МЕХАНИЗМ УПРАВЛЕНИЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА С ДАТЧИКОМ ПОШАГОВОГО КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОРГАНА РЕГУЛИРОВАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G21C7/14 G21C7/36 

Изобретение относится к системам управления и защиты ядерных реакторов и может быть использовано в системах контроля положения регулирующих органов.

Известен механизм управления [1] ядерного реактора, содержащий винтовую рейку, связанную одним концом с регулирующим органом, а другим концом с шунтом, и приводное устройство, расположенные внутри герметичного корпуса, заполненного водой первого контура, и датчик положения, индикаторы положения шунта которого выполнены из катушек, расположенных снаружи герметичного корпуса выше приводного устройства.

Возвратно-поступательное движение органа регулирования преобразуется во вpащательное движение винтовой рейки, которое, в свою очередь, с помощью винтовой пары преобразуется в возвратно-поступательное движение шунта датчика. Шунт, перемещаясь вдоль катушек датчика, плавно замыкает магнитную цепь той или иной катушки, сигнал с которой определяет положение органа регулирования. Рабочий ход (для ВВЭР-1000 3500 мм) органа регулирования разбит на нижний конечный выключатель, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 зоны и верхний конечный выключатель. При перемещении из одной зоны в другую приводное устройство в каждой зоне делает определенное количество шагов (17-18 шагов). При этом плавно с каждым шагом замыкается, а затем размыкается магнитная цепь той или иной катушки, определяющей данную зону. По величине изменения сигнала с катушки определяется положение органа регулирования внутри каждой зоны.

Основным недостатком этого механизма управления является то, что наличие двух передаточных механизмов, загрязнение их в процессе эксплуатации приводит к тому, что при срабатывании аварийной защиты реактора происходит "зависание" органа регулирования в одной из зон.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности является механизм управления реакторa [2] содержащий жестко соединенный с органом регулирования шток, шунт и приводное устройство, расположенное внутри герметичного корпуса, заполненного водой первого контура, индикаторы положения шунта и обмотки электромагнитов приводного устройства, расположенные снаружи герметичного корпуса, причем герметичный корпус выполнен в виде двух концентричных, соединенных в верхней части труб, соосно с которыми расположен шунт, охватывающий малую трубу, шунт установлен на верхнем конце штока, а индикаторы положения шунта размещены внутри малой трубы в зоне приводного устройства.

Это техническое решение выбрано за прототип. Основным недостатком этого технического решения является то, что при перемещении органа регулирования замыкание или размыкание магнитных цепей катушек шунтом происходит за один, два шага приводного устройства на границе зон контроля. Внутри зоны определение местоположения органа регулирования производится косвенно, путем счета командных импульсов на выполнение каждого шага приводного устройства. Износ штока и защелок приводного устройства приводит к "проскальзыванию" штока относительно защелок, что нарушает точность индикации положения внутри зоны.

Сущность изобретения заключается в том, что в механизме управления ядерного реактора, содержащего жестко соединенный с регулирующим органом шток, шаговое приводное устройство, расположенное внутри герметичного корпуса, заполненного водой первого контура, обмотки электромагнитов приводного устройства, расположенные снаружи герметичного корпуса, линейный датчик с индуктивными катушками, расположенными внутри герметичной трубы датчика, размещенной соосно внутри полого штока и соединенной с помощью фланцевого соединения в верхней части с прочным герметичным корпусом, шунт, жестко соединенный со штоком, перемещающийся при работе приводного устройства вдоль герметичной трубы датчика, индуктивные катушки датчика равномерно размещены вдоль оси перемещения штока и разделены немагнитными проставками, а шунт выполнен из магнитных и немагнитных проставок общей длиной, равной рабочему ходу штока, при этом каждому шагу приводного устройства соответствует одна и только одна основная кодовая комбинация положения органа регулирования, снимаемая одновременно со всех катушек датчика, получающаяся при замыкании или размыкании магнитными и немагнитными проставками шунта магнитных цепей катушек, причем длины магнитных и немагнитных проставок шунта подобраны таким образом, что в случае возникновения промежуточных комбинаций при нахождении органа регулирования между i-ым и i+1-ым шагами эти кодовые комбинации могут быть отнесены только либо к i-му, либо к i+1-му шагам.

Технический результат возможность контроля работы приводного устройства, возможность дальнейшего совершенствования системы контроля положения: диагностика работоспособности отдельных узлов приводного устройства, контроль падения, сцепления и расцепления органа регулирования со штоком.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема механизма управления ядерного реактора с датчиком пошагового контроля положения органа регулирования, включающая в себя прочный герметичный корпус 1, линейный датчик положения 2, соединенные в верхней части фланцами 3. Труба датчика 4, внутри которой расположены равномерно индуктивные катушки 5, отделенные друг от друга немагнитными проставками 6, в нижней части закрыта заглушкой 7. Индуктивные катушки датчика находятся вне зоны действия электромагнитных полей силовых электромагнитов 8 приводного устройства, расположенных снаружи герметичного корпуса. Выводные концы катушек распаяны на штыри гермоввода 9, соединенные со штырями разъема 10 датчика, который кабелем связан с системой управления (не показаны). В кольцевой полости, заполненной водой первого контура 11, между трубой датчика и корпусом расположены с зазором охватывающий трубу датчика полый шток 12 с кольцевыми проточками 13 на внешней стороне с шагом, равному шагу приводного устройства, и жестко соединенный с органом регулирования 14, а также приводное устройство, содержащее кольцевые якори 15, соединенные механическими тягами 16 с защелками 17. На верхнем конце внутри полого штока установлен шунт с магнитными 18 и немагнитными 19 проставками общей длиной, равной рабочему ходу штока.

Механизм управления ядерного реактора с датчиком пошагового контроля положения органа регулирования работает следующим образом.

По командным импульсам системы управления кольцевые якоря 15 взаимодействуют с обмотками электромагнитов 8, перемещая при этом с помощью механических тяг 16 и защелок 17 шток 12 вместе с органом регулирования 14. При этом перемещается и шунт, который своими магнитными 18 и немагнитными 19 проставками замыкает или размыкает при каждом шаге приводного устройства магнитные цепи одной или нескольких катушек 5 датчика, изменяя индуктивность катушек. Эти изменения обрабатываются системой управления, отображая на табло оператора местоположение органа регулирования. Длина магнитных 18 и немагнитных 19 проставок шунта выбрана таким образом, что при переходе от i-го шага к i+1-му шагу возникающие из-за неодновременности замыкания или размыкания шунтом магнитных цепей промежуточные кодовые комбинации могут быть отнесены системой управления либо к i-му, либо к i+1-му шагам.

Одним из конкретных примеров механизма управления ядерного реактора с датчиком пошагового контроля положения органа регулирования для реактора ВВЭР-1000 является механизм управления с дискретностью шага 20 мм, выполненный с наборным шунтом (см. табл. 1), где НМ немагнитная проставка; М магнитная проставка.

В таком исполнении шунта (возможны и другие варианты) получаются основные кодовые комбинации при работе приводного устройства, приведенные в табл. 2, где 1 катушка замкнута магнитной проставкой шунта; 0 катушка замкнута немагнитной проставкой шунта.

При переходе, допустим, с 25-го шага к 26-му шагу из-за неодновременности замыкания или размыкания шунтом катушек возможны следующие кодовые комбинации, приведенные в табл. 3.

Из приведенного примера видно, что при перемещении штока, а вместе с ним и наборного шунта, возможны промежуточные кодовые комбинации, когда третья катушка датчика замыкается из-за разброса характеристик катушек, допусков изготовления деталей и т.д. своим магнитным проставком раньше, чем своим магнитным проставком замкнется восьмая катушка датчика. Как видно из приведенной таблицы 2 основных кодовых комбинаций, возникающие при этом шаге промежуточные комбинации не совпадают с основными, а также и промежуточными кодовыми комбинациями при других положениях штока или шагах приводного устройства и могут быть отнесены системой по обработке сигналов положения только либо к 25-му, либо к 26-му шагам приводного устройства.

Таким образом, достигается то, что при движении штока приводного устройства, а вместе с ним и органа регулирования, местоположение органа регулирования определяется с точностью до одного шага, причем при аварийном сбросе органа регулирования и возможном застревании его в любом промежуточном положении.

Назначение: изобретение относится к системам управления и защиты ядерных реакторов и может быть использовано в системах контроля положения регулирующих органов. Сущность изобретения: в механизме управления ядерного реактора, содержащего жестко соединенный с регулирующим органом шток, шаговое приводное устройство, расположенное внутри герметичного корпуса, заполненного водой первого контура, обмотки электромагнитов приводного устройства, расположенные снаружи герметичного корпуса, линейный датчик с индуктивными катушками, расположенными внутри герметичной трубы датчика, размещенной соосно внутри полого штока и соединенной с помощью фланцевого соединения в верхней части с прочным герметичным корпусом, шунт, жестко соединенный со штоком, перемещающимся при работе приводного устройства вдоль герметичной трубы датчика, индуктивные катушки датчика равномерно размещены вдоль оси перемещения штока и разделены немагнитными проставками, а шунт выполнен из магнитных и немагнитных проставок общей длиной, равной рабочему ходу штока, при этом каждому шагу приводного устройства соответствует одна и только одна основная кодовая комбинация положения органа регулирования, снимаемая одновременно со всех катушек датчика, получающаяся при замыкании или размыкании магнитными и немагнитными проставками шунта магнитных цепей катушек, причем длины магнитных и немагнитных проставок шунта подобраны таким образом, что в случае возникновения промежуточных кодовых комбинаций при нахождении органа регулирования между i-ым и i+1-ым шагами эти кодовые комбинации могут быть отнесены только либо к i-му, либо к i+1-му шагам. Технический результат - возможность контроля работы приводного устройства, возможность дальнейшего совершенствования системы контроля положения: диагностика работоспособности отдельных узлов приводного устройства, контроль падения, сцепления и расцепления органа регулирования со штоком. 1 ил., 3 табл.

Механизм управления ядерного реактора с датчиком пошагового контроля положения органа регулирования, содержащий жестко соединенный с органом регулирования шток, шунт и приводное устройство, расположенное внутри герметичного корпуса, заполненного водой первого контура, индикаторы положения шунта и обмотки электромагнитов приводного устройства, расположенные снаружи герметичного корпуса, причем герметичный корпус выполнен в виде двух концентричных, соединенных в верхней части труб, соосно с которыми расположен шунт, охватывающий малую трубу, шунт установлен на верхнем конце штока, а индикаторы положения шунта размещены внутри малой трубы в зоне приводного устройства, отличающийся тем, что индикаторы положения шунта равномерно размещены вдоль оси перемещения штока и разделены немагнитными проставками, а шунт выполнен из магнитных и немагнитных проставок общей длиной, равной рабочему ходу штока, при этом каждому шагу приводного устройства соответствует одна и только одна основная кодовая комбинация положения органа регулирования, снимаемая одновременно со всех индикаторов положения шунта, получающаяся при замыкании или размыкании магнитными и немагнитными проставками шунта магнитных цепей индикаторов положения, причем длины магнитных и немагнитных проставок шунта подобрана так, что при нахождении органа регулирования между i и i+1 шагами приводного устройства промежуточные кодовые комбинации, получающиеся при этом, могут быть отнесены только либо к i, либо к i+1 шагам положения органа регулирования.