DE3224700C2 - - Google Patents
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- DE3224700C2 DE3224700C2 DE3224700A DE3224700A DE3224700C2 DE 3224700 C2 DE3224700 C2 DE 3224700C2 DE 3224700 A DE3224700 A DE 3224700A DE 3224700 A DE3224700 A DE 3224700A DE 3224700 C2 DE3224700 C2 DE 3224700C2
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
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- G21C19/02—Details of handling arrangements
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C13/00—Other constructional features or details
- B66C13/18—Control systems or devices
- B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C13/00—Other constructional features or details
- B66C13/18—Control systems or devices
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- Carriers, Traveling Bodies, And Overhead Traveling Cranes (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Lademaschine und ein
Verfahren der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2
angegebenen Art. Eine solche Lademaschine und ein sol
ches Verfahren sind aus der Zeitschrift "Nuclear
Engineering International", Juli 1981, Seiten 42 bis 44
bereits bekannt.
Das Bewegen von Brennelementbündeln zwischen Orten
in einem Sicherheitsgebäude eines Kernkraftwerkes erfolgt
häufig nach einem Netz- und Zeitplan, der die Länge der
Zeit festlegt, für die ein Kernkraftwerk nicht für die
Stromerzeugung zur Verfügung steht.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß die oben
beschriebene Bewegung von Brennelementbündeln das Entladen
und Nachladen des Kernreaktors sowie das erste Beladen des
selben mittels der Lademaschine oder aber die Bewegung von
Brennelementbündeln innerhalb der Reaktoranlage, die in
überhaupt keiner direkten Beziehung zum Laden oder Entladen
von Brennelementbündeln in dem Reaktor steht, beinhalten
kann.
Bislang wird Kernbrennstoff in Form von Brennelement
bündeln durch eine Bedienungsperson bewegt, die Steuer
einrichtungen in einem Führerstand in der Laufkatze einer
Lademaschine bzw. einer Brennelementtransportplattform
innerhalb des Sicherheitsgebäudes oder der Sicherheitshülle
einer Kernreaktoranlage manuell betätigt. Die Brennelement
transportplattform enthält eine zwei Schienen in dem Boden
des Sicherheitsgebäudes überspannende Brücke, die vorgenann
te Laufkatze und eine weiter unten erläuterte Hebezeug/
Greifer-Anordnung. Diese Anordnung hebt und hält das Brenn
elementbündel vor und während der Bewegung von einem Teil
der Anlage zu einem anderen.
Die Geschwindigkeit und die Vorhersagbarkeit der
Brennelementbewegung ändert sich verständlicherweise mit
der Geschicklichkeit der Bedienungsperson.
Lademaschinen sowie Verfahren zum Transport von
Brennelementen sind aus einer Reihe von Schriften bekannt.
So beschreiben die JP-52-137591 und die JP-53-76294
Brennelementaustauschsysteme, die den von einer automati
schen Sicherheitsüberprüfung ausgelösten Transport in
Inkrementen bei genauer Position der Brücke und der Lauf
katze zu vorgegebenen Bestimmungsorten lösen. Die
schrittweise Steuerung der Bewegung einer Anordnung ist
allgemein zudem beispielsweise im Hewlett-Packard Journal
1980, Seiten 11 bis 19, beschrieben.
Ferner ist es aus der JP-53-38892 und der JP-53-
40189 bekannt, die Bewegung der Brennelementtransport
vorrichtung anzuhalten, wenn eine Abweichung von einer
sicheren Bewegung festgestellt wird. Es werden jedoch
keine Positionsangaben zur Korrektursteuerung bestimmt,
zumal auch keine exakten Daten von Positionsabfühleinrich
tungen vorliegen. Auch wird kein automatisches periodisch
wiederholtes Korrektursteuerungsverfahren durchgeführt.
Darüber hinaus sind in der DE-AS 12 27 161 zwei in
gleicher Weise parallel arbeitende Antriebssysteme für das
Ausführen zweier Bewegungen in X- und Y-Richtung angegeben,
wobei für die Antriebssysteme eine einfache zweite digi
tale Steuereinrichtung, die einen Transport der Brenn
elementlademaschine innerhalb des Reaktorkernbereichs
überwacht, und für die Grobsteuerung eine analoge erste
Steuerung vorgesehen sind.
In der automatischen Lademaschine für Brennelemente,
die in "Nuclear Engineering International", (März 1981,
Seiten 23 und 24) beschrieben ist, nimmt ein Positions
detektor die jeweiligen X-, Y-, Z-Koordinaten der Brücke,
der Laufkatze und des Mastes auf, die angezeigt werden
und mit einem Rechner für Positionsmaßnahmen ausgewertet
werden. Der Rechner gibt jeweils die Abstandskoordinaten
zwischen Startpunkt und Zielpunkt des Transports an und
berechnet Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung. Bei
einem derartigen automatischen Transport sind zwar zu jeder
Zeit die X-, Y-, Z-Koordinaten der Brücke, der Laufkatze
und des Mastes bekannt, ihre Bewegung wird jedoch nicht
unabhängig kontrolliert und geregelt, so daß sich insbeson
dere beim Transport durch den den Naßschacht und das Brenn
elementbecken verbindenden Schacht Schwierigkeiten bei
seitlichen unkorrekten Bewegungen der Laufkatze und des
Mastes ergeben können. Außerdem unterliegt die Brücke, da
die Schienen, auf denen sie befestigt ist, weit auseinander
liegen, leicht einem Schräglauf, der durch das obengenannte
Verfahren nicht festgestellt wird, so daß es zum Anstoßen
der Brücke an die Reaktorsicherheitshülle kommen kann.
Die in der eingangs erwähnten Zeitschrift angegebene
Lademaschine weist zusätzlich zu den Vorrichtungen der
letztgenannten Schrift ein durch einen Rechner gesteuertes
Transport-Sicherheitssystem auf, welches einer Bedie
nungsperson die Lage der bewegten Teile bezüglich der
Sicherheitswände anzeigt und z. B. Bewegungen in X, Y-Richtung
verhindert, wenn die Lage der bewegten Teile in Z-Richtung
einen Grenzwert überschreitet, und umgekehrt, so daß die Ge
fahr einer Mastkollision mit den Sicherheitswänden herabge
setzt ist. Dieses Sicherheitssystem, die Abstände der beweg
lichen Elemente zu den Sicherheitswänden indirekt über den
Rechner aus den jeweils ermittelten Koordinaten der Elemente
durch Vergleich mit den Koordinaten der Sicherheitswände zu
ermitteln, beinhaltet jedoch keinerlei Maßnahmen, die die
Feststellung eines Schräglaufes gestatten würden. Die Si
cherheitsprüfungen werden für Brücke und Laufkatze völlig
unabhängig durchgeführt. Es wird die Bewegung von Brücke und
Laufkatze in jeweils eine feste Koordinatenrichtung (X-, Y-
oder Z-Richtung) zwar in Abhängigkeit der Sicherheitsprüfun
gen fortgesetzt oder unterbrochen. Jedoch wird keine Rich
tung angesteuert, die die tatsächliche, durch den Schräglauf
beeinflußte gegenseitige Position von Laufkatze und Brücke
berücksichtigen würde.
Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, eine Lademaschi
ne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 - bzw. ein Verfahren
zum Betrieb dieser Lademaschine nach Anspruch 2 - mit einer
Brücke größerer Abmessung und getrennten Brückenantrieben an
beiden Brückenenden zu schaffen, bei der bzw. bei dem das
Abdriften der Laufkatze durch ungleichen Lauf der Brücken
antriebe automatisch erfaßt und bei der Steuerung der Lauf
katze und des Greifers berücksichtigt wird.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt durch die
in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale.
Durch die erfindungsgemäßen Merkmale wird bei Schräglauf
der Brücke, bei der die Laufkatze sich nicht mehr in die
festgelegte X-Richtung bewegt, eine korrigierte Zielposi
tion angesteuert, die den Schräglauf berücksichtigt. Das
selbe gilt für die Brücke, wobei für Brücke und Laufkatze
jeweils deren gegenwärtige Positionen mit Hilfe von erfaß
ten Schräglaufdaten bestimmt werden.
Um Daten für den Schräglauf zu gewinnen, sind zwei
gesonderte Positionsmeßfühler an den Brückenenden vorgese
hen, aus deren Meßergebnissen jeweils Korrekturwerte für
die Zielpositionen berechnet werden. Da die Auswirkungen
des Schräglaufs nicht vorherbestimmt werden können, wird
dieser fortlaufend periodisch überprüft.
Durch die im Patentanspruch 2 angegebene Aufeinander
folge von Verfahrensschritten, in denen sowohl das Ausmaß
des Schräglaufs als auch die gegenwärtigen Positionsdaten
für die Laufkatze und den Greifer bestimmt werden, ist
sichergestellt, daß auch beim Ermitteln und Ansteuern der
korrigierten Zielkoordinaten der sichere Transport des an
der Laufkatze hängenden Greifers gewährleistet bleibt.
Die Lademaschine enthält neben den Positionsmeßfühlern
an den Brückenenden Positionsfühler, die an verschiedenen
Stellen der die Brücke, die Laufkatze und die Hebezeug/
Greifer-Anordnung aufweisenden Ladeplattform angeordnet
sind und zum Überwachen der Position der Laufkatze auf der
Brücke und der Höhe des Greifers, erfaßt durch die Umdrehun
gen der Seiltrommel einer Hebezeugwinde, dienen. Der Greifer
kann mit einem Brennelementbündel geladen werden, das mit
ihm gekuppelt wird oder entladen werden, wenn er an dem
Ende eines Teleskophebezeuges hängt, das an der über die
sem befindlichen Laufkatze angelenkt ist.
Die Positionsfühler für die Brücke und die Laufkatze
wirken optisch mit Reflektoren zusammen, die an anderer
Stelle in ausgewählten Bezugspositionen angeordnet sind.
Das Ausgangssignal jedes Positionsfühlers einschließlich
des Greiferpositionsfühlers liefert eine digitale Posi
tionsinformation. Diese Information wird durch einen Rech
ner verarbeitet, der Teil der gesamten Lademaschine ist.
Dadurch werden Steuersignale für mehrere Motoren er
zeugt, die unter anderem zum Positionieren der Brücke, der
Laufkatze und des Greifers dienen. Diese Signale werden
in Analogform umgewandelt, zu einer geeigneten Motorsteuer
einheit übertragen und in veränderter Form den Motoren
zugeführt, um die Position und die Geschwindigkeit der
Bewegung der Brücke, der Laufkatze und des Greifers zu
regeln.
Die Transportlademaschine stellt den Greifer auf eine
gewählte Transporthöhe ein, stellt fest, ob die gegenwärti
ge Position des Greifers und ein gewählter Bestimmungsort
in einem direkt zugänglichen Gebiet der Reaktoranlage lie
gen, bewegt den Greifer auf eine vorbestimmte Mittellinie
(falls es sich um kein direkt zugängliches Gebiet handelt),
bewegt die Brücke zu dem Bestimmungsort, bewegt die Lauf
katze zu dem Bestimmungsort und stellt den Greifer auf die
gewählte endgültige Höhe ein.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 das Innere eines Reaktorsicherheitsgebäudes,
das ein Reaktorbecken, einen den Reaktorkern enthaltenden
Druckbehälter und eine Lademaschine enthält,
Fig. 2 eine Darstellung der Laufkatze der Lade
maschine,
Fig. 3 und 4 Blockschaltbilder der Positionsab
fühl-, Prozeß- und Motorsteuereinheituntersysteme der
automatischen Lademaschine, und
Fig. 5 ein Diagramm, das zeigt, wie ein Schräglauf
berücksichtigt wird, wenn sich die Lademaschine zu ihrem
eingegebenen Bestimmungsort bewegt.
Fig. 1 zeigt ein Reaktorsicherheitsgebäude 2, das
einen Naßschacht 3, ein Brennelementbecken 4, welches
Gestelle 4′ zum Lagern von Brennelementbündeln aufweist,
und zwischen diesen einen durch eine Mittellinie C L in
der Mitte geteilten Kanal 5 enthält. Weiter ist eine Lade
maschine- bzw. Brennelementtransportplattform gezeigt,
die eine Brücke 7, eine Laufkatze 8 und einen Greifer 9
aufweist, welche ausführlicher in Fig. 2 dargestellt ist.
Der Greifer 9 ist am Ende eines Mastes 10 befestigt und
zum Heben und Transportieren von Brennstoffbündeln 11 be
stimmt, was im folgenden noch näher erläutert ist.
Der Naßschacht 3 enthält ein Druckgefäß 12, das einen
Reaktorkern 13 enthält. Der Kanal 5 ist mit nicht darge
stellten Gattern verschlossen, und während des Betriebs
ist der Naßschacht 3 trocken und enthält kein Wasser. Wäh
rend eines Stillstandes zum Transportieren von Brennelemen
ten zwischen dem Kern 13 und dem Brennelementbecken 4 ist
der Naßschacht 3 jedoch mit demineralisiertem, deionisier
tem Wasser gefüllt, welches das Betriebspersonal vor unzu
lässiger Strahlung abschirmt. Der Kanal 5 wird geöffnet,
indem die Verschlußgatter entfernt werden, und Wasser kann
dann frei zwischen dem Brennelementbecken 4 und dem Naß
schacht 3 fließen.
Brückenpositionsfühler 15′ und 15′′ wirken optisch mit
Reflektoren 16′ bzw. 16′′ zusammen, die an einer ausgewähl
ten Bezugswand des Sicherheitsgebäudes 2 befestigt sind.
Darüber hinaus ist ein einzelner Laufkatzenpositionsfüh
ler 17 gezeigt, der mit einem Reflektor 18 optisch zusam
menwirkt. Ein Greiferpositionsfühler 19, der in Fig. 2
innerhalb der Laufkatze 8 dargestellt ist, dient zum
Messen der vertikalen Höhe des Greifers 9 am unteren Ende
des Mastes 10. Zwei Brückenpositionsfühler sind erforder
lich, da ein Schräglauf oder eine Fehlausrichtung der
Brücke überwacht werden soll.
Die in Fig. 1 gezeigte Brücke ist ein robustes,
querverstrebtes Gebilde, das Endfahrgestelle 20 aufweist,
die durch obere Träger 21′ und untere Träger 21′′ mitein
ander verbunden sind. Ein Brückenmotor 22, der durch ein
Untersetzungsgetriebe 24 mit einer Antriebswelle 23 ge
eignet gekoppelt ist, treibt wenigstens eines der Räder 25
in jedem Endfahrgestell über weitere Untersetzungsgetrie
be 24′ und Verbindungswellen 23′ an. Die Räder 25 laufen
auf Schienen 26, die am Boden des Sicherheitsgebäudes 2
befestigt sind.
An der Brücke 7 sind eine obere und eine seitliche
Schiene 27 bzw. 28 (Fig. 2) geeignet befestigt, die die
Laufkatze 8 tragen, wenn diese sich auf Rädern 29 über
die Länge der Brücke 7 bewegt, wobei wenigstens eines
dieser Räder mit einem Laufkatzenmotor 30 über ein Unter
setzungsgetriebe 31 gekoppelt ist. Stattdessen kann die
Laufkatze 8 auf der Brücke zwischen den Trägern 21′ ge
lagert sein. Der Laufkatzenmotor 30 ist auf dem Boden
eines oberen Decks 32 der Laufkatze 8 befestigt. Das
untere Deck oder der Führerstand ist mit der Bezugszahl 33
bezeichnet. Zwei Prozeßsteuereinheitterminals 34, die
durch Kabel 35 verbunden sind, sind für das obere und das
untere Deck 32 bzw. 33 vorgesehen. Außerdem befindet sich
auf dem unteren Deck 33 eine Konsole 36, die verschiedene
Anzeigeeinrichtungen und Schalter einschließlich eines
weiter unten beschriebenen Betriebsartschalters 37 trägt.
Geeignete elektrische Verbindungen der Konsole 36 mit dem
Computersystem bestehen aus einem durch eine Röhre 39
geführten Kabel 38.
Auf einem Mitteldeck 40 der Laufkatze 8 sind ein Hebe
zeugmotor 41, ein Untersetzungsgetriebe 42, eine Seiltrom
mel 43, Seilscheiben 44, zwei Seile 45 und der Greifer
positionsfühler 19, der die Umdrehungen der Seiltrommel 43
mißt, befestigt. Der Mast 10 erstreckt sich durch eine Öff
nung 8′ in der äußeren Seite der Laufkatze 8 und unter
dieser abwärts in das darunter befindliche Wasser.
Die Brückenpositionsfühler 15′ und 15′′, die mit den
Reflektoren 16′ bzw. 16′′ zusammenwirken, bilden ein Posi
tionsabfühluntersystem 68. Darüber hinaus ist in diesem
Untersystem der Laufkatzenpositionsfühler 17 enthalten,
der mit dem Reflektor 18 zusammenwirkt. Außerdem ist der
Greiferpositionsfühler 19 gezeigt. Diese Positionsfühler
sind jeweils mit einer Stromversorgung 69 versehen, und das
Ausgangssignal jedes Positionsfühlers wird an eine Schnitt
stelle 70 angelegt. Die Schnittstellen 70 führen jeweils
über eine elektrische Verbindung 73 zu einem Rechner 71.
Ein vorgeschlagenes Greiferpositionsmeßinstrument 19
ist ein optischer Absolutpositionsdrehgeber. Der Drehge
ber ist neben der Seiltrommel 43 befestigt, wie es in
Fig. 2 gezeigt ist, und ist mit der Seiltrommelwelle durch
einen Kettenantrieb verbunden. Das Ausgangssignal des Dreh
gebers ist ein binär codiertes Dezimalsignal (BCD-Signal),
das dem Rechner 71 direkt zugeführt werden kann.
Der Rechner 71 enthält in der beschriebenen Ausfüh
rungsform vorzugsweise zwei Computer 75 (Typ HP 9825T).
Dadurch werden die rechtzeitige Verarbeitung der Informa
tion aus sämtlichen Positionsfühlern und eine ausreichende
Speichermöglichkeit, die den gesamten erwarteten Leistungs-
und Speicherbedarf deckt, gewährleistet. Das beinhaltet
die Datenhandhabung für eine Sicherheitskarte und eine
Suchtabelle zum Umwandeln von eingegebenen Positionscode
wörtern in Ortskoordinaten in einem X, Y-Koordinatensystem.
Eine solche Suchtabelle kann auf der Reaktorkernkarte ba
sieren, in der die Brennstoffbündel 11 mit ausgewählten
Nummern bezeichnet sind. Die Computer 75 sind miteinander
verbunden.
Die Eingangsbusse 73, die von dem Positionsabfühlunter
system 68 kommen, gehen in jedem Fall direkt zu einer ge
eigneten Schnittstelle 80. Die Brückenpositionsfühler 15′
und 15′′ teilen sich denselben Computer 75 und sind mit
diesem über dieselbe Schnittstelle 80 verbunden, welche
ein digitales Steuersignal S B abgibt. Die Schnittstellen
70, die von den Laufkatzen- und Greiferpositionsfühlern
17, 19 kommen, teilen sich ebenfalls einen Computer 75 und
sind mit gesonderten Schnittstellen 80 verbunden. Eine
Schnittstelle 80 liefert ein Steuersignal S T für das Lauf
katzenmotorsteueruntersystem, und die andere liefert ein
Steuersignal S H für das Hebezeugmotorsteueruntersystem in
Fig. 4, die ein verallgemeinertes Blockschaltbild eines
Motorsteueruntersystems zeigt.
Fig. 4 zeigt diese digitalen Steuersignale S B , S T und
S H , die jeweils unabhängig an einen Digital/Analog (D/A)-
Wandler 91 angelegt werden. Dieser ist über eine elektri
sche Verbindung mit dem Betriebsartschalter 37 verbunden,
der auf der Konsole 36 des Führerstands 33 angeordnet ist.
Der Schalter 37 gestattet das manuelle Schließen von Relais
(nicht dargestellt), die gestatten, daß geeignete Signale
aus der Prozeßsteuereinheit zu der Motorsteuereinheit 95
gelangen. Gleichzeitig öffnen andere Relais (ebenfalls
nicht dargestellt) an einem geeigneten manuellen Steuer
punkt 96, was zu einer vollautomatischen Steuerung führt.
Die verwendete Motorsteuereinheit 95 hängt von der Art
des verwendeten Motors ab. In der beschriebenen Ausfüh
rungsform wird der Hebezeugmotor 101 durch einen Motor
regler gesteuert, der aus einer Anlagenstromquelle 97
(460 V∼, 3 Phasen, 60 Hz) über einen Transformator 99 ge
speist wird, bei welchem es sich um einen dreiphasigen
Abwärtstransformator (60 Hz, 3 kVA 460/230 V∼) handelt.
Die entsprechende bevorzugte Hebezeugmotornennleistung
beträgt 1,47 kW (2 PS), was ihm ermöglicht, bei zu 454 kp
in Verbindung mit einem geeigneten Untersetzungs
getriebe anzuheben. Der Hebezeugmotor 101 arbeitet in einem
Drehzahlbereich von 0 bis 1750 U/min und hat eine Nenn
spannung von 240 V∼ und einen Nennstrom von 7,1 A.
Die Brücken- und Laufkatzenmotoren 101 (mit Nennlei
stungen von 1,1 kW (1,5 PS) bzw. 0,37 kW (0,5 PS) folgen
vorzugsweise einer regenerativen, einstellbaren Drehzahl
steuerung.
Fig. 5 zeigt in einer Ansicht von oben Lichtstrahlen 107,
die zu den Brückenreflektoren 16′ und 16′′ geleitet und von
diesen reflektiert werden. Die Brücke 7 ist eindimensional
als eine Linie zwischen den Brückenpositionsfühlern 15′ und
15′′ dargestellt. Die Laufkatze 8 wird durch eine beliebige
X, Y-Position dargestellt, wenn sie sich längs der Brücke 7
bewegt. Die Brücke 7 ist schräggestellt unter einem
Winkel R gezeigt, der durch ein Positionsmeßinstrument 15′
ermittelt wird, welches eine Strecke y₁ zu dem Reflektor 16′
mißt, der an dem Sicherheitsgebäude 2 befestigt ist, und
der andere Positionsfühler 15′′ mißt eine Strecke y₂ zu dem
Reflektor 16′′ der an einer anderen Stelle an dem Sicherheitge
bäude angebracht ist. Zu dieser Schrägstellung kann es beispiels
weise wegen Unregelmäßigkeiten in der Höhe und dem Abstand der
Schienen 26 kommen, auf denen sich die Brücke 7 bewegt. Die
Fühler 15′ und 15′′ senden zwar einen insbesondere vorwärts
gerichteten Lichtstrahl aus, jedes Lichtbündel ist jedoch
breit genug, damit ein ausreichender Teil des Lichtstrahls
seinen entsprechenden Reflektor 16′ bzw. 16′′ erreicht.
Wenn beide Brückenpositionsfühler 15′ und 15′′ benutzt wer
den, gelten die folgenden trigonometrischen Beziehungen:
b c = b + |y₁ - y₂| (a/b) (1)
für y₁ < y₂;
b c = b - |y₁ - y₂| (a/b) (2)
für y₂ < y₁; und
a c = (a) sec (R), (3)
wobei
aein eingegebener Laufkatzenbestimmungsort ist,bein eingegebener Brückenbestimmungsort ist,a c der korrigierte Laufkatzenbestimmungsort ist,b c der korrigierte Brückenbestimmungsort ist,dder Abstand zwischen den Brückenpositionsfühlern
ist,y₁die Position des Fühlers 15′ auf der Brücke ist,
y₂die Position des Fühlers 15′′ auf der Brücke ist,
sec (R)der Sekans des Schrägungswinkels R ist,
Rder Arcustangens von |y₁ - y₂| dividiert durch
d ist, und
| |den Absolutwert der Größe zwischen den Strichen
darstellt.
Die obigen Gleichungen (1)-(3) definieren den Prozeß des
automatischen Überführens des geladenen oder ungeladenen
Greifers 9 von einer gemessenen Position (x, y) zu einem
eingegebenen Bestimmungsort (a, b) unter Schräglaufbedingun
gen. Das beinhaltet das Bewegen der Brücke 7 zu dem Bestim
nungsort "b", bis der Positionsfühler 15′ den neuen Brücken
bestimmungsort "b c " erreicht. Das impliziert eine Korrektur
strecke e y für die Brücke, die zu "b" entweder addiert oder
davon subtrahiert wird. Diese Korrekturstrecke e y folgt der
Beziehung:
e y = ± |y₁ - y₂| (a/d) (4)
Es zeigt sich, daß, wenn y₁<y₂ gilt, e y positiv ist, wäh
rend, wenn y₂<y₁ gilt, e y negativ ist.
Nachdem die Brücke 7 den Bestimmungsort "b" erreicht hat
(und sich der mit dem Positionsfühler 15′ versehene Teil der
Brücke an dem neuen Bestimmungsort b c befindet), wird die Lauf
katze 8 beginnen, ihren Bestimmungsort "a" aufzusuchen. Wegen
der Schrägstellung der Brücke muß sich die Laufkatze 8 je
doch um eine zusätzliche Strecke e x über den Bestimmungsort
"a" hinaus bewegen, um den korrigierten Bestimmungsort "a c "
zu erreichen. Die zusätzliche Strecke e x ist gemäß einer Ana
lyse von Fig. 5 durch folgende Beziehung gegeben:
e x = (a) (sec (R) - 1) (5)
Das Motorsteuereinheituntersystem in Fig. 4 bewegt deshalb
die Laufkatze über eine zusätzliche Strecke e x gemäß der
Gleichung (5), damit der Bestimmungsort (a, b) tatsächlich
erreicht wird. Zum Bewegen der Brennelementladeplattform
zu einem Bestimmungsort (a, b) sollten im Rechner 71 vor
zugsweise die folgenden Funktionen und Bedingungen erfüllt
sein.
Es sollten Vorkehrungen getroffen werden, daß von
der Bedienungsperson zu Beginn eines Transportprogramms
ausgewählte Werte der Greiferfahrhöhe h t , der endgülti
gen Gefrierhöhe h f des Abstands d zwischen den Brücken
positionsfühlern 15′ und 15′′, ausgewählte Bestimmungsort
codewörter der Brücke 7 und der Laufkatze 8, eine Such
tabelle zum Umwandeln der eingegebenen Bestimmungsort
codewörter in Bestimmungsortkoordinaten (a, b) und eine
Sicherheitskarte eingegeben werden können, die Grenzen von
Gebieten angibt, welche vermieden werden müssen, um einen
Zusammenstoß mit den Seiten des Naßschachtes, den Seiten
des Brennelementbeckens und anderen Hindernissen zu ver
hindern. Der Rechner findet dann mit Hilfe der Suchtabelle Be
stimmungsortwerte (a, b) auf der Basis der ausgewählten
Brücken- und Laufkatzenbestimmungsortcodewörter, die am
Terminal 34 eingegeben worden sind.
Bei der anschließenden Bewegung des Greifers, der
Laufkatze und der Brücke ist es dann nicht nötig, die Lauf
katze 8 zu der Mittellinie C L zu bewegen, wenn der
Greifer 9 und der Bestimmungsort (a, b) in einem gemeinsa
men Gebiet liegen, d. h. auf derselben Seite des Kanals 5.
Eine entsprechende Entscheidung sollte vom Rechner getrof
fen werden.
In Unterprogrammen sollte festgestellt werden, ob die
Differenz zwischen tatsächlichen Positionen und eingege
benen Toleranzwerten in den zulässigen Bereich von vorgege
benen Toleranzen fällt. Wenn die Differenz nicht innerhalb
des erforderlichen Bereiches liegt, sollte das Programm
feststellen, ob Sicherheit besteht, wenn die jeweilige
Bewegung angesichts der jeweiligen und der einge
gebenen Sicherheitskarte erfolgt. Wenn die Sicherheit für
die Bewegung nicht gegeben ist, sollte das Programm an
halten und ansonsten mit der inkrementellen Bewegung zum
Zielort fortfahren.
Eine Subroutine sollte gewährleisten, daß der Greifer
seinen Bestimmungsort auf aperiodisch gedämpfte Weise
ohne Überschwingung oder Überdämpfung erreicht. Sämtliche
Bewegungen der Brücke 7 und der Laufkatze 8 können vorzugs
weise auf gleicher Weise durch dieselbe Subroutine gedämpft
werden.
Programme zur Steuerung der Brückenbewegung und der
Laufkatze, sollten Vorkehrungen zur Schräglaufkorrektur
enthalten. Weitere Subroutinen sollten auch die Sicher
heitsprüfung der korrigierten Zielpositionen (b c , a c ) für
Brücke und Laufkatze hinsichtlich der vorgegebenen Tole
ranzwerte überprüfen.
Der Brückenbestimmungsort sollte bei jedem Rechnerzyklus
erneut bestimmt werden. Das ist zweckmäßig, weil es nicht
möglich ist, die Auswirkung eines Schräglaufes, der durch
eine inkrementelle Bewegung der Brücke verursacht wird,
vorherzubestimmen. Der Schräglauf muß daher im Programm für
die Brückensteuerung ständig überwacht werden, während sich
die Brücke in Bewegung befindet.
Hingegen braucht ein neuer Laufkatzenbestimmungsort a c
nur einmal bestimmt zu werden, da der Schräglauf festliegt,
wenn die Brücke stationär bleibt. Die folgende Tabelle gibt
geeignete Toleranzwerte für die obigen Sicherheitsbestimmungen
an.
T x
6,4 mm für die Laufkatze
T
y
6,4 mm für die Brücke
T
z
50,8 mm für den Greifer
T
CL
50,8 mm für die Laufkatze hinsichtlich
der Bewegung auf der Mittellinie.
Die automatische Brennelementlademaschine kann bei
spielsweise folgendermaßen arbeiten:
Die Brücke 7 und die Laufkatze 8 beginnen an irgendeinem be
liebigen Ort, und der Greifer 9 befindet sich in einer belie
bigen Höhe. Die Bedienungsperson gibt die Bestimmungsortko
ordinaten an einem Terminal 34 ein und drückt die Betriebs
arttaste 37, die den automatischen Betrieb einleitet.
Danach sucht der Rechner 71 die Bestimmungsort
position, die der eingegebenen Bestimmungsortkoordinate ent
spricht. Gleichzeitig bestimmen die Positionsfühler 15′ und
15′′ den gegenwärtigen Ort der Brücke 7, der Laufkatze 8
und des Greifers 9.
Wenn die Anfangsposition der Brücke 7, der Laufkatze 8 und
des Greifers 9 und die Position des Bestimmungsortes dersel
ben auf einer gemeinsamen Seite des Kanals 5 liegen, wird
der Greifer 9 auf eine Fahrhöhe eingestellt, und die Brücke
7 und die Laufkatze 8 bewegen sich direkt zu der Position
des Bestimmungsortes. Bei der Ankunft an dem Bestimmungsort
bewegt sich der Greifer 9 in eine vorgewählte endgültige
Höhe. Wenn die gegenwärtige Position und der Bestimmungsort
nicht auf einer gemeinsamen Seite des Kanals 5 liegen, be
wegt sich die Laufkatze 8 zuerst zu der Mittellinie C L , um
den Kanal 5 zu passieren, und folgt dann den bereits erläu
terten Schritten.
Die Vorrichtung kann bei der Ausführung der oben beschrie
benen Folge entweder mit einem Brennelementbündel 11 geladen
oder entladen sein.
Claims (3)
1. Lademaschine zum automatischen Transport von Brennelemen
ten in der Sicherheitshülle eines Kernreaktors, aufweisend:
- A. eine auf weit voneinander beabstandeten Schienen (26) laufende Brücke (7), auf der eine Laufkatze (8) mit einem von dieser herabhängenden Brennelementgreifer (9) ange bracht ist,
- B. eine erste, zweite und dritte Positionsmeßeinrichtung (15′, 16′; 15′′, 16′′, 17, 18, 19) jeweils zur Feststellung der Position von Brücke, Laufkatze und Greifer in bezug auf die Sicherheitshülle,
- C. einen Rechner (71), der die festgestellten Positionen periodisch mit eingegebenen Zielpositionen vergleicht und prüft, ob die Vergleichsergebnisse in den Toleranzbereich für einen sicheren Transport fallen, und
- D. Antriebssteuervorrichtungen (95, 101) jeweils für die Brücke, die Laufkatze und den Greifer, denen die Ergebnisse des Rechners (71) zur Antriebssteuerung zugeführt werden,
dadurch gekennzeichnet,
- E. daß die erste Positionsmeßeinrichtung für die Brücke eine erste (15′, 15′′) und eine zweite (16′, 16′′) Posi tionsmeßfühlereinrichtung aufweist;
- F. daß diese erste Positionsmeßfühleinrichtung (15′, 15′′) an einem Ende und diese zweite Positionsmeßfühlereinrich tung (16′, 16′′) an dem entgegengesetzten Ende der Brücke (7) angebracht sind, jeweils eine direkte Meßverbindung zwischen Brücke und Sicherheitshülle herstellen und je weils Brückenpositionsangaben liefern; und
- G. daß der Rechner (71) Einrichtungen (75, 76) enthält, die aus den Meßergebnissen sämtlicher Positionsmeßeinrich tungen einen festgestellten Schräglauf der Brücke berück sichtigende korrigierte Zielpositionen (b c , a c ) berechnen, an welche die Brücke (7) und die Laufkatze (8) heranzu bewegen sind.
2. Verfahren zum Betrieb der Lademaschine
nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
die folgenden Schritte:
- a) Kombinieren der Angaben der ersten und zweiten Brücken positionsmeßfühlereinrichtungen (15′, 15′′, 16′, 16′′) für die Brücke (7) und Erzeugen von schräglaufkorrigierten Brücken positionsangaben bezüglich der Sicherheitshülle;
- b) Erstellen von Laufkatzenpositionsangaben, die die Position der Laufkatze (8) in bezug auf die Brücke (7) anzei gen;
- c) Erstellen von Greiferpositionsangaben, die die Posi tion des Greifers (9) in bezug auf die Laufkatze (8) anzeigen;
- d) Einstellen des Greifers (9) auf eine ausgewählte Transporthöhe;
- e) Bestimmen der gegenwärtigen Position der Brücke (7) und der Laufkatze (8) aus den Laufkatzenpositionsangaben und aus den schräglaufkorrigierten Brückenpositionsangaben;
- f) Vergleich dieser gegenwärtigen Position mit einer ausgewählten Zielposition und Bestimmen der Differenz;
- g) Feststellen, ob die Differenz in einen ausgewählten Toleranzbereich fällt;
- h) Bestimmen der Sicherheit der Bewegung;
- i) Heranbewegen der Laufkatze (8) auf eine Mittellinie (C L ) zum Transport durch den Kanal;
- j) Heranbewegen der Brücke (7) und der Laufkatze (8) um ein Inkrement näher zur Zielposition, wenn die Bewegung sicher ist; und
- k) Wiederholen der Schritte e) bis h) und j), bis die Differenz in den Toleranzbereich fällt.
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