactors by measuring their fall time and falling speed to increase by timely detection of any irregularities occurring reactor safety. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vom Motor des Regelelementes die Motorspannung abgegriffen wird. Zur Reaktorabschaltung fahren die Regelkassetten im freien Fall in die Spaltzone des Reaktors ein, indem vom Motor des Regelelementes die Haltespannung abgeschaltet wird, so daß der aus einem Permanentmagneten bestehende Rotor des Motors kein Haltemagnetfeld des Stators mehr vorfindet und sich - infolge seiner starren Kopplung mit der Kassette entsprechend deren Abwärtsbewegung - ungehindert drehen kann. Dieses Abschalten der Haltespannung wirdAccording to the invention the object is achieved in that the motor voltage of the control element is tapped. For reactor shutdown, the control cassettes drive in free fall in the gap zone of the reactor by the holding voltage is switched off by the motor of the control element, so that the existing of a permanent magnet rotor of the motor no holding magnetic field of the stator finds more and - due to its rigid coupling with the Cassette according to their downward movement - can rotate freely. This switching off the holding voltage is
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