核电站反应堆无补偿线圈棒位测量系统设计与研究

论文摘要

RGL（棒控棒位系统)是PWR（核电站压水堆）中的重要系统，主要用于驱动控制棒的提升和下降并对每束控制棒在堆芯的位置进行检测，监视；通过对控制棒的运动控制和位置调整了实现反应堆功率的快速调节和特殊情况下的紧急停堆，保证核反应稳定、安全的运行。本文所设计与研究的对象是RGL系统中的棒位测量系统，重点对棒位探测器的工作原理和棒位信号处理两方面进行分析研究。以电子电路技术和模拟信号处理为基础，结合棒位探测器电气输出特性，运用A/D转换和数字系统设计的方法对无补偿线圈棒位测量系统进行了设计和研究。介绍了这种新型、无补偿线圈，单芯棒编码棒位探测器的结构组成及工作原理，并与传统棒位探测器进行结构，稳定性，功能性等方面的比较分析，验证了新型棒位探测器的优势和良好的前景。研究了新型棒位传感器输出信号的分析处理方法，并以此为基础对整套棒位测量系统的硬件组成和软件实现进行了设计与研发，完成了棒位测量系统各部分电气原理图的设计，功能模块的软件仿真和硬件调试，以及整机的性能测试与稳定性试验。此套棒位测量系统采用了清华大学核能与新能源技术研究院自主研发了无补偿线圈、单编码棒、电感数字式并可用于内置式控制棒位置测量的探测器，可以解决大多数PWR广泛采用的线圈编码电感数字式控制棒位置探测器所存在的体积庞大、测量步距长、结构复杂、抗干扰能力差等问题；此控制棒位置测量系统在测量原理和测量方式上有别于国内外通行的测量系统，完全拥有自主知识产权，属于创新性设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究对象及背景介绍
• 1.1.1 课题研究对象
• 1.1.2 电感式棒位探测器介绍和发展
• 1.2 课题研究的目的及研究内容
• 2 棒位测量系统总体设计方案
• 2.1 棒位测量系统工作原理
• 2.2 棒位测量系统功能分析
• 2.2.1 棒位测量系统主要功能分析
• 2.2.2 棒位测量系统子功能模块介绍
• 3 棒位测量系统模拟电路设计与研究
• 3.1 探测器的结构组成
• 3.2 探测器的工作原理
• 3.3 探测器的电气特性
• 3.4 交流恒流源作用及其重要性分析
• 3.4.1 正弦波振荡电路
• 3.4.2 功率放大电路
• 3.4.3 阻抗匹配电路
• 3.4.4 差分比例放大电路
• 3.4.5 精密整流电路
• 3.4.6 加法器电路设计
• 3.4.7 电压提升电路
• 3.4.8 闭环调节分析
• 3.5 棒位探测器输出信号测量电路
• 3.5.1 棒位测量电路阻抗匹配设计
• 3.5.2 棒位测量电路电压差分比例放大
• 3.5.3 棒位测量电路精密整流设计
• 3.6 棒位测量系统模拟电路仿真与硬件测试
• 3.6.1 棒位测量模拟电路仿真及研究
• 3.6.2 棒位测量模拟电路的硬件测试
• 3.7 本章小结
• 4 反应堆数字化棒位测量系统数字化设计与研究
• 4.1 棒位信号编码原理
• 4.2 棒位信号编码方法研究
• 4.3 数字化棒位测量系统基本组成
• 4.4 CPU 功能分析与研究
• 4.4.1 程序流程图
• 4.4.2 编程语言选择
• 4.4.3 棒位信号处理
• 4.4.4 零步校正
• 4.4.5 落棒时间测量
• 4.4.6 稳压电源调整
• 4.4.7 故障诊断分析
• 4.5 本章小结
• 5 总结
• 参考文献
• 附录 棒位测量系统原理图
• 致谢