[发明专利]控制棒驱动机构衔铁动作点的测量方法和装置

说明书

本发明公开了一种控制棒驱动机构衔铁动作点的测量方法和装置，所述测量方法包括：监测CRDM的线圈电流信号和线圈电压信号，并制成线圈电流曲线和线圈电压曲线；测量线圈电流曲线和线圈电压曲线上的凹坑，以凹坑最低点处对应的电流值作为衔铁动作电流，以线圈电流/电压开始变化到对应凹坑最低点处的时间段作为衔铁动作时间；将衔铁动作电流和衔铁动作时间的测量值与用户输入的报警阈值进行比较，当测量值超过报警阈值时触发报警。与现有技术相比，本发明实现了CRDM衔铁动作电流和衔铁动作时间的自动测量、评价和报警，不仅操作简单、测量精度高，而且可以实现CRDM衔铁动作电流和衔铁动作时间在制造期间、安装调试期间、运行期间的全寿期测量和评价。

技术领域

本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种控制棒驱动机构衔铁动作点的测量方法和装置。

背景技术

控制棒驱动机构(简称CRDM)是反应堆重要的控制系统和安全保护系统的动作执行机构，通过驱动控制棒在堆芯活性区的上下运动、保持或落棒，实现反应堆的启动、功率调节、正常或事故停堆。

目前，国际上大多数压水堆核电站采用的都是磁力提升式CRDM。请参阅图1，磁力提升式CRDM主要由耐压壳部件10、钩爪部件11、线圈部件12、驱动杆部件13和棒位探测器部件14组成。耐压壳部件10是CRDM的承压边界。钩爪部件安装在耐压壳部件10内，由磁极、衔铁、钩爪等零件构成两套驱动组件：固定钩爪组件110和移动钩爪组件112。线圈部件12套在耐压壳部件10外部，由电磁线圈、磁轭等零件组成。线圈部件12与钩爪部件11上的磁极和衔铁一起，构成三个“电磁铁”，钩爪部件11对于线圈部件12起到“铁芯”的作用。驱动杆部件13从钩爪部件11的内孔中穿过，驱动杆外表面设计有一道道环槽，与钩爪齿啮合，驱动杆下部与控制棒连接，钩爪部件11通过提插驱动杆而改变控制棒的位置。棒位探测器部件14用于感应驱动杆的高度位置，指示控制棒在堆芯内的实际位置。

其中，线圈部件12与钩爪部件11相互配合，驱动控制棒组件上下步跃运动的工作原理为：1)提升线圈120通电，使移动钩爪提升，提升线圈120断电，使移动钩爪复位；2)移动线圈122通电，使移动钩爪与驱动杆环形槽啮合，移动线圈122断电，使移动钩爪摆出，脱离啮合；3)固定线圈124通电，使固定钩爪与驱动杆环形槽啮合，固定线圈124断电，固定钩爪摆出，脱离啮合。

以向上提升控制棒一步为例，起始时驱动杆被固定钩爪夹持，提升过程如下：

a)移动线圈通电。移动衔铁与移动磁极(提升衔铁)碰撞吸合，使移动钩爪钩入驱动杆的环槽中。此时，移动钩爪与驱动杆环槽之间存在一个载荷传递间隙。

b)固定线圈断电。依靠重力以及弹簧力，固定钩爪和固定衔铁向下运动，驱动杆部件和与其相连的控制棒的重量转移到移动钩爪上，固定钩爪摆出驱动杆的环槽。

c)提升线圈通电。提升磁极与移动磁极之间的间隙碰撞吸合，驱动杆部件提升一个步长。

d)固定线圈通电。固定衔铁与固定磁极碰撞吸合，固定钩爪钩入驱动杆的环槽中，驱动杆部件和与其相连的控制棒的重量转移到固定钩爪上。

e)移动线圈断电。移动衔铁在弹簧力及重力作用下，与移动磁极分离，移动钩爪摆出驱动杆的环槽。

f)提升线圈断电。移动磁极与提升磁极间的间隙打开，移动钩爪下降一个步长，回到初始位置。

由上述步骤可知，CRDM每提升或下插一步，实际由6个分解动作组成，每个动作点都对应线圈电流的变化，以及衔铁的移动和碰撞。

为了检验CRDM的机械性能，在产品出厂期间和在核电厂现场安装后的调试期间，需对CRDM衔铁动作电流和动作时间进行测量和评价。当线圈部件电流/电压开始变化(通电或断电)时，钩爪部件并不会立刻动作，而是当线圈部件的电流增大到或减小到一定阈值时，衔铁才能克服阻力而动作，此即为衔铁动作电流。衔铁动作时间是指从线圈部件电流/电压开始变化(通电或断电)到衔铁动作的时间。