反應(yīng)堆控制棒控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種核電領(lǐng)域，尤其涉及反應(yīng)堆控制棒控制。
【背景技術(shù)】
[0002]在核電站啟堆、功率轉(zhuǎn)換和停堆過(guò)程中，通過(guò)控制控制棒的提升、插入和保持運(yùn)動(dòng)，從而控制反應(yīng)堆的反應(yīng)性，保證反應(yīng)堆始終工作在受控狀態(tài)。根據(jù)控制棒在堆芯中的不同位置和功能，通常將控制棒分組(如溫度棒組、功率棒組、停堆棒組等等)，同一子組內(nèi)的4根控制棒在堆芯中對(duì)稱(chēng)布置(堆芯中心的控制棒單獨(dú)為I個(gè)子組)，且在運(yùn)行時(shí)聯(lián)動(dòng)。
[0003]控制棒的提升、插入和保持運(yùn)動(dòng)是通過(guò)控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(磁性線(xiàn)圈，CRDM)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)驅(qū)動(dòng)桿組件與控制棒連接。當(dāng)前中國(guó)、法國(guó)、美國(guó)運(yùn)行的壓水堆核電站，控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般采用步進(jìn)式磁力提升型，其線(xiàn)圈組件一般包含3個(gè)電磁線(xiàn)圈，即:提升線(xiàn)圈、移動(dòng)線(xiàn)圈、保持線(xiàn)圈。線(xiàn)圈組件的電磁線(xiàn)圈和磁軛與鉤爪組件對(duì)應(yīng)的鐵芯部件構(gòu)成了 3個(gè)“電磁鐵”，從上到下分別是“提升電磁鐵”、“移動(dòng)電磁鐵”和“保持電磁鐵”。其作用如下:提升線(xiàn)圈激磁，使提升銜鐵吸合，帶動(dòng)移動(dòng)鉤爪提升一個(gè)步距；去磁使提升銜鐵打開(kāi)，帶動(dòng)移動(dòng)鉤爪復(fù)位。移動(dòng)線(xiàn)圈激磁，使移動(dòng)銜鐵吸合，帶動(dòng)連桿向上移動(dòng)，使移動(dòng)鉤爪擺入驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽中，與驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形齒嚙合；去磁使移動(dòng)銜鐵打開(kāi)，帶動(dòng)連桿下降，使移動(dòng)鉤爪擺出驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽，與驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形齒脫離嚙合。保持線(xiàn)圈激磁，使保持銜鐵吸合，帶動(dòng)連桿向上移動(dòng)，使保持鉤爪擺入驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽中，與驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形齒嚙合；去磁使保持銜鐵打開(kāi)，帶動(dòng)連桿下降，使保持鉤爪擺出驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽，與驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形齒脫離嚙合。
[0004]控制棒控制系統(tǒng)按照設(shè)定好的順序分別給3個(gè)電磁線(xiàn)圈發(fā)送不同的電流從而控制線(xiàn)圈的激磁和去磁，就可以使與之對(duì)應(yīng)的鉤爪組件中的3個(gè)“電磁鐵”鐵芯部件投入運(yùn)行，從而控制驅(qū)動(dòng)桿組件的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)控制棒提升、插入或者保持。當(dāng)3個(gè)線(xiàn)圈都斷電時(shí)，驅(qū)動(dòng)桿組件失去夾持力，驅(qū)動(dòng)桿組件和控制棒在重力作用下自由下落，使控制棒快速插入堆芯。
[0005]驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)從保持狀態(tài)(驅(qū)動(dòng)桿掛在保持鉤爪上)開(kāi)始提升一步的程序如下:1、移動(dòng)線(xiàn)圈通電，移動(dòng)銜鐵吸合。移動(dòng)鉤爪擺入驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽中。2、保持線(xiàn)圈斷電，保持銜鐵打開(kāi)。保持銜鐵打開(kāi)過(guò)程中，保持鉤爪隨驅(qū)動(dòng)桿一起下降(此過(guò)程中移動(dòng)鉤爪只作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)不作擺動(dòng))，下降到驅(qū)動(dòng)桿掛到移動(dòng)鉤爪上，再繼續(xù)下降一段距離后，擺出驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽。3、提升線(xiàn)圈通電，提升銜鐵吸合。提升銜鐵吸合時(shí)，通過(guò)移動(dòng)鉤爪帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿提升一個(gè)步距。4、保持線(xiàn)圈通電，保持銜鐵吸合。保持銜鐵吸合時(shí)，保持鉤爪先擺入驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽中呈豎直狀態(tài)，再繼續(xù)作向上的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到驅(qū)動(dòng)桿掛在保持鉤爪上，再繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離使移動(dòng)鉤爪齒處于驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽中間。5、移動(dòng)線(xiàn)圈斷電，移動(dòng)銜鐵打開(kāi)。移動(dòng)銜鐵打開(kāi)時(shí)，移動(dòng)鉤爪擺出驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽。6、提升線(xiàn)圈斷電，提升銜鐵打開(kāi)。提升銜鐵打開(kāi)時(shí)，移動(dòng)鉤爪隨提升銜鐵一起，下降到初始位置。移動(dòng)銜鐵和移動(dòng)鉤爪回復(fù)到初始位置后，機(jī)構(gòu)又可以進(jìn)行下一步提升程序。
[0006]驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)從保持狀態(tài)(驅(qū)動(dòng)桿掛在保持鉤爪上)開(kāi)始下插一步的程序如下:
[0007]1、提升線(xiàn)圈通電，提升銜鐵吸合。提升銜鐵吸合時(shí)，移動(dòng)鉤爪隨提升銜鐵一起，提升一個(gè)步距。2、移動(dòng)線(xiàn)圈通電，移動(dòng)銜鐵吸合。移動(dòng)銜鐵吸合時(shí)，移動(dòng)鉤爪擺入驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽中。3、保持線(xiàn)圈斷電，保持銜鐵打開(kāi)。保持銜鐵打開(kāi)過(guò)程中，保持鉤爪隨驅(qū)動(dòng)桿一起下降(此過(guò)程中移動(dòng)鉤爪只作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)不作擺動(dòng))，下降到驅(qū)動(dòng)桿掛到移動(dòng)鉤爪上，再繼續(xù)下降一段距離后，擺出驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽。4、提升線(xiàn)圈斷電，提升銜鐵打開(kāi)。提升銜鐵打開(kāi)時(shí)，驅(qū)動(dòng)桿隨提升銜鐵一起，下降一個(gè)步距。5、保持線(xiàn)圈通電，保持銜鐵吸合。保持銜鐵吸合時(shí)，保持鉤爪先擺入驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽中呈豎直狀態(tài)，再繼續(xù)作向上的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到驅(qū)動(dòng)桿掛在保持鉤爪上，再繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離使移動(dòng)鉤爪齒處于驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽中間。6、移動(dòng)線(xiàn)圈斷電，移動(dòng)銜鐵打開(kāi)。移動(dòng)銜鐵打開(kāi)時(shí)，移動(dòng)鉤爪擺出驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽。移動(dòng)鉤爪擺出驅(qū)動(dòng)桿環(huán)形槽后，機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行下一步的下插程序。
[0008]控制棒控制系統(tǒng)通過(guò)產(chǎn)生不同等級(jí)的電流來(lái)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電磁線(xiàn)圈的激磁和去磁，每個(gè)電磁線(xiàn)圈需要3種電流:ZC:零電流，使電磁線(xiàn)圈去磁；RC:半電流，以減少的電流保持電磁線(xiàn)圈激磁，減少線(xiàn)圈的發(fā)熱量；FC:全電流，使電磁線(xiàn)圈激磁(全電流不能長(zhǎng)時(shí)間保持，否則會(huì)燒壞電磁線(xiàn)圈)。
[0009]目前用于許多核電站的控制棒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在20世紀(jì)60、70年代開(kāi)發(fā)的，這些系統(tǒng)仍然使用傳統(tǒng)的可控硅作為電流控制元件，而且一套電流控制電路同時(shí)控制四個(gè)電磁線(xiàn)圈，此種“一拖四”結(jié)構(gòu)容易發(fā)生由于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)線(xiàn)圈加工的離散性導(dǎo)致電流分配不均而引起控制棒滑步或者掉棒現(xiàn)象，而且每種線(xiàn)圈需要不同的控制模塊，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制方式較繁瑣，數(shù)字化程度低，性能指標(biāo)差，而且可維護(hù)性差，維護(hù)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種控制穩(wěn)定、性能優(yōu)越、可維護(hù)性高的反應(yīng)堆控制棒控制系統(tǒng)。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上有目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種反應(yīng)堆控制棒控制系統(tǒng)，用于控制反應(yīng)堆內(nèi)控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的電磁線(xiàn)圈動(dòng)作，其包括控制模塊、與數(shù)個(gè)所述電磁線(xiàn)圈對(duì)應(yīng)的數(shù)個(gè)電流轉(zhuǎn)換模塊以及電源模塊，每一電流轉(zhuǎn)換模塊對(duì)應(yīng)連接一所述電磁線(xiàn)圈，所述控制模塊分別與數(shù)個(gè)所述電流轉(zhuǎn)換模塊相連并分別向數(shù)個(gè)所述電流轉(zhuǎn)換模塊輸出相應(yīng)的線(xiàn)圈控制信號(hào)，所述電流轉(zhuǎn)換模塊將所述線(xiàn)圈控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流，并依據(jù)所述驅(qū)動(dòng)電流控制對(duì)應(yīng)的電磁線(xiàn)圈動(dòng)作，所述電源模塊對(duì)所述控制模塊和電流轉(zhuǎn)換模塊供電。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明每一電流轉(zhuǎn)換模塊對(duì)應(yīng)控制一電磁線(xiàn)圈，避免一套電流控制電路同時(shí)控制四個(gè)電磁線(xiàn)圈引起控制棒滑步或者掉棒問(wèn)題，控制穩(wěn)定，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越。另一方面，任一電流轉(zhuǎn)換模塊故障后，只需換掉該電流轉(zhuǎn)換模塊即可，可維護(hù)性尚O
[0013]較佳地，所述控制模塊的輸入端接邏輯柜以接收所述邏輯柜的控制棒控制命令，并依據(jù)所述控制棒控制命令生成所述線(xiàn)圈控制信號(hào)，所述控制模塊獲取反應(yīng)堆控制棒控制系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)信息并依據(jù)所述系統(tǒng)狀態(tài)信息生成故障報(bào)警信號(hào)，且向所述邏輯柜發(fā)送所述系統(tǒng)狀態(tài)信息和故障報(bào)警信號(hào)。
[0014]具體地，所述反應(yīng)堆控制棒控制系統(tǒng)還包括操作顯示模塊，所述操作顯示模塊輸入外部的手動(dòng)操作命令以及顯示系統(tǒng)狀態(tài)信息和故障報(bào)警信號(hào)；所述控制模塊還接所述操作顯示模塊并依據(jù)所述操作命令生成所述線(xiàn)圈控制信號(hào)，所述控制模塊還獲取反應(yīng)堆控制棒控制系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)信息并依據(jù)所述系統(tǒng)狀態(tài)信息生成故障報(bào)警信號(hào)，并向所述操作顯示模塊發(fā)送所述系統(tǒng)狀態(tài)信息和故障報(bào)警信號(hào)。
[0015]較佳地，所述控制模塊的輸入端還接反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)以接收所述反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)輸出的停堆信號(hào)，并依據(jù)所述停堆信號(hào)生成相應(yīng)的線(xiàn)圈控制信號(hào)，依據(jù)所述停堆信號(hào)對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈控制信號(hào)控制相應(yīng)的電磁線(xiàn)圈動(dòng)作以觸發(fā)控制棒落棒。
[0016]較佳地，所述電磁線(xiàn)圈按類(lèi)型分為提升線(xiàn)圈、移動(dòng)線(xiàn)圈和保持線(xiàn)圈，所述每一電流轉(zhuǎn)換模塊對(duì)應(yīng)連接一所述電磁線(xiàn)圈，并且包含分別與所述提升線(xiàn)圈、移動(dòng)線(xiàn)圈和保持線(xiàn)圈相關(guān)聯(lián)的三組參數(shù)，所述電流轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)插拔接口自動(dòng)識(shí)別與所述電流轉(zhuǎn)換模塊相連接的電磁線(xiàn)圈類(lèi)型，并根據(jù)所述電磁線(xiàn)圈類(lèi)型自動(dòng)選擇相應(yīng)的參數(shù)組。該方案使得本發(fā)明三種電磁線(xiàn)圈可使用相同的電流轉(zhuǎn)換模塊，通用性高、應(yīng)用范圍廣，并進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。
[0017]在本方案中，所述電流轉(zhuǎn)換模塊包括定值電路、調(diào)節(jié)電路、電流傳感器和電流驅(qū)動(dòng)電路，所述定值電路接收所述控制模塊輸出的線(xiàn)圈控制信號(hào)并將所述線(xiàn)圈控制信號(hào)處理轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)，所述電流傳感器采集所述電磁線(xiàn)圈的電流信號(hào)，所述調(diào)節(jié)電路接收所述電平信號(hào)和所述電流信號(hào)，并對(duì)所述電平信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行差分放大處理以產(chǎn)生方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述電流驅(qū)動(dòng)電路依據(jù)所述方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成所述驅(qū)動(dòng)電流以驅(qū)動(dòng)所述電磁線(xiàn)圈動(dòng)作。
[0018]具體地，所述電流驅(qū)動(dòng)電路包括第一絕緣柵雙極型晶體管和第二絕緣柵雙極型晶體管，所述第一絕緣柵雙極型晶體管和第二絕緣柵雙極型晶體管的柵極分別接所述方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第一絕緣柵雙極型晶體管的集電極接一直流電的正極，所述第二絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射級(jí)接所述直流電的負(fù)極，所述電磁線(xiàn)圈的兩端分別接所述第一絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極和所述第二絕緣柵雙極型晶體管的集電極。本發(fā)明采用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為電流控制元件，使得電流轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、提高了電路的可靠性，而且電流上升、下降