[发明专利]控制棒位置线性测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及压水堆核电站技术领域，尤其涉及一种压水堆核电站控制棒位置的线性测量系统及测量方法。

背景技术

在压水堆核电站中，控制棒组件处于高温高压的反应堆压力容器内，控制棒在反应堆堆芯中的位置反应出了反应堆的工况，因此需要对控制棒的位置进行测量；且控制棒位置测量系统一般设置于压力容器外，通过电磁感应原理测量控制棒组件上端的驱动杆的顶部位置来间接地测量控制棒的位置。

目前，压水堆核电站中，对控制棒位置的测量方式主要有三种。

一种是差分变压器型，在CPR1000堆型有使用，探测器主要由一组初级线圈和几组（通常为5组）次级线圈组成，每组内次级线圈反向串接。工作时，初级线圈通稳恒交流电流源，控制棒驱动杆在探测器内运动时，穿过同组内的一个次级线圈，感应电压为高，穿过同组内的两个次级线圈，感应电压为低。随着驱动杆的移动，次级线圈上将感应出几组交替变化的高低电平，正好是5位格莱码，格莱码的数值就代表不同的棒位。这种测量方式的不足是测量精度低，理论精度为±4步（总行程232步，每步15.875mm），实际精度为±6步，即±95.25mm；且探测器内引接线较多，易造成老化、绝缘下降或断线等故障；另外，A码受干扰大，容易跳码，误报警多。

另一种是自感变压器型，在AP1000核电站使用，探测器使用多个沿控制棒驱动杆方向设置的传感器线圈，传感器线圈分成两个相互间隔的A组和B组，每个传感器线圈有两个引出端，其中一个引出端并接在一起作为公共端，另一个引出端穿过电缆和采样电阻后一起连在供电模块输出端。当驱动杆移动到某一位置时，该位置上、下两个线圈上的电压不同，采样电阻上的电压有压差，其余压差为零。高电平出现的位置即是控制棒所在的位置。这种类型的探测器采用冗余设计，正常工作时，理论精度达到±3步（每步15.875mm），实际精度为±5步，即±79.375mm。但是，当一组线圈故障时，精度将损失一半而变为±6步；且这种探测器引出线太多（每个探测器有50根引出线），测量柜必须放在安全壳内，以减少贯穿件的数量，这对测量设备的性能、环境要求和质量等级提出了更高的要求。

再一种是可变变压器型，这是一种线性变换器；这种方式中，在驱动杆的行程方向上缠绕着初、次级线圈，驱动杆作为变压器的铁心。工作时，初级线圈通稳定的交流电流，驱动杆的移动会改变两线圈的耦合强度，导致次级线圈的感应电压随驱动杆位置的升高而增大。因此，测量次级线圈感应电压的大小即可反应控制棒棒位的实际位置。但是实际工况下，压水堆温度会从常温升高到300℃左右的高温，温度的变化会使驱动杆和线圈的导磁率和电阻率均发生变化，从而影响初级线圈和次级线圈之间的耦合强度，即影响次级线圈的感应电压大小，所以探测器精度仍不够高。

因此，有必要提供一种探测器内引接线较少、故障率低且棒位测量精度高的控制棒位置线性测量系统及测量方法，以解决上述现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种探测器内引接线较少、故障率低且棒位测量精度高的控制棒位置线性测量系统。

本发明的另一目的在于提供一种故障率低且棒位测量精度高的控制棒位置线性测量方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种控制棒位置线性测量系统，其包括控制棒驱动杆、初级线圈、次级线圈、电源板、信号转换电路板及处理器，所述初级线圈、所述次级线圈均呈长条形，所述初级线圈、所述次级线圈均沿所述控制棒驱动杆的行程方向设置且两者相间隔，所述初级线圈与所述次级线圈相绝缘，所述控制棒驱动杆设置于所述初级线圈与所述初级线圈之间，所述初级线圈的两引出端与所述电源板相连接，所述电源板输出一励磁电流至所述初级线圈；其中，所述信号转换电路板上还设置有数字转换模块及滤波放大单元，所述电源板还与所述数字转换模块连接，以输出一参考电压至所述数字转换模块，且所述数字转换模块的一端与所述次级线圈的两引出端连接，所述数字转换模块的另一端与所述处理器连接，所述数字转换模块用于将所述次级线圈的感应电压转换成数字信号，并将所述数字信号隔离变换成电压量后输出至所述处理器；所述滤波放大单元的一端与所述初级线圈的两引出端连接，所述滤波放大单元的另一端与所述处理器连接，所述滤波放大单元用于将所述初级线圈上的电压进行滤波、放大处理后输出至所述处理器，所述处理器用于计算控制棒的棒位。