[发明专利]数字式棒位探测系统

说明书

总的说来，本发明涉及到用来产生代表一个轴向可移动端部位置的数字信号装置。它利用细长部件（可导磁的细长部件，诸如控制棒和其它可折入核反应堆堆总的棒）的末端顺序地通过一系列彼此留有一定间距的电器线圈，并利用一种独特的排列以极少量的硬件和导线连接各线圈，以便产生一个单值的数字位置信号。

需要遥控测定轴向可移动的、可导磁的细长部件的位置有许多作用，其作用之一是监视折入在核反应堆堆总中的各类棒的位置，这些棒包括调节功率级和堆总功率分布的控制棒，以及为控制堆总反应性的灰体棒和其它类型的棒。

对压水堆来说，知道每个控制棒的精确位置是极其重要的。相邻棒之间的折入距离之差不允许超过15英寸，此外，准确地了解控制棒的位置与输出热功率的关系，可用于测定堆总的燃耗状态。

压水堆中的控制棒在压力容器内移动，并被连接到驱动棒，驱动棒由驱动机构（例如在美国专利文献3158766中所叙述的磁力联接器）驱动能在上、下方向上作步级移动。驱动棒沿着控制棒的移动轴向纵向地延伸通过反应堆顶盖进入棒在内移动的压力外壳密封的加压的部分。由于保持压力容器完善的密封极其重要，折入棒要保持使增压环境可能的变化减到最小。因此，为测定堆芯内控制棒的相对位置不允许有机械折入，由于实测控制棒的位置将是非常困难的，现已采用测定驱动棒的位置并由此求得控制棒的位置。

为测定驱动棒的位置，已想出许多方法，早期的系统利用驱动棒穿过线圈移动时，由于其末端的作用，改变了线圈的阻抗或改变了线圈初次级间的偶合，从而产生一个指示棒位的模拟信号。这种模拟系统的灵敏度由于随下面这些因素而变：如温度，棒的磁化强度，棒的导磁性，供电电压和频率，而且由于相邻控制棒和驱动机构等间的影响，因而产生了（例如美国专利文献3846771中所配置的）数字位置指示系统，该系统使用若干有一定间距的分立线圈，沿棒末端的轨迹线排列。利用当棒推进而依次通过线圈时，便就顺序改变每个线圈的阻抗来产生独立的输信号或具有多个独立电平的一个输出信号。在一个实施例中，相邻的线圈分别被连到差动放大器，以使最大的差动信号指示棒的位置，该信号由一端连接在已折入该棒的末端的一个线圈上，另一端接在一个没有折入该棒的线圈上的放大器产生。

美国专利文献3858191使用两套这样的分立线圈探测器，以便交替提供见余。在这个系统中，每套线圈中的差动交流信号分别被整流并通过一个低通滤波器以获得直流分量，这些直流差动信号然后被加到比较器的同相输入端，该比较器处在范围跟踪示波器/编码器线路中，比较器的输出通过公共线被送回到反相输入端，以使只有施加有较大幅度差动信号的比较器才被转换到有效状态。该比较器的输出还产生一个代表该套中最大差信中的编码数字信号，该信号由于来自另一套的编码信号而受到处理，从而产生一个表明控制棒位置的显示。美国专利文献3833090公开了一个类似的交替见余系统，在该系统中，当一个见余设备停止工作时经常由处理装置调整到较粗略分辨率的棒位显示。

一般拥有的EPC专利公报号015134题为“具有补偿的数字式电磁棒位置指示器”公开了一个系统，该系统提高了这些分立线圈的精度，改进了数字形式贮存及补偿信号，它能自动地调整棒相对于线圈的位置，在此情况下，数字输出信号从一个代码转移到下一个代码。需要对棒移动的方向，对换向，和对初始起动或功率故障后起动作出正确的补偿的线路给系统添加了的很大复杂性，这种系统只有在需要非常高精度时在经济上才是合算的。

然而，为了新的销路和改型后畅销，通常总是希望减小位置探测器的尺寸和降低其成本，特别是对那些用于大量的棒需要监视的新颖反应堆中的棒位探测器，更是迫切需要这点，当探测器产生的是电压信号而不是电流信号时，允许使用较细的导线，设计一个需从传感器引出导线较少的探测器也正是我们所希望的。