[其他]數(shù)字式棒位探測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000008640
• 申請日: 1985-09-29
• 公開（公告）號: CN1003750B
• 公開（公告）日: 1989-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 迪爾克·簡·伯姆加德;詹姆斯·阿爾伯特·約納
• 申請（專利權(quán)）人: 西屋電氣公司
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 吳增勇

將一定間距的線圈置于軸向可移動(dòng)的可導(dǎo)磁或?qū)щ姷陌舻穆窂缴希?dāng)棒通過分套連接的線圈時(shí)，改變每個(gè)線圈的阻抗，每套由并聯(lián)連接數(shù)目相等的兩組串聯(lián)而成，交流電源不能使相鄰線圈同時(shí)產(chǎn)生信號，每套線圈公共結(jié)點(diǎn)上的電壓隨棒末端插入某套兩組的線圈數(shù)相等或不等而變，該電壓與一對串聯(lián)電阻公共結(jié)點(diǎn)上的電壓比較，以產(chǎn)生一位或幾位單值數(shù)字棒位信號。由于每套線圈只需一根連到遠(yuǎn)距電子設(shè)備的信號線，還由于它們只輸送電壓信號，所需的導(dǎo)線極細(xì)，為使由數(shù)字信號代表的棒末端位置不受電壓變化的影響而提供補(bǔ)償。

總的說來，本發(fā)明涉及到用來產(chǎn)生代表一個(gè)軸向可移動(dòng)端部位置的數(shù)字信號裝置。它利用細(xì)長部件（可導(dǎo)磁的細(xì)長部件，諸如控制棒和其它可折入核反應(yīng)堆堆總的棒）的末端順序地通過一系列彼此留有一定間距的電器線圈，并利用一種獨(dú)特的排列以極少量的硬件和導(dǎo)線連接各線圈，以便產(chǎn)生一個(gè)單值的數(shù)字位置信號。

需要遙控測定軸向可移動(dòng)的、可導(dǎo)磁的細(xì)長部件的位置有許多作用，其作用之一是監(jiān)視折入在核反應(yīng)堆堆總中的各類棒的位置，這些棒包括調(diào)節(jié)功率級和堆總功率分布的控制棒，以及為控制堆總反應(yīng)性的灰體棒和其它類型的棒。

對壓水堆來說，知道每個(gè)控制棒的精確位置是極其重要的。相鄰棒之間的折入距離之差不允許超過15英寸，此外，準(zhǔn)確地了解控制棒的位置與輸出熱功率的關(guān)系，可用于測定堆總的燃耗狀態(tài)。

壓水堆中的控制棒在壓力容器內(nèi)移動(dòng)，并被連接到驅(qū)動(dòng)棒，驅(qū)動(dòng)棒由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（例如在美國專利文獻(xiàn)3158766中所敘述的磁力聯(lián)接器）驅(qū)動(dòng)能在上、下方向上作步級移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)棒沿著控制棒的移動(dòng)軸向縱向地延伸通過反應(yīng)堆頂蓋進(jìn)入棒在內(nèi)移動(dòng)的壓力外殼密封的加壓的部分。由于保持壓力容器完善的密封極其重要，折入棒要保持使增壓環(huán)境可能的變化減到最小。因此，為測定堆芯內(nèi)控制棒的相對位置不允許有機(jī)械折入，由于實(shí)測控制棒的位置將是非常困難的，現(xiàn)已采用測定驅(qū)動(dòng)棒的位置并由此求得控制棒的位置。

為測定驅(qū)動(dòng)棒的位置，已想出許多方法，早期的系統(tǒng)利用驅(qū)動(dòng)棒穿過線圈移動(dòng)時(shí)，由于其末端的作用，改變了線圈的阻抗或改變了線圈初次級間的偶合，從而產(chǎn)生一個(gè)指示棒位的模擬信號。這種模擬系統(tǒng)的靈敏度由于隨下面這些因素而變：如溫度，棒的磁化強(qiáng)度，棒的導(dǎo)磁性，供電電壓和頻率，而且由于相鄰控制棒和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等間的影響，因而產(chǎn)生了（例如美國專利文獻(xiàn)3846771中所配置的）數(shù)字位置指示系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用若干有一定間距的分立線圈，沿棒末端的軌跡線排列。利用當(dāng)棒推進(jìn)而依次通過線圈時(shí)，便就順序改變每個(gè)線圈的阻抗來產(chǎn)生獨(dú)立的輸信號或具有多個(gè)獨(dú)立電平的一個(gè)輸出信號。在一個(gè)實(shí)施例中，相鄰的線圈分別被連到差動(dòng)放大器，以使最大的差動(dòng)信號指示棒的位置，該信號由一端連接在已折入該棒的末端的一個(gè)線圈上，另一端接在一個(gè)沒有折入該棒的線圈上的放大器產(chǎn)生。

美國專利文獻(xiàn)3858191使用兩套這樣的分立線圈探測器，以便交替提供見余。在這個(gè)系統(tǒng)中，每套線圈中的差動(dòng)交流信號分別被整流并通過一個(gè)低通濾波器以獲得直流分量，這些直流差動(dòng)信號然后被加到比較器的同相輸入端，該比較器處在范圍跟蹤示波器/編碼器線路中，比較器的輸出通過公共線被送回到反相輸入端，以使只有施加有較大幅度差動(dòng)信號的比較器才被轉(zhuǎn)換到有效狀態(tài)。該比較器的輸出還產(chǎn)生一個(gè)代表該套中最大差信中的編碼數(shù)字信號，該信號由于來自另一套的編碼信號而受到處理，從而產(chǎn)生一個(gè)表明控制棒位置的顯示。美國專利文獻(xiàn)3833090公開了一個(gè)類似的交替見余系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)見余設(shè)備停止工作時(shí)經(jīng)常由處理裝置調(diào)整到較粗略分辨率的棒位顯示。

一般擁有的EPC專利公報(bào)號015134題為“具有補(bǔ)償?shù)臄?shù)字式電磁棒位置指示器”公開了一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)提高了這些分立線圈的精度，改進(jìn)了數(shù)字形式貯存及補(bǔ)償信號，它能自動(dòng)地調(diào)整棒相對于線圈的位置，在此情況下，數(shù)字輸出信號從一個(gè)代碼轉(zhuǎn)移到下一個(gè)代碼。需要對棒移動(dòng)的方向，對換向，和對初始起動(dòng)或功率故障后起動(dòng)作出正確的補(bǔ)償?shù)木€路給系統(tǒng)添加了的很大復(fù)雜性，這種系統(tǒng)只有在需要非常高精度時(shí)在經(jīng)濟(jì)上才是合算的。

然而，為了新的銷路和改型后暢銷，通常總是希望減小位置探測器的尺寸和降低其成本，特別是對那些用于大量的棒需要監(jiān)視的新穎反應(yīng)堆中的棒位探測器，更是迫切需要這點(diǎn)，當(dāng)探測器產(chǎn)生的是電壓信號而不是電流信號時(shí)，允許使用較細(xì)的導(dǎo)線，設(shè)計(jì)一個(gè)需從傳感器引出導(dǎo)線較少的探測器也正是我們所希望的。