压水堆核电站长棒控制数据采集系统技术方案

本实用新型专利技术是一种压水堆核电站长棒控制数据采集系统，采集压水堆控制棒驱动机构线圈的电流信号，外部被测电流信号通过电流电压转换组件转换为标准电压信号，转换后的信号通过PXI高速数据采集卡采集到PXI控制器，PXI控制器进行被测信号的数据采集和实时监控，采集到的所有历史数据通过网络通信UDP/FTP方式存储到作为网络数据服务器的磁盘阵列。本实用新型专利技术解决了两个棒控棒位系统的疑难问题，一、故障时刻反馈电流波形信息的采集记录分析；二、大大减少了开堆前冷热态试验的主线时间。本实用新型专利技术可以大大提高维修人员对于故障判断的准确性和快速性，从而在短时间内解决故障，对压水堆核电站的长期安全稳定运行提供了保证的同时经济效益也是非常明显。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于压水堆核电站领域，具体涉及到一种压水堆核电站控制棒长棒控制系统的一个新型数据采集辅助系统的设计。
技术介绍
如图1所示，压水堆控制棒驱动机构(以下简称CRDM)是反应堆控制系统和保护系统的关键部件之一，决定着反应堆的运行性能和安全。它是核反应堆压力容器内唯一的可动部件，其故障或性能退化可能导致失步、滑棒、提不起和卡棒事故，严重时将影响机组可用性和安全性。正常提升七个机械动作点，依次为:①提升衔铁吸合(固定抓钩带棒上升)，②活动抓钩抓入，③固定抓钩退出，④负荷传递至活动抓钩，⑤提升衔铁释放(固定抓钩不带棒下降)，⑥固定抓钩抓入，⑦活动抓钩退出。燃料棒最后由固定抓钩保持在被提升的位置。正常插入七个机械动作点，依次为:①活动抓钩抓入，②固定抓钩退出，③负荷传递(从固定抓钩落到活动抓钩)，④提升衔铁吸合(固定抓钩不带棒上升)，⑤固定抓钩抓入，⑥活动抓钩退出，⑦提升衔铁释放(固定抓钩带棒下降)。燃料棒最后由固定抓钩保持在下降而被插入的位置；—套CRDM对应着控制棒长棒控制系统中3套电流调节回路(分别对应提升、保持和传递电流)，正是通过如图2所示电流调节回路的输出电流来控制CRDM两幅抓钩动作，进而实现对控制棒的升降控制，调节反应堆的反应性。CRDM动作故障的原因可分为两个方面。一方面是驱动机构电气控制设备故障导致线圈电流波形异常，这可以通过监视线圈电流大小、纹波、过渡过程来确认。另一方面是驱动机构机械部件故障导致机构动作不正常，这种故障可能通过检查线圈电流波形上的动作点发现，也可能需等动作故障积累到一定程度导致控制棒位置故障后，通过监视控制棒位置才能发现。因此日常棒控故障检修中，故障时刻线圈电流反馈的信息是技术人员分析故障原因的重要手段。具体线圈电流反馈波形与机械动作点的对应关系如图3、图4所示。CRDM动作故障模式可以分为以下几种。(I)电流大小故障指CRDM电流控制回路故障导致输出电流与设定值有偏差。电流太大可能使线圈过热，电流太小可能使衔铁无法动作。监视电流大小必须结合通电指令时序进行，通电指令发出一定时间后检查输出电流是否达到要求值，允许偏差±5%。(2)电流过渡过程太长指电流上升沿、下降沿过于平缓，后果是衔铁动作点滞后，严重时使抓钩负荷传递出现问题，发生拉扯现象或滑棒现象，划伤驱动轴。(3)无动作点CRDM衔铁上升，磁隙闭合时，电感瞬时增大，使输出电流短时间下降，表现在线圈电流波形上是电流上升到一定程度后出现一个凹坑。如监视到电流上升段无凹坑则可确认相应抓钩未动作。(4)电流振荡为加快CRDM电流过渡过程，每个线圈都有一个带输出反馈的闭环电流调节回路。调节回路参数不合适将使输出电流产生振荡，使CRDM动作点出现混乱。(5)纹波大(缺相或各相不均衡)输出电流纹波大可能意味着调节回路出现了振荡或者三相半波整流中某一相出现了故障，其后果是动作点混乱，或是输出电流达不要目标值，甚至出现滑棒事故。(6)动作点衔接有问题移动一步需要7个动作，需要固定抓钩、活动抓钩、提升衔铁之间相互衔接，密切配合，稍有差错即可能出现拉扯、掉棒或升降失灵问题。对动作点衔接通过线圈电流波形变相进行检查。虽然电流反馈波形对故障的分析起到如此大的作用，但是传统的压水堆长棒控制系统中并未常备一种在线的电流反馈信息监测存储设备，当故障发生后，仅仅是通过在PLC控制系统中预设的常见的故障列表进行报警显示处理，很大一部分故障，仅仅留下了当时的报警记录，故障时刻最重要的线圈电流反馈信息却无法重现，给检修人员提供的可分析数据少之又少。虽然我们可以把接入如8841这样的数据存储记录仪作为辅助在线监测手段，但这样的记录仪往往在通道数上和数据存储容量上都远远达不到棒控系统的需求，而且这种手段只能作为在首次故障产生后，捕捉故障重现数据之用，无法做到故障时刻第一现场的数据记录功能。给长棒控制系统的故障分析检修带来了很大的麻烦，直接影响到了核电站的稳定安全运行。
技术实现思路
本技术的目的是为长棒控制系统添加一个不参与控制的数据采集辅助系统，负责所有电流反馈波形的采集，存储，判断，显示，分析等。本技术是一种压水堆核电站长棒控制数据采集系统，采集压水堆控制棒驱动机构线圈的电流信号，其中，包括:电流电压转换组件，PXI平台，磁盘阵列；PXI平台包括:PXI高速数据采集卡、PXI控制器；外部被测电流信号通过电流电压转换组件转换为标准电压信号，O?5VDC，转换后的信号通过PXI高速数据采集卡采集到PXI控制器，PXI控制器进行被测信号的数据采集和实时监控，采集到的所有历史数据通过网络通信UDP/FTP方式存储到作为网络数据服务器的磁盘阵列。如上所述的一种压水堆核电站长棒控制数据采集系统，其中:电流电压转换组件包括霍尔型的电流传感器，与测量压水堆控制棒驱动机构线圈的元件相同，并且与测量压水堆控制棒驱动机构线圈的元件同时测量线圈信号。本技术的有益技术效果在于:从根本上解决了两个棒控棒位系统的疑难问题，一、故障时刻反馈电流波形信息的采集记录分析；二、大大减少了开堆前冷热态试验的主线时间。通过对长棒控制系统主要参数进行实时的全天候监控，对控制棒驱动机构运行情况进行在线监测，为及时诊断故障，积累历史数据并分析性能变化趋势等提供了强有力的手段，特别是在故障诊断方面，实时的记录下棒控系统的主要参数使得可以在故障发生后，随时回放故障发生时刻的系统状态数据，可以大大提高维修人员对于故障判断的准确性和快速性，从而在短时间内解决故障。大修期间可以对落棒试验等冷热态试验进提供辅助，避免频繁接线，节省大量主线时间，减少了因拖延主线时间带来的大量经济损失。所以本技术对压水堆核电站的长期安全稳定运行提供了保证的同时经济效益也是非常明显。【附图说明】 图1控制棒驱动机构半剖示意图；图2长棒控制系统电流调节回路示意图；图3电流反馈波形与驱动机构机械动作点对应示意图(提升)；图4电流反馈波形与驱动机构机械动作点对应示意图(下降);图5棒控数据采集系统硬件组成示意图；图6棒控数据采集系统功能设计示意图。其中，I提升线圈，2活动抓钩线圈，3固定抓钩线圈，4驱动杆(燃料棒)，5提升磁极，6提升衔铁，7活动抓钩衔铁(闭合状态)，8固定抓钩磁极，9固定抓钩衔铁(打开状态)。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本技术进行进一步描述。实现本技术的方案是增加了一个数据采集机柜，此机柜引入所有棒束上百个通道的线圈电流反馈信号；棒控系统报警信号，棒动作，棒方向等信号；棒位探测器线圈感应电流信号；所有信号通过隔离转换卡件转换为采集平台所需要的电压信号，如图5所示为数据采集柜和棒控棒位系统的关系图。核心设备采用NI公司的PXI采集平台，配合NI的LABVIEW虚拟仪器开发套件、专用大数据量磁盘阵列，开发出了一套集波形实时检测、显示、存储；在线历当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压水堆核电站长棒控制数据采集系统，采集压水堆控制棒驱动机构线圈的电流信号，其特征在于，包括：电流电压转换组件，PXI平台，磁盘阵列；PXI平台包括：PXI高速数据采集卡、PXI控制器；外部被测电流信号通过电流电压转换组件转换为标准电压信号，0～5VDC，转换后的信号通过PXI高速数据采集卡采集到PXI控制器，PXI控制器进行被测信号的数据采集和实时监控，采集到的所有历史数据通过网络通信UDP/FTP方式存储到作为网络数据服务器的磁盘阵列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢才华，刘义初，汪兆强，黄程，邢璐辉，刘芳芳，
申请(专利权)人：中核核电运行管理有限公司，秦山第三核电有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33