核电厂控制棒棒位测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种核电厂控制棒棒位测量系统，包括棒位探测器、数据采集柜和棒位逻辑柜；所述棒位探测器包括探测器套管、自感线圈和电连接器；自感线圈呈离散式布置在探测器套管上，各离散式自感线圈与电连接器连接，电连接器通过一组探测器电缆与数据采集柜连接，将探测电压信号输出给数据采集柜；数据采集柜和棒位逻辑柜根据探测电压信号确定控制棒棒位。本发明专利技术还公开了一种核电厂控制棒棒位测量方法。本发明专利技术控制棒棒位测量系统和测量方法采用基于电感自感式位移测量传感器的控制棒棒位测量技术，减少了探测器线圈的总数量，有效改善了探测器线圈的散热，并解决了探测器线圈连接焊点破坏导致整个棒位探测器棒位探测功能丧失的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核电
，尤其涉及一种核电厂控制棒棒位测量系统及测量方法。
技术介绍
控制棒是反应堆的核心部件之一，也是堆内唯一的可动部件，其运动位置直接影响反应堆的启动、功率运行及正常停堆等。在核电厂启动和功率运行期间，采用棒位探测器探测每束控制棒在反应堆堆芯内插入或提升时的位置，向操纵员提供所有控制棒在反应堆堆芯内的位置信息，将有助于反应堆的正常运行。大多数已公开反应堆中使用的控制棒棒位测量技术是基于角度式、超声式、电涡流式或电感式的测量传感器技术。角度式的控制棒棒位测量技术是根据测量自整机的角度信号转换为棒位信号；超声式的控制棒棒位测量技术是根据超声回波信号的延时得到棒位信号；电涡流式的控制棒棒位测量技术是将控制棒的垂直运动转换为水平方向运动后使用电涡流传感器测量距离，进而转换为棒位信号。基于以上类型传感器的棒位测量技术都需要比较复杂的机械结构，在很多堆型中的使用受到一定地限制，尤其是传统核电厂使用的模拟式核电站棒位控制系统已经不能满足当前核电厂对反应堆功率和温度的控制要求，且在网络通讯、数据管理方面已表现出一定的局限性，同时在可靠性、安全性方面也存在一定的隐患。因此，控制棒棒位探测器的研发方向更倾向于电感式测量传感技术。其中，互感式的控制棒棒位测量技术的原理是：初级线圈提供一个磁场，次级线圈感应初级线圈的磁场，产生电流；当控制棒通过线圈时，线圈的磁场发生变化，相应的电流也发生变化，这样就可以探测到控制棒棒位的变化。辅助线圈主要是对初级线圈的磁场两端进行修正。图1所示是一种已公开的控制棒棒位测量系统，其采用了基于电感互感式位移测量传感器的控制棒棒位测量技术。控制棒棒位测量系统的主要部件包括棒位探测器、探测器电缆和安全壳外测量柜，主要作用是测量控制棒的实际位置。棒位探测器包含初级线圈、次级线圈和辅助线圈，其中，次级线圈有31个，分为5组，每组线圈采用尾接尾、头接头的方式连接，其具体位置分布和绕线方式如图2所示。测量柜采集棒位探测器次级线圈送来的棒位信号，经编码处理生成实测棒位(5位葛莱码形式)送往处理柜，并向棒位探测器初级线圈提供励磁电流。但是，上述控制棒棒位测量系统至少存在以下缺陷：1)棒位探测器的5组次级线圈均采用尾接尾、头接头的方式连接，一旦其中任意一组次级线圈的连接点或焊点断开，整个棒位探测器的棒位探测功能就会丧失；2)探测器是位于压力容器外顶部的位置，此位置会受到高温、震动等很多不利因素的影响，探测器内部的线圈，特别是线圈与线圈的连接处，会经常因摩擦、震动而出现断裂或连接处断开的情形，这将导致该探测器无法探测控制棒的准确位置，不利于反应堆的安全运行。有鉴于此，确有必要提高一种能够解决上述问题的核电厂控制棒棒位测量系统及测量方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种功能可靠的核电厂控制棒棒位测量系统及测量方法，以减少探测器线圈的总数量，解决探测器线圈连接焊点破坏导致整个棒位探测器棒位探测功能丧失的问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种核电厂控制棒棒位测量系统，包括棒位探测器、数据采集柜和棒位逻辑柜；所述棒位探测器包括探测器套管、自感线圈和电连接器；自感线圈呈离散式布置在探测器套管上，各离散式自感线圈与电连接器连接，电连接器通过一组探测器电缆与数据采集柜连接；当控制棒上下运动时，其驱动杆贯穿不同的自感线圈，使得自感线圈中产生的感应电压发生变化，将各自感线圈在被贯穿和没有被贯穿两种状态下产生的不同感应电压作为探测电压信号，通过电连接器将探测电压信号输出给数据采集柜；数据采集柜和棒位逻辑柜根据探测电压信号确定控制棒棒位。作为本专利技术核电厂控制棒棒位测量系统的一种改进，还包括设于安全壳内的线圈故障探测器；线圈故障探测器探测并定位发生故障的自感线圈，棒位逻辑柜自动隔离故障线圈的对应信号再进行棒位逻辑运算确定控制棒棒位。作为本专利技术核电厂控制棒棒位测量系统的一种改进，每个棒位探测器的自感线圈数量为32个，除最顶部的自感线圈外，其他31个自感线圈均以8步的间隔布置在探测器套管上；当控制棒位于堆芯底部时，驱动杆只贯穿棒位探测器的最底部的一个自感线圈，棒位显示为0步；当控制棒被完全提升时，驱动杆贯穿除最顶部的一个自感线圈外的其他所有自感线圈，棒位显示为240步。作为本专利技术核电厂控制棒棒位测量系统的一种改进，所述最顶部的自感线圈与相邻线圈的距离大于8步，以保证在控制棒被完全提升时最顶部的自感线圈不被驱动杆贯穿。作为本专利技术核电厂控制棒棒位测量系统的一种改进，所述棒位探测器的自感线圈均由数据采集柜相应组的机柜统一供电。作为本专利技术核电厂控制棒棒位测量系统的一种改进，所述数据采集柜包括编码器和数据处理器；数据采集柜接收棒位探测器输出的探测电压信号，并对相邻自感线圈之间的探测电压信号进行处理后，将结果编成葛莱码，送往棒位逻辑柜。作为本专利技术核电厂控制棒棒位测量系统的一种改进，所述棒位逻辑柜接收数据采集柜输出的葛莱码，通过葛莱码与控制棒棒位之间的编码对应关系来对应确定控制棒棒位。作为本专利技术核电厂控制棒棒位测量系统的一种改进，所述棒位探测器和数据采集柜位于安全壳内，棒位逻辑柜位于安全壳外。为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种核电厂控制棒棒位测量方法，其采用基于电感自感式位移测量传感器的控制棒棒位测量技术；所述测量方法包括如下步骤：1)采集控制棒上下运动时离散布置的自感线圈的感应电压，并将感应电压作为探测电压信号；2)将采集到的探测电压信号依编码规则转换为数字信号；3)根据数字信号与控制棒棒位之间的编码对应关系表，确定控制棒的棒位。作为本专利技术核电厂控制棒棒位测量方法的一种改进，所述离散布置的自感线圈的数量为32个。作为本专利技术核电厂控制棒棒位测量方法的一种改进，所述步骤2)转换为的数字信号为葛莱码，步骤3)根据葛莱码与控制棒棒位之间的编码对应关系来对应确定控制棒棒位。作为本专利技术核电厂控制棒棒位测量方法的一种改进，所述步骤3)还包括探测线圈故障步骤；如果探测到有发生故障的自感线圈，则自动隔离该故障自感线圈的对应信号，再进行棒位逻辑运算；然后根据数字信号与控制棒棒位之间的编码对应关系表，确定控制棒的棒位。与现有技术相比，本专利技术控制棒棒位测量系统和测量方法采用基于电感自感式位移测量传感器的控制棒棒位测量技术，至少具有以下优点：1)取消了初级线圈和辅助线圈的设置，减少了探测器线圈的总数量，有效改善了探测器线圈的散热；2)由于32个自感线圈相互独立，当某一个自感线圈发生故障时，设置线圈故障探测器，若探测到该线圈故障，棒位逻辑柜的棒位探测逻辑将自动隔离故障线圈的对应信号进行棒位逻辑运算，因此不会完全丧失核电厂该束控制棒的棒位测量功能，进而提高核电厂的可靠性和安全性。附图说明下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术核电厂控制棒棒位测量系统、测量方法及其有益效果进行详细说明。图1为已公开控制棒棒位测量系统的结构示意图。图2为图1中控制棒棒位测量系统的次级线圈的位置分布和连接结构图。图3为本专利技术核电厂控制棒棒位测量系统的结构简图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核电厂控制棒棒位测量系统，包括棒位探测器、数据采集柜和棒位逻辑柜；其特征在于：所述棒位探测器包括探测器套管、自感线圈和电连接器；自感线圈呈离散式布置在探测器套管上，各离散式自感线圈与电连接器连接，电连接器通过一组探测器电缆与数据采集柜连接；当控制棒上下运动时，其驱动杆贯穿不同的自感线圈，使得自感线圈中产生的感应电压发生变化，将各自感线圈在被贯穿和没有被贯穿两种状态下产生的不同感应电压作为探测电压信号，通过电连接器将探测电压信号输出给数据采集柜；数据采集柜和棒位逻辑柜根据探测电压信号确定控制棒棒位。

【技术特征摘要】
1.一种核电厂控制棒棒位测量系统，包括棒位探测器、数据采集柜和棒位逻辑柜；其特征在于：所述棒位探测器包括探测器套管、自感线圈和电连接器；自感线圈呈离散式布置在探测器套管上，各离散式自感线圈与电连接器连接，电连接器通过一组探测器电缆与数据采集柜连接；当控制棒上下运动时，其驱动杆贯穿不同的自感线圈，使得自感线圈中产生的感应电压发生变化，将各自感线圈在被贯穿和没有被贯穿两种状态下产生的不同感应电压作为探测电压信号，通过电连接器将探测电压信号输出给数据采集柜；数据采集柜和棒位逻辑柜根据探测电压信号确定控制棒棒位。2.根据权利要求1所述的核电厂控制棒棒位测量系统，其特征在于：还包括设于安全壳内的线圈故障探测器；线圈故障探测器探测并定位发生故障的自感线圈，棒位逻辑柜自动隔离故障线圈的对应信号再进行棒位逻辑运算确定控制棒棒位。3.根据权利要求1所述的核电厂控制棒棒位测量系统，其特征在于：每个棒位探测器的自感线圈数量为32个，除最顶部的自感线圈外，其他31个自感线圈均以8步的间隔布置在探测器套管上；当控制棒位于堆芯底部时，驱动杆只贯穿棒位探测器的最底部的一个自感线圈，棒位显示为0步；当控制棒被完全提升时，驱动杆贯穿除最顶部的一个自感线圈外的其他所有自感线圈，棒位显示为240步。4.根据权利要求3所述的核电厂控制棒棒位测量系统，其特征在于：所述最顶部的自感线圈与相邻线圈的距离大于8步，以保证在控制棒被完全提升时最顶部的自感线圈不被驱动杆贯穿。5.根据权利要求1所述的核电厂控制棒棒位测量系统，其特征在于：所述棒位探测器的自感线圈均由数据采集柜相应组的机柜统一供电。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，苏宇，雷晴，贾宝峰，黄勇成，江辉，何国伟，史觊，刘东波，刘宝亭，
申请(专利权)人：中广核工程有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44