核电站控制棒驱动机构电源系统建模及故障分析

大型核电站控制棒驱动机构的电源系统由两台带飞轮的电动发电机组成,励磁方式包括自并励和相复励。某自并励机型棒电源系统曾发生一机失磁,与之并联的另一机过流保护抢先动作的严重事故。实际核电站中大量棒电源系统采用相复励机型,为了探究此次事故原因并判断棒电源系统中是否存在保护失配的共性风险,有必要对相复励棒电源系统故障特点进行研究。文中从相复励系统的全补偿公式出发,理论分析了机端短路电流变化趋势与相复励系统参数的关系,然后建立了棒电源系统的PSCAD模型。发现机端短路故障的仿真计算与理论分析相吻合,并通过动模机组单机机端短路实验共同验证了仿真模型的正确性。文中仿真分析了棒电源系统单机失磁时的故障特点,提出利用稳态等效电路估算棒电源系统失磁故障时机端电流的大小。结合制造厂家的真机实验验证了估算方法的有效性,同时说明了事故棒电源系统过流与失磁保护失配的原因,为核电棒电源系统保护装置改造奠定了基础。

控制棒驱动机构电源系统欠励磁保护与过电流保护配合的仿真分析

介绍了某核电站因为控制棒驱动机构的电源系统(即RAM系统)故障导致反应堆停堆,从RAM系统保护动作入手,深入分析此次RAM系统故障导致反应堆停堆的原因,通过计算分析提出了解决类似问题的建议。通过在不同负载工况下对故障过程进行仿真,复现了故障工况下的电流大小,验证了建议措施的正确性,为RAM系统保护定值的修改提供了依据。

核电厂直流控制棒驱动机构电源系统绝缘监测问题仿真分析

某核电厂直流控制棒驱动机构电源系统在调试过程中出现了绝缘监测频繁误报警的问题。为确定该问题发生的原因,对该系统使用的交流注入式绝缘监测装置原理进行了分析,对系统绝缘测量值进行了仿真计算,得到系统对地电容与绝缘监测装置测量精度之间的对应关系,进而得出系统对地电容过大是引起绝缘监测装置测量偏差的重要因素。同时,通过仿真结果可知,绝缘监测装置的采样频率,会对测量精度产生较大影响。针对当前直流控制棒驱动机构电源仅在正极设置二极管的方案,对正负极均配置二极管的方案进行了仿真分析。通过仿真可知,负极增加二极管的方案并不利于系统绝缘监测精度的提升。

核电站控制棒驱动机构电源系统

介绍了核电站控制棒驱动机构电源系统的功能和作用,分析了国产控制棒驱动机构电源系统的特点,机组启动和两机并列过程中采用的特殊逻辑处理,实现了空载情况下的快速并列和无功功率的均衡分配。

一种核电控制棒驱动机构电源系统研制

针对核电站发电机组高稳定性和高可靠性等要求,设计了一套核电控制棒驱动机构电源系统(RAM)样机。该系统样机由两台电动机发电机组和控制柜、断路器柜组成。从无功功率分配、系统监测保护和并网设计等方面对核电控制棒驱动机构电源系统进行设计,其中并网设计是该系统样机的核心技术。通过两种并网方式优劣对比,选择加载并车电阻方式。经试验验证:样机各项性能指标满足技术要求;采用加载并车电阻并网方式,一次并车成功率超过90%,并车时间基本控制在20 s以内。

核电站控制棒驱动机构冷却系统试验及验证

控制棒驱动机构(CRDM)运行期间,磁轭线圈产生热量,由于驱动机构之间间隙较小,自然通风的散热效果不佳,为使驱动机构正常工作,工程上主要采用冷却风机对驱动机构进行强制对流散热。通过搭建CRDM冷却系统1/2缩比台架,对围筒内部各磁轭通道的冷却风速及其分布,在不同数量风机运行工况下的表现进行试验研究。并在两台风机同时运行工况下,进行全尺寸流场有限元分析与缩比模型试验结果对比,验证试验与理论分析具有一致性。该试验确定了冷却通风分布的均匀性和系统整体风阻,为工程实践提供依据,同时验证了原工程设计的合理性和经济性,确认工程选型风机可满足冷却系统需要。

反应堆控制棒新型电磁驱动机构原理实验监控系统

为解决反应堆控制棒新型电磁驱动机构工程样机设计中遇到的一些问题,对该机构的原理样机进行了性能实验。该原理样机实验监控系统采用光栅尺测量控制棒的实际位移,可编程控制器(PLC)控制实验台,计算机采集实验数据,计算机与PLC之间通过RS232串口进行通信。实验表明:该实验监控系统性能可靠,精度高,保证了实验的顺利完成。

某压水堆核电站控制棒驱动机构电流负载特性浅析

随着某压水堆核电站棒控棒位系统(RGL)的逐步老化及备件停产,拟采用成熟的数字化技术进行整体改进。由于主流数字化技术的控制电源功耗增大,有必要对现有系统的负载和容量进行分析论证。通过控制棒驱动机构(CRDM)和控制系统在极限负载工况下对控制棒驱动机构电源(RAM)系统的负载特性及功耗进行简化分析和仿真。仿真结果表明,随着新系统控制电容量的增大,原系统供电方案不利于RAM系统的稳定运行,存在潜在风险。为确保RGL系统整体改进后系统供电容量及品质满足RGL的正常稳定运行需求,提出可行的电源系统改进方案,将原有RGL的RAM两相控制电转移至交流不间断电源系统(LNE)。该方案在有效降低RAM发电机组三相不平衡现象的同时,有利于RAM发电机组的稳定运行,确保改进后RGL控制电源系统的可靠性。

CPR1000控制棒驱动机构电源系统实现国产化

2010年1月28日，由中广核工程有限公司和中国核动力研究设计院联合研制的1000MW级核电机组控制棒驱动机构电源系统（RAM），在成都正式通过鉴定。来自国家核安全局、中国工程物理研究院等该领域阂内知名专家参加了鉴定会，鉴定委员会认真审查了研制总结报告、查新检索报告、试验报告等有关文件，并在研制单位现场查看了样机，进行了现场试验。与会专家对该研制成果给予了很高的评价，一致通过该样机鉴定。

核电站控制棒驱动机构电源机组励磁方式的选择

由于国民经济持续快速增长,电力包括煤炭、石油等能源已经开始出现十几年前中国经济起飞时期的瓶颈制约征兆。核电作为安全、高效、清洁的能源,必将大力发展以缓解这些问题。针对目前核电站的控制棒驱动机构电源:电动机-发电机组(M-G机组),分析其应用于该系统的各类励磁方式优缺点,并提出一种可用于控制棒驱动机构电源的新型励磁方式。

600MW核电站控制棒驱动机构原理样机风冷试验

描述了秦山核电二期工程600MW核电站控制棒驱动机构原理样机风冷及发热试验。通过模拟反应堆实际运行条件 ,确定了驱动机构冷却风道的压力损失、所需的最小风冷速度以及驱动机构发热量与风冷速度的关系 ;

控制棒水压驱动系统冷态性能实验研究

控制棒水压驱动系统是清华大学为低温核供热堆NHR200发明的新型的内置式控制棒驱动技术,该驱动系统由水压驱动机构、组合阀、控制棒和缓冲器等组成。控制棒水压驱动系统冷态性能是控制棒步进时间和系统驱动压力选取的基础。本文分析了控制棒水压驱动系统的组成和工作原理,完成了全尺寸控制棒水压驱动系统冷态性能实验,包括水压缸最小落棒压力实验、提升缸带载步进实验和快速落棒实验等。在实验结果的基础上分析了关键特性参数的变化规律和机理。结果表明:最小落棒压力是保持驱动机构销爪正常工作所需的最小驱动压力,其对应于压力时程曲线上峰值波动过程的变化起点;步升和步降过程压力拐点分别对应位移到位点,随着驱动水压的增加,水压缸充压拐点压力逐渐增加,步升时间、充压拐点时间逐渐减少。实验研究成果为控制棒水压驱动系统的设计、优化和工程应用奠定基础。

控制棒驱动机构备件数量优化方法

控制棒驱动机构是反应堆控制和保护系统的伺服机构,是执行反应堆功率调节、紧急停堆的重要核安全设备。控制棒驱动机构成本较高,如何合理确定其备件数量对于提高反应堆的可运行性具有重要意义。本文针对控制棒驱动机构,在系统连续运转时间不小于换料周期的约束条件下,提出了一种确定控制棒驱动机构备件数量的优化方法--分组备件数量优化方法,给出了总费用最少的各子系统的备件配置方案。通过随机模拟计算对分组备件数量优化方法与常规算法进行比较,结果表明:该方法常优于常规算法,在保证控制棒驱动机构可用性的前提下,优化备件数量配置可降低成本。该优化方法同样适用于其他设备的备件分析,对工程中设备备件的分析与研究具有指导意义。

控制棒驱动机构供电特性研究

本文分析了控制棒驱动机构供电系统的结构和控制原理,结合数字化棒控系统的控制特性,建立了控制棒驱动机构驱动线圈电压和电流的计算模型,并根据模型计算了控制棒驱动机构工作时线圈的电压和电流变化规律。方法和模型可用于控制棒驱动机构系统的供电特性分析和研究。

核电厂电力电子化CRDM电源数字控制系统设计

为了使核电厂反应堆电力电子化控制棒驱动机构(CRDM)电源在不同工况下安全、可靠运行,研究了其数字控制系统设计方法。重点考虑了采样保持器和数字控制延时对系统稳定性的影响,并采用最佳阻尼设计方法对各级变换器控制器参数进行整定,形成了一套完整的电力电子化CRDM电源数字控制系统设计方法。仿真结果表明,系统稳态性能良好,并能够在负荷突变和故障切换等工况下快速、平稳地过渡到新稳态。该结果验证了所提设计方法的正确性和有效性。该设计方法对核电厂其他电力电子装置数字控制系统设计具有一定的指导意义。

控制棒驱动机构“Ω”焊机的研制

“Ω”自动氩弧焊机是焊接控制棒驱动机构（ＣＲＤＭ）密封壳的专用设备，它能在１５米外由遥控盒操纵焊接。本文简述焊机研制的主要技术关键及其解决办法。

控制棒水压驱动步升过程流动阻力影响分析

控制棒水压驱动系统(CRHDS)是清华大学为NHR200发明的新型内置式控制棒驱动系统。组合阀是驱动系统关键的流量控制部件,其流动阻力对控制棒水压驱动机构的步进性能有重要影响。本文完成了驱动机构不同流动阻力工况步升过程性能试验,建立了驱动机构水压缸步升过程理论模型,得到了水压缸步升过程关键性能参数的动态变化曲线,理论结果与试验结果符合很好。在此基础上,利用模型分析了热态工况驱动机构水压缸变流阻步升动态过程。结果表明:随着流动阻力的增大,步升平均速度逐渐减小,步升时间、步升后压力迟滞时间和步升过程总时间均增大。研究成果为CRHDS组合阀流动阻力的设计和优化奠定基础。

核电厂控制棒失步的判断方法

本文介绍了控制棒驱动原理,从控制棒棒位测量指示、控制棒驱动电流、控制棒动作麦克风噪声三个方面提出了控制棒失步的判断方法。

控制棒驱动机构故障诊断系统设计

基于典型故障模式分析和传感器测点分析,以控制棒驱动机构(CRDM)为对象提出了2种故障诊断算法,即利用状态观测器模型和基于振动信号的智能算法,预先发现其故障现象,精准识别故障模式并实现故障部件隔离,减少故障后报警带来的危害和损失。同时,初步设计了故障诊断系统的软硬件结构,为后续CRDM的故障诊断系统研发与应用提供了支撑。

基于PostgreSQL的CRDM数据存档系统

数据存档系统是控制棒驱动机构(Control Rod Drive Mechanism,CRDM)样机控制系统的重要组成部分,主要用于存储控制棒的实时、报警信息及其他设备信息等数据,一方面能够使运行人员对熔盐堆CRDM样机的运行、调试和维修等工况进行分析和处理,另一方面为今后基于数据分析的预警和诊断技术发展积累数据资源。本文基于开源、数据类型和接口丰富、扩展功能强大的关系型数据库Postgre SQL,设计实现了熔盐堆CRDM样机数据存档系统的数据库。为提高数据库的性能并确保安全可靠的存储数据,在数据采集上采用了双机热备技术,同时使用Java语言开发了控制棒棒位检索工具并连接数据存档系统。该系统在熔盐堆CRDM样机中的成功应用证明其是一种先进的、低成本的、稳定的数据存档系统。