Система контроля положения органа регулирования ядерного реактора

 

Использование: системы управления и защиты ядерных реакторов в системах контроля положения регулирующих органов. Сущность изобретения: сравнение мгновенных значений напряжений, снимаемых с катушек линейного датчика в момент равенства нулю активной составляющей этих напряжений, и запись результатов сравнения в цифровые запоминающие устройства. Для повышения быстродействия и надежности контроля положения органа регулирования в систему контроля положения органа регулирования ядерного реактора, содержащую линейный датчик положения с индуктивными катушками, магнитомягкий шунт, жестко связанный с органом регулирования, разделительные трансформаторы, первый, второй, третий резисторы, схемы сравнения напряжений, схему синхронизирующих импульсов, схему выделения максимального напряжения и схему выделения минимального напряжений с катушек, схему обработки сигналов положения, введены D-триггеры, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих схем сравнения, синхронизирующие входы D-триггеров соединены с выходом схемы синхронизирующих импульсов, а выходы триггеров соединены со входами схемы обработки сигналов положения. 2 ил.

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

В известной системе контроля положения органа регулирования ядерного реактора [1] местоположение органа регулирования определяют путем сравнения полых напряжений, снимаемых с катушек линейного датчика, с формируемым косвенным путем опорным напряжением. Общим недостатком этой системы контроля положения органа регулирования является изменение почти в два раза сопротивления постоянному току катушек датчиков при выходе на номинальный режим или расхолаживания ядерного реактора. При этом меняются напряжения, снимаемые с катушек датчика. Сравнение таких напряжений с неизменным опорным напряжением в блоках по обработке сигналов положения может вызвать нарушение работоспособности системы контроля в переходных режимах работы реактора. Поэтому для нормальной работоспособности системы контроля необходима либо тщательная настройка элементов системы, либо ручная подстройка опорного напряжения индивидуально для каждого датчика.

Наиболее близким техническим решениям является система контроля положения органа регулирования ядерного реактора [2] которая содержит линейный датчик положения с индуктивными катушками, магнитомягкий шунт, жестко связанный с органом регулирования, блоки сравнения напряжений и блок обработки сигналов положения.

Это техническое решение выбрано за прототип.

Недостатком этой системы контроля положения органов регулирования является наличие в блоках сравнения инерционных элементов (конденсаторов), уменьшающих быстродействие системы, а по причине "старения" этих элементов снижение надежности контроля положения органа регулирования ядерного реактора.

Сущность изобретения заключается в сравнении мгновенных значений напряжений, снимаемых с катушек линейного датчика в момент равенства нулю активной составляющей этих напряжений, и записи результатов сравнения в цифровые запоминающие устройства. Технический результат повышение быстродействия и надежности контроля положения органа регулирования.

Технический результат достигается путем того, что в системе контроля положения органа регулирования ядерного реактора, содержащей линейный датчик положения первой N-й индуктивных катушек, магнитомягкий шунт, жестко связанный с органом регулирования, первый N-й блоки сравнения напряжений, блок обработки сигналов положения, причем вывод N-й катушки соединен с первой клеммой источника питающего напряжения, первая N-я индуктивные катушки линейного датчика соединены последовательно, введены первый N-й разделительные трансформаторы, блок синхронизирующих импульсов, блок выделения максимального и блок выделения минимального напряжений катушек, первый третий резисторы, первый N-й D-триггеры, вывод первой катушки подключен к первым выводам первого резистора и блока синхронизирующих импульсов, второй вход которого связан с вторым выводом первого резистора и с второй клеммой источника питающего напряжения, вторыми выводами первая N-я катушки датчика соединены с выводами первичной обмотки соответствующего первого N-го разделительного трансформатора, один вывод вторичной обмотки каждого разделительного трансформатора соединен с общей шиной, а второй вывод вторичной обмотки первого N-го разделительного трансформатора соединен с первым входом соответствующего первого N-го блока сравнения и соответственно с первым N-м входами блока выделения максимального и блока выделения минимального напряжения с катушек датчика, выход блока выделения максимального напряжения через второй резистор, а выход блока выделения минимального напряжения через третий резистор подключены к вторым входам первого N-го блоков сравнения, информационные входы D-триггеров соединены с выходами соответственно первого N-го блоков сравнения, синхронизирующие входы первого N-го D-триггеров соединены соответственно с первым N-м входами блока обработки сигналов положения.

На фиг.1 представлена структурная схема системы с последовательным соединением катушек датчика; на фиг.2 диаграмма работы основных элементов системы.

Система (фиг.1) контроля положения органа регулирования ядерного реактора содержит линейный датчик 1 с индуктивными катушками 1.1-1.N, магнитомягкий шунт 2, жестко связанный с органом регулирования 3, разделительные трансформаторы 4.1-4. N, первый, второй и третий резисторы 5, 6, 7, блоки сравнения 8.1-8.N, блок 9 синхронизирующих импульсов, блоки 10, 11 выделения соответственно максимального и минимального напряжений с катушек датчика, блок 12 обработки сигналов положения, D-триггеры 13.1-13.N.

Катушки датчика соединены между собой последовательно. Одним концом последовательного соединения катушки подсоединены к клемме 14 питающего напряжения, другим концом последовательного соединения через первое сопротивление 5 подключены к второй клемме 15 питающего напряжения. Каждая катушка 1.1-1.N линейного датчика подключена к первичной обмотке соответствующего разделительного трансформатора 4.1-4. N, предназначенного для приведения разнопотенциальных напряжений с катушек при последовательном их соединении к одному потенциалу. Один вывод вторичной обмотки каждого трансформатора соединен с потенциалом "земли", а второй вывод вторичной обмотки разделительных трансформатора 4.1-4.N соединен с первым входом соответствующего блока сравнения 8.1-8.N, а также с одним из входов блока 10 выделения максимального напряжения U_сш (катушка замкнута шунтом) и одним из входов блока 11 выделения минимального U_бш (катушка не замкнута шунтом) напряжения. Выходы блоков 10, 11 через последовательно соединенные резисторы 6, 7 объединены и образуют в точке соединения резисторов 6, 7 необходимую величину отслеживаемого опорного напряжения (U_бш < U_оп < U_сш), которое подается на вторые входы блоков сравнения 8.1-8. N. Выходы блоков сравнения 8.1-8.N подключены к информационным входам соответствующих D-триггеров 13.1-13.N на синхронизирующий вход которых подаются синхроимпульсы с выхода блока 9. На вход блока 9 подается напряжение с резистора 5, включенного в цепь питания катушек датчика. Выходы D-триггеров 13.1-13.N соединены с входами блока 12 обработки сигналов положения.

Система контроля положения работает следующим образом.

Пусть шунтом 2 замкнута только катушка 1.1 линейного датчика 1. Так как полное сопротивление катушки, замкнутой шунтом, больше, чем катушки, не замкнутой шунтом, то при одном и том же токе, что обеспечивается последовательным соединением катушек датчика, протекающем через катушки 1.1-1.N, напряжение U_сш (фиг. 2) на катушке 1.1 будет больше, чем напряжение на катушках 1.2-1. N, равные U_бш. Напряжения с катушек 1.1-1.N через разделительные трансформаторы 4.1-4.N подаются на входы блоков 10,11 выделения максимального и минимального напряжений и на входы блоков сравнения 8.1-8.N. При этом на выходе блока 10 будет выделяться напряжение U_mах, равное U_сш, напряжению на катушке 1.1, а на выходе блока 11 напряжение U_min, равное U_бш, напряжениям на катушках 1.2-1.N. Так как опорное напряжение в любой момент времени, снимаемое с общей точки соединения резисторов 6, 7, и подаваемое на другой вход блока сравнения 8.1-8. N по абсолютной величине больше U_min U_бш, но меньше U_max U_сш, то напряжение на выходе блока сравнения 8.1 будет в противофазе с напряжениями на выходе блоков сравнения 8.2-8.N (см. фиг.2).

Напряжения (U_сш, U_бш), снимаемые с катушек 1.1-1.N датчика, алгебраически складываются из двух частей: активной составляющей U_R, совпадающей по фазе с током в цепи питания датчика, и индуктивной составляющей U, опережающей по фазе ток в цепи питания датчика на четверть периода. Так как катушки 1.1-1. N датчика содержат одно и то же число витков и намотаны на однотипных сердечниках, то индуктивные составляющие напряжений на катушках, находящихся в одинаковых условиях (катушки замкнуты шунтом или катушки не замкнуты шунтом), будут равны и мало будут зависеть от температуры окружающей среды. Активные составляющие U_r напряжений, снимаемых с катушек, зависят как от длины выводных концов, так и от температуры окружающей среды, а по фазе активные составляющие напряжений совпадают с током в цепи питания датчика. Поэтому синхронизация блоков в момент перехода через нуль напряжения, снимаемого с добавочного резистора 5 в цепи питания катушек датчика, нейтрализует влияние на работу блока активных составляющих напряжений U_сш, U_бш, снимаемых с катушек датчика. В момент перехода амплитуды напряжения через нуль и (для приведенного примера) начала формирования положительной полуволны напряжения (см. фиг.2) на резисторе 5, включенном последовательно в цепь питания катушек 1.1-1. N, блок 9 вырабатывает короткий синхронизирующий импульс, разрешающий запись с выходов блоков сравнения 8.1-8.N информации в триггеры 13. -13.N. При этом напряжение отрицательной полярности воспринимается триггерами как уровень логического нуля, а напряжение положительной полярности как уровень логической единицы.

Для рассматриваемого примера при приходе на входы триггеров разрешающего запись синхронизирующего импульса на выходе только триггера 13.1 появится напряжение, равное уровню логической единицы, т.к. только на выходе блока сравнения 8.1 в этот момент времени присутствует положительное напряжение. На выходе триггеров 13.2-13.N будет в этом случае напряжение, равное уровню логического нуля. Через время, равное периоду питающей сети, на вход триггеров 13.1-13. N вновь поступит синхронизирующий импульс, по которому будет произведена перезапись информации на входе триггеров.

При перемещении органа регулирования 3, а с ним и шунта 2, будут поочередно замыкаться шунтом 2 катушки 1.2-1.N датчика. При этом блоки сравнения 8.2-8. N также поочередно будут менять фазу выходного напряжения, которая будет совпадать с фазой выходного напряжения блока сравнения 8.1. На выходах триггеров 13.2-13.N также поочередно с приходом синхроимпульса будет появляться напряжение логической единицы. Изменяющееся состояние на выходах триггеров 13.1-13.N, возникающее при перемещении органа регулирования 3, поступает на блок 12 обработки сигналов положения и после преобразования в сигналы местоположения органа регулирования отображается на табло оператора.

Синхронизация триггеров 13.1-13. N осуществляется короткими импульсами через время, равное периоду питающей сети. Таким образом, быстродействие системы определяется частотой питающей сети и не зависит от "старения" элементов блоков.

Формула изобретения

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОРГАНА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содержащая линейный датчик положения, с первой N-й индуктивными катушками, магнитомягкий шунт, жестко связанный с органом регулирования, первый N-й блоки сравнения напряжений, блок обработки сигналов положения, первая N-я индуктивные катушки линейного датчика соединены последовательно, причем первый вывод N-й катушки соединен с первой клеммой источника питающего напряжения, отличающаяся тем, что в нее введены первый N-й разделительные трансформаторы, блок синхронизирующих импульсов, блок выделения максимального и блок выделения минимального напряжений катушек, первый третий резисторы, первый N-й D-триггеры, второй вывод первой N-й катушек подключен к первым выводам первого резистора и блока синхронизирующих импульсов, второй вход которого связан с вторым выводом первого резистора и с второй клеммой источника питающего напряжения, вторыми выводами первая N-я катушки датчика соединены с выводами первичной обмотки соответствующего первого N-го разделительных трансформаторов, один из выводов вторичной обмотки каждого разделительного трансформатора соединен с общей шиной, а второй вывод вторичной обмотки первого N-го разделительных трансформаторов соединен с первым входом соответствующего первого N-го блоков сравнения и соответственно с первым N-м входами блока выделения максимального и блока выделения минимального напряжений с катушек датчика, выход блока выделения максимального напряжения через второй, а выход блока выделения минимального напряжения через третий резисторы подключены к вторым входам первого N-го блоков сравнения, информационные входы D-триггеров соединены с выходами соответственно первого N-го блоков сравнения, синхронизирующие входы первого N-го D-триггеров соединены соответственно с первым N-м входами блока обработки сигналов положения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2