一種降低意外落棒幾率的驅動機構控制方法與流程

本發明涉及反應堆控制棒控制技術，具體涉及一種降低意外落棒幾率的驅動機構控制方法。

背景技術：

大多數壓水堆核電站都采用磁力提升性驅動機構，該類型的驅動機構通過協調不同夾持部件（鉤爪）的有序動作來實現控制棒的提升、插入或保持動作，進而實現對反應堆功率的控制。在核電站運行期間，即使是動作最頻繁的控制棒，其絕大部分時間（99%以上）都處于保持狀態，而其他控制棒處于保持狀態的時間則更長。

CRDM是一種特殊的電機裝置，其鉤爪的動作通過對相應線圈的供、斷電實現。CRDM一般配置提升線圈、傳遞鉤爪（又稱可動鉤爪、移動鉤爪）線圈和保持鉤爪（又稱固定鉤爪）線圈三種線圈。其中提升線圈用于提升（線圈供電）或釋放（線圈斷電）傳遞鉤爪，傳遞鉤爪線圈和保持鉤爪線圈分別用于傳遞鉤爪和保持鉤爪對控制棒驅動桿的夾持（線圈供電）或釋放（線圈斷電）。正常情況下，傳遞鉤爪和保持鉤爪至少其中之一進行驅動桿的夾持（線圈供電），若兩者同時釋放（線圈斷電），將導致控制棒的滑落。控制棒的意外滑落將降低核電站運行的經濟性，若控制棒滑落觸發緊急停堆工況，將觸發保護動作，停閉反應堆。控制棒的運動通過CRDM鉤爪的有序動作來實現，而對控制棒的保持，目前是通過維持保持鉤爪的閉合來實現，即控制棒處于保持狀態時僅保持鉤爪閉合（保持鉤爪線圈通電）夾持控制棒，而傳遞鉤爪處于釋放狀態（傳遞鉤爪線圈和提升線圈斷電），在保持鉤爪線圈意外斷電（將導致控制棒落棒）情況下，觸發保持鉤爪線圈供電系統，激勵保持鉤爪閉合，由保持鉤爪進行控制棒的夾持（名義上的雙保持，實際上仍為單個鉤爪進行控制棒夾持）。

該控制棒保持狀態控制方式的缺點為：保持狀態（控制棒絕大部分時間都處于該狀態）下，僅保持鉤爪夾持控制棒，夾持功能不夠可靠；在保持鉤爪線圈意外斷電情況下，雖然傳遞鉤爪能夠閉合，替代保持鉤爪進行控制棒的夾持，但故障探測、信號處理、電流觸發、鉤爪動作均需一定時間才能完成，存在固有的時間延遲，一旦延遲時間超過保持鉤爪釋放時間，將不可避免的引起滑棒、打齒，甚至落棒，前者將損害CRDM，后者則影響電站運行的經濟性。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供用于一種降低意外落棒幾率的驅動機構控制方法，針對傳統控制方法的缺點，本發明利用當前時刻距離最后一次運動命令時刻之間的時間與預先設置的觸發時間比較，在超出觸發時間時，觸發雙夾持功能，利用傳遞鉤爪和保持鉤爪同時對控制棒進行雙夾持，設計了一種能夠保證CRDM對控制棒的有效抓取，降低控制棒意外滑落幾率的控制方法。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：一種降低意外落棒幾率的驅動機構控制方法，

包括以下步驟，

S1步驟：設置觸發控制棒進行雙夾持的觸發時間為T；

S2步驟：實時監測控制棒運行狀態，檢測當前時刻距離最后一次運動命令時刻之間的時間為t；

S3步驟：當t小于T時，雙夾持功能未被觸發，控制棒保持期間由保持鉤爪進行夾持；

S4步驟：當t大于T時，雙夾持功能被觸發，從超過t的時刻起，同時激勵傳遞鉤爪線圈和保持鉤爪線圈的控制電路，使傳遞鉤爪和保持鉤爪同時閉合，對控制棒進行雙夾持。

本發明的設計原理為：控制棒有三種運動狀態：提升、插入和保持。其中提升和插入為運動狀態，保持為靜止狀態。控制棒的運行方式為步進方式，控制棒應在最大步間距（對應最小運行速度）和最小步間距（對應最大運行速度）之間運動。我們分析發現，當最后一次運動命令發出后，若在最大步間距時間之后未出現新的運動命令，則可以表示控制棒需要進入長期保持狀態，因此，可以在這之后，同時激勵傳遞鉤爪線圈和保持鉤爪線圈的控制電路，使傳遞鉤爪和保持鉤爪同時閉合，對控制棒進行雙夾持；如果最大步間距時間內，出現新的運動命令，則認為控制棒處于連續運動的中間狀態，不改變控制棒的夾持方式，即仍只由保持鉤爪進行控制棒的夾持。而上述的觸發時間不一定需要大于控制棒步進的最大步間距時間，也可以人為的設定一個時間，這個觸發時間可以按照控制棒的步進狀態（棒速度）進行調節。

一般來說，控制棒單步運行所需時間約為800毫秒，棒速度范圍為6步/分鐘-72步/分鐘，即最大步間距時間為10秒。當我們設計的控制棒采用棒速度為6步/分鐘，即采用步間距時間為10秒的運行方式進行步進，使我們所述的觸發時間設置為大于10秒的時間，當觸發時間超過最后一次步進命令10秒的時間后，依然沒有接受到新的運動命令，則表明該控制棒進入長期保持狀態，步進命令終止，此時則需要觸發雙夾持功能，進行雙夾持保護控制棒的狀態；如果采用棒速度為72步/分鐘，即在步間距時間為0.83秒運行條件下，使所述的觸發時間設置為大于0.83秒的時間時，當超出0.83秒時間后，依然沒有接受到新的運動命令，也可以表明該控制棒進入長期保持狀態，步進命令終止，此時則需要觸發雙夾持功能，進行雙夾持保護控制棒的狀態；因此，根據常規控制棒的運行方式來看，只要保證觸發時間大于最大步間距時間后，依舊沒有收到新的運動命令，即表明控制棒進入長期保持狀態，需要開啟雙夾持，因此，一般只需要保證所述觸發時間大于控制棒的最大步間距時間，都可以保證可以開啟雙夾持。

優選的，所述觸發時間大于10秒。

優選的，還包括S5步驟，S5步驟：在S4步驟后，當收到新的運動命令時，激勵傳遞鉤爪的控制電路，使傳遞鉤爪斷開，解除對控制棒進行雙夾持。當監測到新的控制棒運動命令后，退出雙夾持狀態，以完成控制棒的正常運動命令，并繼續監測控制棒的運行狀態，以便啟動下一次的雙夾持動作。如此反復，即可實現控制棒靜止狀態時的雙夾持動作，使傳遞鉤爪和保持鉤爪相互冗余的對控制棒進行雙重夾持。

檢測到新運動命令時，此時刻距離最后一次運動命令時刻之間的時間為t1，且t1小于T時，雙夾持功能未被觸發，控制棒保持期間由保持鉤爪進行夾持，以新運動命令的時刻為起始時刻進行重新計時。因此，雙夾持計時功能持續工作，并可被棒運動命令復位，一旦雙夾持計時器計時超過設定值，即觸發雙夾持控制，由傳遞鉤爪和保持鉤爪對控制棒進行冗余夾持，直至接收到新的棒運動命令后退出雙夾持，實施控制棒的正常動棒功能。

優選的，在S4步驟中，當雙夾持功能被觸發，首先將保持鉤爪線圈和傳遞鉤爪線圈各通以M安培的全電流并持續m毫秒，然后各自以N安培電流以維持鉤爪的閉合狀態，N小于M。雙夾持觸發期間，首先通以確保鉤爪閉合的大電流，并持續一段時間，然后通以降低的但足以維持鉤爪閉合的小電流，以避保持鉤爪線圈和傳遞鉤爪線圈過熱。

優選的，所述M安培為8安培或9安培或10安培。

優選的，所述N安培為3安培或4.7安培或4安培或5安培或6安培。

本發明的效果在于：采用本方法能夠實現控制棒處于保持狀態時由CRDM的保持鉤爪和傳遞鉤爪同時進行控制棒的夾持，任一鉤爪喪失功能均不會導致控制棒滑落。而且將事后補救變為事前預防，避免了由于固有時間延遲(信號處理延遲、電流驅動延遲、機電延遲)導致的鉤爪閉合之后引起控制棒滑落的風險。該方法通過對控制棒靜止時的雙重保持設計，實現了控制棒夾持的冗余，極大地降低了控制棒意外滑落的風險，提高了核電站運行的經濟性，具有顯著地經濟效益。

附圖說明

圖1為雙夾持觸發功能圖。

具體實施方式

下面結合實施例及其附圖，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。

實施例1

如圖1所示。

一種降低意外落棒幾率的驅動機構控制方法，

包括以下步驟，

S1步驟：設置觸發控制棒進行雙夾持的觸發時間為T；

S2步驟：實時監測控制棒運行狀態，檢測當前時刻距離最后一次運動命令時刻之間的時間為t；

S3步驟：當t小于T時，雙夾持功能未被觸發，控制棒保持期間由保持鉤爪進行夾持；

S4步驟：當t大于T時，雙夾持功能被觸發，從超過t的時刻起，同時激勵傳遞鉤爪線圈和保持鉤爪線圈的控制電路，使傳遞鉤爪和保持鉤爪同時閉合，對控制棒進行雙夾持。

本發明的設計原理為：控制棒有三種運動狀態：提升、插入和保持。其中提升和插入為運動狀態，保持為靜止狀態。控制棒的運行方式為步進方式，控制棒應在最大步間距（對應最小運行速度）和最小步間距（對應最大運行速度）之間運動。我們分析發現，當最后一次運動命令發出后，若在最大步間距時間之后未出現新的運動命令，則可以表示控制棒需要進入長期保持狀態，因此，可以在這之后，同時激勵傳遞鉤爪線圈和保持鉤爪線圈的控制電路，使傳遞鉤爪和保持鉤爪同時閉合，對控制棒進行雙夾持；如果最大步間距時間內，出現新的運動命令，則認為控制棒處于連續運動的中間狀態，不改變控制棒的夾持方式，即仍只由保持鉤爪進行控制棒的夾持。而上述的觸發時間不一定需要大于控制棒步進的最大步間距時間，也可以人為的設定一個時間，這個觸發時間可以按照控制棒的步進狀態進行調節。

一般來說，控制棒單步運行所需時間約為800毫秒，棒速度范圍為6步/分鐘-72步/分鐘，即最大步間距時間為10秒。當我們設計的控制棒采用棒速度為6步/分鐘，即采用步間距時間為10秒的運行方式進行步進，使我們所述的觸發時間設置為大于10秒的時間，當觸發時間超過最后一次步進命令10秒的時間后，依然沒有接受到新的運動命令，則表明該控制棒進入長期保持狀態，步進命令終止，此時則需要觸發雙夾持功能，進行雙夾持保護控制棒的狀態；如果采用棒速度為72步/分鐘，即在步間距時間為0.83秒運行條件下，使所述的觸發時間設置為大于0.83秒的時間時，當超出0.83秒時間后，依然沒有接受到新的運動命令，也可以表明該控制棒進入長期保持狀態，步進命令終止，此時則需要觸發雙夾持功能，進行雙夾持保護控制棒的狀態；因此，根據常規控制棒的運行方式來看，只要保證觸發時間大于最大步間距時間后，依舊沒有收到新的運動命令，即表明控制棒進入長期保持狀態，需要開啟雙夾持，因此，一般只需要保證所述觸發時間大于控制棒的最大步間距時間，都可以保證可以開啟雙夾持。

優選的，所述觸發時間大于10秒。

優選的，還包括S5步驟，S5步驟：在S4步驟后，當收到新的運動命令時，激勵傳遞鉤爪的控制電路，使傳遞鉤爪斷開，解除對控制棒進行雙夾持。當監測到新的控制棒運動命令后，退出雙夾持狀態，以完成控制棒的正常運動命令，并繼續監測控制棒的運行狀態，以便啟動下一次的雙夾持動作。如此反復，即可實現控制棒靜止狀態時的雙夾持動作，使傳遞鉤爪和保持鉤爪相互冗余的對控制棒進行雙重夾持。

檢測到新運動命令時，此時刻距離最后一次運動命令時刻之間的時間為t1，且t1小于T時，雙夾持功能未被觸發，控制棒保持期間由保持鉤爪進行夾持，以新運動命令的時刻為起始時刻進行重新計時。因此，雙夾持計時功能持續工作，并可被棒運動命令復位，一旦雙夾持計時器計時超過設定值，即觸發雙夾持控制，由傳遞鉤爪和保持鉤爪對控制棒進行冗余夾持，直至接收到新的棒運動命令后退出雙夾持，實施控制棒的正常動棒功能。

優選的，在S4步驟中，當雙夾持功能被觸發，首先將保持鉤爪線圈和傳遞鉤爪線圈各通以M安培的全電流并持續m毫秒，然后各自以N安培電流以維持鉤爪的閉合狀態，N小于M。雙夾持觸發期間，首先通以確保鉤爪閉合的大電流，并持續一段時間，然后通以降低的但足以維持鉤爪閉合的小電流，以避保持鉤爪線圈和傳遞鉤爪線圈過熱。

優選的，所述M安培為8安培或9安培或10安培。

優選的，所述N安培為3安培或4.7安培或4安培或5安培或6安培。

具體的，本控制方法通過試驗進行了驗證，在具體實施對象中，設控制棒單步運行所需時間約為800毫秒，棒速度范圍為6步/分鐘-72步/分鐘，即最大步間距時間為10秒。傳遞鉤爪和保持鉤爪運行的全電流為8A，半電流為4.7A。

實施例中設定值設置為t秒（t為可調節參數）。為保證鉤爪的可靠閉合，在進入雙夾持狀態時，首先將保持鉤爪線圈和傳遞鉤爪線圈各通以8A全電流并持續m毫秒(m為可調節參數)，然后各自降為4.7A半電流以維持鉤爪的閉合狀態。

在試驗驗證中，當相鄰運動命令間距小于t秒時，雙夾持功能未被觸發，控制棒保持期間由保持鉤爪進行夾持；當相鄰運動命令間距大于等于t秒時，雙夾持功能被觸發，從超過t秒的時刻起，記錄儀顯示保持鉤爪線圈和傳遞鉤爪線圈均首先通以8A大電流，然后各自進入4.7A的半電流維持狀態。在此期間人為關斷保持鉤爪線圈或傳遞鉤爪線圈電流，均未出現控制棒滑棒或落棒，表示控制棒被可靠抓取。觸發新的運動命令后，雙夾持功能退出，控制棒正確完成了動棒操作。

上述實施例僅為本發明的優選實施例，并非對本發明保護范圍的限制，但凡采用本發明的設計原理，以及在此基礎上進行非創造性勞動而作出的變化，均應屬于本發明的保護范圍之內。