PCTRAN Westinghouse AP1000 Power Control of Pressurized Water Reactor Using Simulink of MATLAB

This paper introduces the simulation, and controls using Simulink of MATLAB for PCTRAN (Personal Computer Transient Analysis) of the power control system (PWR) type pressurized water reactor of PWR WESTINGHOUSE AP1000. The power controller model produces mathematical model description in nonlinear relation form in Simulink of MATLAB which is an important and popular program used at most universities for education. The power controller is described by a block diagram in this paper and some details introduce to clearly understand the work function. The results of action control compared with the PCTRAN programme in modes of automatic and manual control.

基于谐波参数化方法预测控制棒棒位

微型堆中控制棒棒位的准确探测对于微纳型核能系统的远程实时监测和无人化智能化运营至关重要,也会影响功率在线监测的精度。本文提出了一种谐波参数化方法,将高阶谐波拟合为控制棒棒位的多项式函数矩阵,构造探测器响应方程,通过搜索棒位以最小化残差来实现精准的控制棒棒位预测,同时可得到对应的高阶谐波及堆芯重构功率。基于棱柱式气冷堆模型完成验证,数值结果表明,预测棒位的平均偏差为1.6 cm,预测精度较高;相比于固定高阶谐波,节块级功率重构的最大均方根相对误差从6.1%降至3%以内,最大相对误差从14.5%降至5%以内。这些结果验证了谐波参数化方法预测控制棒棒位以及改善堆芯功率重构精度的可行性,并为后续气冷微堆在线监测及故障诊断提供了一种思路。

基于PCA的气冷微型堆堆芯在线监测方法研究

先进微型堆的研发面临仅依靠少量堆外探测器信号实现堆芯在线监测的挑战。本研究提出一种通过主成分分析和堆外探测器空间响应函数进行堆芯功率重构和棒位预测的方法,并在气冷微型堆上初步验证其可行性。研究结果表明,通过核设计程序构建不同工况下堆芯节块功率分布数据库,可以选择少于堆外探测器信号个数的主成分实现堆芯功率分布的降维,且样本恢复精度在2.5%以内;为保证主成分的适用性,应使功率分布数据库包含尽量全面的工况因素;堆外探测器响应函数受其与堆芯节块的相对位置影响显著,轴向探测器响应受前后反射层厚度影响明显,径向探测器响应与全堆燃料组件列均有映射关系;节块级功率重构可基于主成分降维和堆外探测器信号通过最小二乘法实现,重构误差在2.9%以内;轴向芯块级功率重构可基于重构的节块级功率通过多项式拟合实现,最大功率因子拟合误差在0.2%以内;棒位预测可通过构建棒位与功率在主成分上的投影系数之间函数映射模型和非线性最小二乘法拟合实现,棒位预测偏差在0.5 cm以内。该堆芯在线监测方法功率重构、棒位预测精度高,不受堆型和工况限制,可应用在各种先进微堆研发中。

煤矿井下液压锚杆钻机钻臂定位控制方法

由于煤矿井下的恶劣工作环境和钻臂动力学特性的复杂性,传统的固定参数控制方法难以确保稳定且精确的控制。特别是在控制信号传输过程中,抖振现象的出现不仅影响控制精度,还可能导致系统的不稳定。为此,提出一种煤矿井下液压锚杆钻机钻臂定位控制方法。通过建立液压锚杆钻机钻臂位移系统模型,设计死区预补偿器减少控制信号抖振,并结合自适应滑模控制器与金豺优化算法优化控制参数,实现液压锚杆钻机钻臂的定位控制。实验验证,该方法显著提升了钻臂定位精度,特别是在水平和转角控制上,即使在干扰环境下也能保持低稳态误差。

低频电源柜专用测试平台的设计及实现

鉴于棒控棒位系统低频电源柜的信号特性独特、插件接口多样化,传统的测试仪器往往难以全面满足其测试需求。为了确保低频电源柜在出厂前经过充分的测试和验证,设计了一套专用测试平台。该平台可以针对低频电源柜的低频电源插件、配电插件以及整体低频电源柜提供必要的外部输入,并自动校验输出的正确性,从而实现对测试需求的全面验证。该平台已在某核电项目低频电源柜的功能性能测试上成功应用,不仅缩短了测试周期,降低了测试成本,还提高了测试准确性。测试结果完全满足上游设计输入要求,为后续棒控棒位系统成套设备自动测试平台的开发提供了参考。

CANDU-6型重水堆停堆棒控制逻辑的故障分析与改进

停堆棒控制逻辑是用于停堆棒的提棒、插棒、棒位显示和在顶部停堆棒的棒数显示等功能,本文对停堆棒棒位显示漂移故障及棒到顶信号与一号停堆系统的停堆棒就位指示不一致的故障的产生原因进行了详细地分析,并采取有针对性的改进措施,提高停堆棒控制逻辑的可靠性。

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。

棒位采集编码卡故障模拟系统设计

介绍了棒位采集编码卡故障模拟系统的设计。该系统在棒位采集系统的配合下,通过模拟编码卡电路中可能出现的故障,提前对相关数据进行分析。经系统测试后表明,该模拟系统能快速分析编码卡故障数据,有助于定位和找到故障卡件,并通过仿真结果验证系统测试的有效性。此系统不仅能降低卡件维修时机柜内工作误碰其他卡件或电缆的概率,还可减少工作人员接受辐照剂量风险和检修工作时间,提高工作效率。

核电厂棒控棒位系统状态监测诊断研究与实现

核电厂棒控棒位系统是调节核功率和堆芯温度的重要设备,其可靠运行对核电厂安全有着重要的意义。为提高系统的稳定性和可观测性,对棒控棒位系统运转特性、状态监测、故障诊断等方面进行研究,并对其状态监测诊断系统进行设计并应用于核电厂现场。本文研究对提高棒控棒位系统运行可靠性有着重要意义,具有较好参考价值。

广东岭澳核电二期工程数字化棒控棒位系统设计

广东岭澳核电二期工程控制棒控制系统和控制棒棒位监测系统(以下简称棒控棒位系统)采用基于法国AREVA的安全级仪控平台TXS技术和数字化技术,以及冗余设计技术手段,实现了反应堆温度和功率的集中控制。采用大功率晶体管实现了对控制棒的"一带一"控制;采用分组编码探测器对控制棒在堆芯中的位置进行监测。本文对其设计要求和设计特点进行了介绍,并将设计结果与岭澳核电一期和秦山二期棒控棒位系统的设计结果进行了比较。结果表明,岭澳二期的棒控棒位系统能为运行人员和维护人员提供丰富的信息,方便了系统的运行和维护,提高了系统的可靠性。

TMSR核功率控制系统的PID设计与仿真

功率控制系统(Power Control System,PCS)是反应堆控制系统(Reactor Control System,RCS)的重要组成部分,它完成功率提升、功率保持与功率调节的作用。在钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)核能系统固态堆设计方案中,功率控制器根据实测功率与设定功率值之间的偏差和偏差的变化趋势,按照经典的比例-积分-微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制算法,给出调节控制棒的运动距离和运动方向等信号。PCS的PID算法设计与基于反应堆中子物理、热工及控制棒的传动性能构成的闭环控制系统的特性有关,其不同参数的确定与系统的静态和动态性能指标的要求相对应。本文从控制的角度出发,在已有的控制棒样机中设计的棒控棒位系统及相关中子物理的基础上对PCS的PID算法进行多层次仿真与参数分析,并对系统的可控性与可测性进行分析验证。分析及仿真结果表明两种控制模型下的系统均是完全可控及完全可测的,在合适的PID参数集下均能体现响应的快速性及系统的良好鲁棒性和抗干扰能力,具有实际的应用意义。

自编码数字式控制棒位置测量指示系统

介绍了一种自编码式棒位测量系统。该系统的棒位探测器由数役导磁材料制成的控制律驱动轴和少量测量线圈组成，每个测量线圈输出一位地址代码。用8031CPU实现地地码到棒位值的转换。该系统适用于水力学驱动控制棒提升系统，也适用于压水型反应堆磁力驱动控制律提升系统。

基于PLC伺服控制的甘油雾化喷涂系统设计

根据香烟滤棒的丝束甘油雾化喷涂原理,设计的甘油雾化喷涂系统采用PLC和触摸屏作为主控制器,由甘油桶、温度控制子系统、甘油雾化子系统、喷涂活门和伺服系统组成.研究了活门精确定位的伺服控制,该技术实时跟随丝束的运行速度,由PLC给出活门开度对应的、伺服电机转动所需的、高速脉冲数作为系统的位置给定量,通过位置环、速度环和电流环的三闭环PID控制精确定位活门开度,实现甘油的均匀喷涂,保证甘油喷涂量.给出PLC控制程序流程图,对系统进行了实际运行测试.结果表明:系统运行可靠,滤棒的硬度控制达到国家标准.

基于雾化技术的三醋酸甘油酯自动喷雾系统的设计与实现

KDF2型滤棒成型机组的增塑剂上胶系统,采用毛刷旋转甩涂三醋酸甘油酯控制滤棒硬度,存在三醋酸甘油酯喷涂不均匀、丝束与三醋酸甘油酯浪费严重等问题,为提高滤棒质量,设计了基于雾化技术的三醋酸甘油酯自动喷雾系统。该系统采用"PLC+触摸屏"作为主控制器,增压泵将加热的三醋酸甘油酯高压泵入集油器,通过喷嘴均匀喷雾到运行丝束上;利用PLC内置定位功能和伺服定位模块,实时跟踪丝束速度,精确控制活门位置,调节三醋酸甘油酯流量;通过检测三醋酸甘油酯箱内三醋酸甘油酯温度和液位,完成三醋酸甘油酯自动加热和施加。测试结果表明,滤棒硬度达到88%±1.8%,硬度过程能力指数达到1.4以上;三醋酸甘油酯喷涂均匀,系统运行稳定可靠,平均跑条量由原来的38 g减少到5.8 g,平均剔除量由原来的1282 g减少到32 g,有效减少了三醋酸甘油酯和丝束损耗。

广义GRAY码棒位测量研究

在分析了控制棒棒位测量的特点后，本文提出了广义ＧＲＡＹ码的概念，此外，针对现役堆用棒位指示系统线圈太多、结构复杂的缺点研制了一种新型棒位测量系统——ＧＲＡＹ码棒位测量系统并进一步详细地介绍了该系统的编码原理。

基于SOPC的反应堆棒位信息监测技术研究

运用可编程片上系统(SOPC)技术,以现场可编程门阵列(FPGA)为数字平台,研究一种反应堆棒位信息监测技术。该监测技术将Nios II处理器、视频图形阵列(VGA)显示控制器、控制器局域网络(CAN)总线控制器等集成在一片FPGA芯片中,构建完成一个具有丰富功能的SOPC硬件平台。采用该硬件平台,可将棒位系统的运行状态信息实时、直观地进行数字化显示,同时以日志的形式存储在外部存储设备中,能够全方位地监测棒位系统的运行状态,使操纵人员能更方便、快捷地掌握整个棒位系统的运行情况。研制完成的原理样机验证了该技术的可行性。

5MW核供热反应堆超声波棒位测量系统模块式电源设计

针对5 MW核供热反应堆(NHR-5)控制棒棒位测量指示系统因供电电源电路元器件老化出现输出电压不稳定问题,提出应对电源系统进行重新设计制作。新的设计方案采用模块化设计,整个电源系统由标准AC-DC开关电源模块和三端稳压器构成。与原分离元器件设计方案的比较结果表明,本设计方案除能为各控制棒棒位测量指示系统的功能模块正常供电之外,还提高了电源的稳定性以及可维护性。

远控钻机送杆机构自适应定位技术的研究

对远控钻机送杆机构定位系统的原理及其组成进行了分析,揭示了该定位系统滞后位移的存在;将自适应技术应用于送杆机构控制系统并建立了被控系统数学模型,通过数学模型分析了自适应定位的实现过程。为远控钻机送杆机构及其他执行机构精确定位提供了理论基础及解决方案,使远距离控制或自动控制钻机及工作面无人化作业的实现成为可能。

秦山核电一期的棒控棒位系统数字化改造

秦山核电一期棒控棒位系统经数字化改造后,采用PLC(programmable logic controller)实现逻辑控制功能,建立人机界面对系统状态进行在线监测和授权参数修改,控制部分采用冗余配置,提高了系统的灵活性和可靠性;对模拟电路进行修改,采用故障双保持的电路设计;控制棒控制系统和棒位指示系统间通过冗余配置的通信方式传输信号,减少了现场电缆的数量;此外设计了数据采集柜,对驱动机构线圈波形数据进行实时数据采集和保存,以便分析事故。

多编码棒磁敏式控制棒位置探测器

提出了一种结构简单、工作可靠、测量精度高的控制棒位置探测器—多编码棒磁敏式控制棒位置探测器。对于实现N个测点的棒位探测器而言,它由一个开关组件与和一根芯棒组成。开关组件内设置了k个磁性开关并在同一平面上环向均布。非导磁芯棒四周镶嵌了k排永磁铁并按一定的规律布置。在芯棒随控制棒加长杆在开关组件中心孔内上下运动时,永磁铁经过磁性开关将使之闭合;反之,开关断开。通过拾取与磁性开关相串联的电阻上的输出信号并进行相应的处理即可判断控制棒的堆内位置。