[发明专利]一种控制棒位置精准测量方法

说明书

本发明公开了一种控制棒位置精准测量方法，包括以下步骤：捕捉控制棒动作信号；判断控制棒有动作时计算并记录每步动作后棒位探测器原边线圈电流、五组测量线圈电压及其修正值；自动判断全通道数据记录完成；记录结束后基于所记录的棒位探测器五组测量线圈电压修正数值进行测量模型计算；测量模型计算完成后以文件形式保存；自动运行测量模型，根据各组测量线圈感应电压信号进行控制棒位置精准测量。其有益效果在于：将棒位测量的分辨率由原来的8步提升至1步，大大提高了反应堆棒位测量准确度，不仅有利于反应堆操纵员对控制棒位置的精准把控，更有利于控制棒发生失步、滑步故障后的处理。

技术领域

本发明属于核电站控制棒位置测量技术领域，具体涉及一种控制棒位置精准测量方法。

背景技术

压水堆核电厂快速调节反应堆功率主要通过控制棒束的提升、下插来实现。棒束的提升、下插等控制操作由棒控系统指挥完成。然而，现有的棒控系统，其自身并未包含用于验证棒束控制命令是否已经正确执行的反馈机构。因此，需要设置棒位测量系统，通过棒位测量系统获得棒束实际位置、监视棒控系统的运行状况、完成控制棒束定位。

以秦山第二核电厂为例，其棒位测量系统核心设备包括33个棒位探测器，2个测量柜，1个处理柜和1个棒位显示屏(内含33个棒位显示模块)。棒位探测器位于安全壳内的反应堆顶部控制棒驱动机构之上，测量柜、分线柜位于电气厂房，处理柜位于连接厂房，棒位显示屏位于主控室。测量柜用于提供探测器原边线圈激磁电源，并对测量线圈感应电压信号进行整形，得到棒位格雷码信号，一方面送处理柜进行比较、处理，另一方面译成二进制码，经光电隔离后送主控室显示。

棒束控制组件及其驱动轴位于核反应堆高温高压环境中，对其位置的测量利用电磁感应原理，通过棒位探测器进行。现有的棒位探测器主要包括原边线圈、测量线圈、辅助线圈、线圈骨架、密封壳及外套管。

以秦山第二核电厂为例，棒位探测器全长为4006mm，内径154mm，外径300mm。原边线圈为一长螺线管，约2000匝，线径1.97mm，沿整个行程绕制。测量线圈和辅助线圈都是副边线圈，每个1700匝，宽2cm，线径0.23mm，与原边线圈共轴。原边线圈用于产生交变磁场，测量线圈用于形成棒位编码，辅助线圈用于原边电流调节。

驱动轴由磁性材料制造，而探测器密封壳、骨架、外套管以及探测器内的其他介质磁导率很低，这样测量线圈中有无驱动轴穿过感应出的电压相差很大，通过监测某一位置的测量线圈感应电压即可获知驱动轴顶端在其上面还是在其下面。只要设置足够数量的测量线圈，监测各线圈的感应电压信号，就可以大致确定驱动轴——控制棒的位置。

为了大致确定控制棒的位置，必须设置足够多数量的测量线圈。测量线圈的个数和间距要根据驱动轴行程的长度和希望达到的分辨率来确定。为了减少探测器与信号处理通道之间接线的数量，减少信号处理设备的数量，还必须对测量线圈进行分组。

以秦山第二核电厂为例，控制棒驱动轴每个机械步长度为15.875mm，全行程为228步。探测器分辨率为8步(127mm)，测量线圈31个，分成A、B、C、D、E五个组，整个测量行程为256机械步。测量线圈分组方式如下。

首先，如果在探测器测量行程的1/2高度处绕一测量线圈C1，通过监测其感应电压(有效值，以下同)V1，就可以得知棒位是在[0，128)区间还是[128，256)区间。

进一步，如果在1/4和3/4高度处绕制线圈C21、C22，通过监测C21的感应电压V21，就可以得知棒位是在[0，64)区间还是[64，128)区间；通过监测C22的感应电压V22，就可以得知棒位是在[128，192)区间还是[192，256)区间。

实际上，这三个线圈已经将整个测量行程分成长度相等的四个区间，通过监测这三个线圈的感应电压就可以得知棒位是在哪个区间；可以将感应电压高低和对应的棒位列成表1所示。

表1