SE465896B

SE465896B - Arrangement for measuring play in a driving device nut in nuclear reactors

Info

Publication number: SE465896B
Application number: SE9001148A
Authority: SE
Inventors: L Axling
Original assignee: Asea Atom Ab
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1991-11-11
Also published as: FI98562B; FI911547A; SE9001148D0; FI98562C; SE9001148L; FI911547A0

Abstract

The invention relates to an arrangement for determining play between a driving nut 2 and a driving device screw 3 for a control rod in a nuclear reactor. The arrangement comprises a first sensor 6 for sensing the mechanical end position of the driving nut 2 for movement along the driving device screw 3. According to the invention, a cam wheel 28 with a number of cams around the circumference is arranged so as to rotate with the driving device screw 3 and act on a second inductive sensor 29. In this connection, each induced pulse corresponds to a certain angular rotation of the driving device screw 3. The second sensor 29 interacts with a pulse counter, and the first sensor 6 is arranged so as, when the driving nut 2 reaches its mechanical end position along the driving device screw 3, to give via a measurement member a starting signal for counting the number of pulses generated by the cam wheel 28 in the second sensor 29 on rotation of the cam wheel 28 with the driving device screw 3 from said end position to the point at which mechanical rotation of the driving device screw 3 stops. <IMAGE>

Description

"4e5 see 8 2 gående styrlist hindrar drivmuttern 2 från att rotera med drivdonsskruven 3. På drivmuttern 2 sitter också en magnet 5 som påverkar en mätsond 6 förenad med en Gauss-meter 7. Den på drivdonsflänsen 8 normalt monterade momentkopplingen med kuggväxel och motor har monterats bort och ersatts med en handdriven mätfixtur 9 med vev 10, gradskriva 11, visare 12 samt en låsskruv 13. "4e5 see 8 2 walking guide strip prevents the drive nut 2 from rotating with the drive screw 3. On the drive nut 2 there is also a magnet 5 which acts on a measuring probe 6 connected to a Gauss meter 7. The one normally mounted on the actuator flange 8 the torque clutch with gear and motor has been removed and replaced with a hand-driven measuring fixture 9 with crank 10, protractor 11, hands 12 and a locking screw 13.

Figur 2 visar mätfixturen 9 sedd underifrån och figur 3 en genomskärning av drivmuttern 2 med magneten 5, mätsonden 6 och Gauss-metern 7. Den slit- yta av grafit som avverkas betecknas med 14 och mutterglappet är avståndet mellan pilarna 15.Figure 2 shows the measuring fixture 9 seen from below and figure 3 a section of the drive nut 2 with the magnet 5, the measuring probe 6 and the Gauss meter 7. The wear surface of graphite that is felled is denoted by 14 and the nut gap is the distance between the arrows 15.

Mätningen av glappet gär så till att drivmuttern 2 manövreras till sitt nedre ändläge dvs då den vilar mot drivdonsflänsen 8. Detta läge indikeras pà Gauss-metern 7. I detta läge nollställes gradskivan ll, som är vridbar, och låses (se fig 2). Därefter fortsätts manövreringen med veven 10 tills mekaniskt stopp för vridrörelsen erhålles. Det gradtal som veven 10 vri- dits från Oo motsvarar glappet och kan avläsas på gradskrivan 11. Är glappet mer än gällande kassationsgräns skall drivmuttern 2 bytas.The measurement of the play makes the drive nut 2 maneuver to its own lower end position, ie when it rests against the actuator flange 8. This position is indicated on the Gauss meter 7. In this position, the protractor 11, which is rotatable, is reset, and locked (see Fig. 2). Then the operation is continued with the crank 10 until mechanical stop of the rotational movement is obtained. The degree to which the web 10 is twisted dits from Oo corresponds to the gap and can be read on the transcript 11. Is the gap more than the applicable disposal limit, the drive nut 2 must be replaced.

Hela denna mätoperation är mycket omfattande och dyrbar då inte bara själva motorhuset måste avlägsnas från drivdonsflänsen 8 utan också befintlig ändlägesindikering utdragas ur mätsondsröret innan mätsonden 6 kan sättas på plats. Detta skall dessutom ske i ett trångt utrymme innan- för betongskyddet och medför att, förutom att arbetet är besvärligt, servicepersonalen utsättes för viss strålning. Då antalet drivdon för en reaktor kan vara så stort som 150 st och t o m större är det lätt att inse att varje förbättring av den beskrivna metoden kan leda till stora bespar- ingar.This whole measuring operation is very extensive and expensive then not only the motor housing itself must be removed from the actuator flange 8 but also existing end position indication is extracted from the measuring probe tube before the measuring probe 6 can be put in place. This must also be done in a cramped space inside for the concrete protection and entails that, in addition to the work being difficult, service personnel are exposed to certain radiation. Then the number of actuators for one reactor can be as large as 150 pcs and even larger it is easy to see that any improvement of the described method can lead to large savings ingar.

Uppfinningen avser en anordning genom vilken hela mätförloppet för bestäm- mande av glapp mellan drivmutter och drivdonsskruv för en styrstav i en kärnreaktor väsentligt förenklas. Anordningen innefattar en första givare för avkännande av drivmutterns mekaniska ändläge för rörelse längs driv- donsskruven. Enligt uppfinningen har ett kamhjul med ett flertal kammar runt omkretsen anordnats att rotera med drivdonsskruven och påverka en andra induktiv givare varvid varje inducerad puls svarar mot en viss vin- kelvridning av drivdonsskruven. Antalet pulser registreras av en med den andra givaren samverkande pulsräknare. Då drivmuttern vid vridning av 3 465 896 drivdonsskruven når sitt mekaniska ändläge längs drivdonsskruven avger den första givaren startsignal för räkning av det antal pulser som genereras av kamhjulet i den induktiva givaren vid drivdonsskruvens vridning från detta ändläge fram till mekaniskt rotationsstopp för drivdonsskruven.The invention relates to a device through which the entire measuring process for determining gap between drive nut and actuator screw for a control rod in one nuclear reactor is significantly simplified. The device comprises a first sensor for sensing the mechanical end position of the drive nut for movement along the drive down screw. According to the invention, it has a cam wheel with a plurality of cams around the circumference is arranged to rotate with the actuator screw and actuate one other inductive sensors, each induced pulse corresponding to a certain gain. torque of the actuator screw. The number of pulses is registered by one with it second sensor cooperating heart rate monitor. Then the drive nut when turning off 3 465 896 the propeller screw reaches its mechanical end position along the propeller screw it delivers first sensor start signal for counting the number of pulses generated of the cam in the inductive sensor when turning the actuator screw from this end position up to the mechanical rotation stop of the actuator screw.

Antalet på så sätt räknade pulser svarar alltså mot en viss vridning av drivdonsskruven. Denna vridning är ett mått på glappet i muttern. Man kan också låta pulserna gå vidare till en mätomvandlare vilken direkt visar den vinkel drivdonsskruven vridits.The number of pulses calculated in this way thus corresponds to a certain rotation of drive screw. This rotation is a measure of the play in the nut. You can also let the pulses pass on to a measuring converter which directly shows the angle of the actuator screw turned.

Uppfinningen medger att mätning av glappet kan ske centralt i kontroll- rummet. Då varje drivdon permanent förses med dessa två extra givare behöver ej heller drivmotorn avlägsnas då kontroll av glappet skall ske.The invention allows the measurement of the play to take place centrally in the control the room. Then each actuator is permanently equipped with these two additional sensors the drive motor also does not need to be removed when checking the play.

Vidare ser man till att samma datainsamlingsenhet användes för alla driv- donen. Signalerna från varje enskilt drivdon inkopplas via en lämplig elektronisk växel i tur och ordning till datainsamlingsenheten. Mätresul- taten kan sedan lagras i en mätdator.Furthermore, it is ensured that the same data collection unit is used for all drives. donen. The signals from each individual drive are connected via a suitable one electronic exchange in turn to the data collection unit. Measurement results The data can then be stored in a measuring computer.

Uppfinningen förstås enklast med hänvisning till bifogade figurer 4-7 där fig 4 och 5 schematiskt visar drivdonens funktion, fig 6 givarnas inplace- ring i drivdonet och fig 7 ett elektriskt kopplingsschema för mätanord- ningen.The invention is most easily understood with reference to the accompanying figures 4-7 therein Figures 4 and 5 schematically show the function of the drive devices, Figure 6 shows the placement of the sensors. ring in the drive device and Fig. 7 is an electrical circuit diagram for measuring devices. ningen.

I figur 4 betecknar 16 reaktortanken. I denna är härden anordnad med bränslepatroner 17 och styrstavar 18. Dessa styrstavar 18 manövreras medelst drivdon som bl a består av drivdonshus 1 som via en drivdonsfläns 8 är förenad med en momentkoppling 19 och en kuggväxelmotor 20. Figur 5 visar hur drivmuttern 2 anordnats på drivdonsskruven 3 inuti drivdons- husets 1 styrrör 21. Drivdonsskruven 3 går ända upp till toppen inuti detta styrrör 21. Påträtt på drivdonsskruven 3 är ett kolvrör 22 som via en hylsa 23 för snabbstopp vilar på drivmuttern 2. Kolvröret 22 är upptill förenat med en styrstav 18. Hylsa 23 och drivmutter 2 är försedda med styrkutsar 4 som löper på ej visade styrlister och förhindrar hylsans 23 och drivmutterns 2 rotation med drivdonsskruven 3.In Figure 4, 16 denotes the reactor tank. In this the hearth is arranged with fuel assemblies 17 and control rods 18. These control rods 18 are operated by means of actuators which, among other things, consist of actuator housing 1 as via an actuator flange 8 is connected to a torque clutch 19 and a gear motor 20. Figure 5 shows how the drive nut 2 is arranged on the drive screw 3 inside the drive housing 1 guide tube 21. The drive screw 3 goes all the way up to the top inside this guide tube 21. Attached to the actuator screw 3 is a piston tube 22 which via a sleeve 23 for quick stop rests on the drive nut 2. The piston tube 22 is at the top connected to a guide rod 18. Sleeve 23 and drive nut 2 are provided with guide liners 4 which run on guide strips (not shown) and prevent the sleeve 23 and the rotation of the drive nut 2 with the drive screw 3.

I figur 6 har samma beteckningar som ovan använts. Figuren 6 visar dess- utom ett rör 24 för tungelement 25 avsedda för ändlägesindiktering. Tung- elementet 25 samverkar med magneten 5. Kontakterna i tungelementet 25 har '4e5 896 ' “ anordnats att sluta då drivmuttern 2 med magneten 5 när det i fig 6 visade nedre ändläget. Då kontakterna sluter öppnar en motorbrytare för kugg- växelmotorn 20 och denna stannar omedelbart. Strax nedanför tungelementet insättes nu enligt uppfinningen en första givare i form av en mätsond 6 som avkänner magnetflödet från magneten 5. Mätsonden 6 placeras så att den ' registrerar ett ökande flöde från magneten 5 ända tills drivmuttern 2 når botten i drivdonshuset 1 dvs det streckade läget. I figuren 6 visas driv- ~ muttern 2 i sitt normala ändläge dvs när tungelementet 25 just slutits och kuggväxelmotorn 20 stannat. Vid en mätcykel av glappet skall enligt upp- finningen kuggväxelmotorn 20 startas på nytt. Detta kan ske från centralt håll medelst en lämplig kontakt. Då motorn 20 startar börjar drivmuttern 2 gå nedåt och mätsonden 6 registrerar ett ökande magnetflöde. När drivmut- tern 2 avlastar emot botten i drivdonshuset 1 har den nått sitt mekaniska ändläge för rörelse längs drivdonsskruven 3. Samtidigt upphör den av mät- sonden 6 avkända ökningen av magnetflödet från magneten 5 eftersom denna ej längre närmar sig mätsonden 6. Detta förhållande registreras omgående av ett i en mätcentral 27 anordnat magnetflödesmätande organ medelst vil- ket mätsonden 6 kan sättas i förbindelse över en ledning 26. Detta mätor- gan avger därvid i sin tur en startsignal att glappmätningen skall börja till andra mätorgan som också anordnats i mätcentralen 27.In Figure 6, the same designations as above have been used. Figure 6 also shows except for a tube 24 for tongue elements 25 intended for end position indication. Heavy- the element 25 cooperates with the magnet 5. The contacts in the tongue element 25 have '4e5 896' “ arranged to stop then the drive nut 2 with the magnet 5 when it is shown in Fig. 6 lower end position. When the contacts close, a motor switch opens for the the gear motor 20 and it stops immediately. Just below the tongue element according to the invention, a first sensor is now inserted in the form of a measuring probe 6 which senses the magnetic flux from the magnet 5. The measuring probe 6 is positioned so that it registers an increasing flow from the magnet 5 until the drive nut 2 reaches bottom in the drive housing 1, ie the dashed position. Figure 6 shows the drive ~ the nut 2 in its normal end position, i.e. when the tongue element 25 has just been closed and the gear motor 20 has stopped. In the case of a measurement cycle of the play, according to the finning gear motor 20 is restarted. This can be done centrally hold by means of a suitable contact. When the motor 20 starts, the drive nut 2 starts go down and the measuring probe 6 registers an increasing magnetic flux. When propellant tern 2 unloads against the bottom of the drive housing 1 it has reached its mechanical end position for movement along the actuator screw 3. At the same time it ceases to measure the probe 6 sensed the increase of the magnetic flux from the magnet 5 because this no longer approaches the measuring probe 6. This condition is registered immediately of a magnetic flux measuring means arranged in a measuring center 27 by means of The measuring probe 6 can be connected via a line 26. This measuring device the gan then in turn emits a starting signal that the play of the play should begin to other measuring means which are also arranged in the measuring center 27.

I figur 6 har vidare på drivdonsskruvens axel anordnats ett kamhjul 28 och en andra induktiv givare 29. Kamhjulet 28 har i detta fall försetts med 72 kammar motsvarande en vridning av 50 per kam. Varje kam inducerar en puls i den induktiva givaren 29 och dessa pulser ledes vidare till en puls- räknare. I en möjlig utföringsform av uppfinningen erhåller denna puls- räknare order att starta räkna pulser från den första givarens mätorgan när drivmuttern 2 nått sitt mekaniska ändläge. Pulsräknaren räknar de pulser som induceras i den andra givaren 29 av kamhjulet 28 fram till mekaniskt rotationsstopp dvs då drivdonsskruven 3 ej kan rotera längre på grund av att drivmuttern 2 låser den mot drivdonshusets 1 botten. Eftersom varje puls motsvarar 50 vridning ger antalet pulser ett direkt mått på denna vridning dvs ett direkt mått på glappet i drivmuttern 2. fi* Tf För att ytterligare förenkla mätningen kan man låta pulserna gå vidare till en mätomvandlare för att där direkt omvandlas till en uppgift om storleken på den vinkel drivmuttern 2 vridits. 465 896 Alla dessa operationer kan utföras i en mätcentral 27 som ligger innanför det biologiska skyddet dvs betongskalet som schematiskt antydes med väggen . I mätcentralen kan från kontrollrummet den ena efter den andra givar- uppsättningen för de olika drivdonen inkopplas och glappet uppmätas och mätvärdet vidaresändas till en mätdator 31 i kontrollrummet. I mätdatorn kan sedan mätvärdena lagras och granskas.In Figure 6, a cam wheel 28 and further are arranged on the shaft of the actuator screw a second inductive sensor 29. The cam 28 in this case is provided with 72 combs corresponding to a rotation of 50 per comb. Each comb induces a pulse in the inductive sensor 29 and these pulses are passed on to a pulse counter. In a possible embodiment of the invention, this pulse counter orders to start counting pulses from the first sensor measuring means when the drive nut 2 has reached its mechanical end position. The heart rate monitor counts them pulses induced in the second sensor 29 by the gear 28 up to mechanical rotation stop, ie when the drive screw 3 can no longer rotate due to the fact that the drive nut 2 locks it against the bottom of the drive housing 1. Since each pulse corresponds to 50 rotations, the number of pulses gives a direct measure of this rotation, ie a direct measure of the play in the drive nut 2. fi * Tf To further simplify the measurement, you can let the pulses go on to a measuring converter to be directly converted to a data on the size of the angle of the drive nut 2 turned. 465 896 All these operations can be performed in a measuring center 27 located inside the biological protection, ie the concrete shell which is schematically indicated by the wall . In the measuring center, from the control room, one sensor after the other the set for the different drives is engaged and the play is measured and the measured value is forwarded to a measuring computer 31 in the control room. In the measuring computer the measured values can then be stored and reviewed.

Efter varje mätning måste drivdonet återföras till det normala (läget) för drift. Det bör vidare noteras att då mätmetoden kräver att berörd styrstav helt utdrages måste alla villkor gällande säkerställd härd uppfyllas innan mätning kan genomföras. Föreslagen mätmetod medför även att drivdonsindi- keringen med hjälp av kamhjulet 28 kan utvecklas så att upplösningen på en fullständig styrstavsmanövrering ökar från 1095 pulser mellan ändlägena för en styrstav, vilket är det antal pulser som erhålles via befintlig pulsindikerare 32 som ger tre pulser per varv för drivdonsskruven 3, till 26280 pulser som erhålles om pulstalet ökas till 72 pulser per varv.After each measurement, the drive must be returned to the normal (position) for Operation. It should also be noted that when the measuring method requires the affected control rod fully extracted, all conditions regarding secured core must be met before measurement can be performed. The proposed measurement method also means that the by means of the cam wheel 28 can be developed so that the resolution of a complete control rod operation increases from 1095 pulses between the end positions for a control rod, which is the number of pulses obtained via existing pulse indicator 32 which gives three pulses per revolution for the propeller screw 3, to 26280 pulses obtained if the pulse number is increased to 72 pulses per revolution.

I figur 7 som visar ett schematiskt kopplingsschema för mätanordningen betecknar 6 mätsonden för avkännande av magnetflöde från magneten 5. De övriga på de olika drivdonen anordnade givarna betecknas 6', 6", 6"' osv och har direkta linjer fram till den centrala mätenheten.Figure 7 which shows a schematic wiring diagram for the measuring device 6 denotes the measuring probe for sensing magnetic flux from the magnet 5. De the other sensors arranged on the various drives are designated 6 ', 6 ", 6"', etc. and has direct lines up to the central measuring unit.

Dessa linjer inkopplas en och en via en koaxialmultiplex 32 och en matris- kortväxel 34 till ett magnetflödeskännande mätorgan 35. Detta mätorgan 35 ger startsignal till datorn 36 att börja räkna inkommande pulser från pulsräknaren 37 då mätsonden 6 avkänner oförändrat magnetflöde från magne- ten 5. Dessa pulser erhålles från det ej visade kamhjulet 28 och den andra induktiva givaren 29 som står i förbindelse med pulsräknaren 37 över ett antal multiplexkort anordnade i en reläväxel 38. De övriga givarna på de olika drivdonen betecknas 29', 29", 29"' osv och har också direkta lin- jer fram till den centrala mätenheten. Dessa linjer kan på motsvarande sätt som linjerna från givarna 6 över reläväxeln 38 inkopplas till puls- räknaren 37.These lines are connected one by one via a coaxial multiplex 32 and a matrix short gear 34 to a magnetic flux sensing measuring means 35. This measuring means 35 provides a start signal to the computer 36 to start counting incoming pulses from the pulse counter 37 when the measuring probe 6 senses unchanged magnetic flux from the magnetic These pulses are obtained from the gear 28 (not shown) and the other inductive sensor 29 which communicates with the pulse counter 37 over a number of multiplex cards arranged in a relay gear 38. The other sensors on the various actuators are designated 29 ', 29 ", 29"', etc. and also have direct to the central measuring unit. These lines can be on the equivalent way that the lines from the sensors 6 over the relay gear 38 are connected to the pulse the counter 37.

Datorn 36 insamlar mätvärden från de olika drivdonsgivarna 6, 29 och sän- der dessa vidare via modemet 39, koaxialkabeln Ä0 och modemet 41 till mät- datorn 31 som är försedd med en hårddisk 42 och en plotter H3. I denna dator 31 som befinner sig i kontrollrummet kan mätvärdena sedan lagras.The computer 36 collects measured values from the various actuator sensors 6, 29 and sends further these via the modem 39, the coaxial cable Ä0 and the modem 41 to the measuring the computer 31 which is provided with a hard disk 42 and a plotter H3. In this computer 31 located in the control room, the measured values can then be stored.

Från kontrollrummet kan vidare signal sändas från datorn 31 till matris-From the control room, further signal can be sent from the computer 31 to the matrix

Claims

'4e5 896 2 6 short circuit 34 via modems 41 and 39 to connect a new line - ie new first sensor 6'. A similar signal is sent simultaneously to the relay switch 38 to connect the corresponding new second sensor 29 '. In this way, from the control room, all the actuators can be checked one by one with respect to the nut gap and the measurement results are stored in the measuring computer 31. PATENT REQUIREMENTS

Device for determining the clearance between drive nut (2) and drive screw (3) for a control rod (18) in a nuclear reactor, which device comprises a first sensor for sensing the mechanical end position of the drive nut (2) for movement along drive screw (3) characterized in that a cam wheel (28) with a plurality of cams around the circumference is arranged to rotate with the drive screw and actuate a second, inductive sensor, each induced pulse corresponding to a certain angular rotation of the driver screw (3), which second sensor cooperates with a pulse counter, the first sensor being arranged that when the drive nut (2) reaches its mechanical end position along the drive screw (3) via a measuring means emits a start signal for counting the number of pulses generated by the cam wheel (28) in the second sensor (29) when the cam wheel (28) rotates with the actuator screw (3) from said end position to a mechanical stop of rotation of the actuator screw (3).

Device according to claim 1, characterized in that the number of the cam wheel (28) generated against the play corresponding pulses in a measuring converter is converted into an indication of the size of the angle of the drive screw (3) turned.