專(zhuān)利名稱(chēng)：基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核電站核反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指 一種基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始使用核能發(fā)電，核電站應(yīng)運(yùn)而生，而作 為核電站中最為核心的就是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆中由于是能量產(chǎn)生的源泉，因此其本身的工 作狀態(tài)非常關(guān)鍵，不僅關(guān)系到核電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且關(guān)系到重大的人身安全和環(huán)境安全問(wèn) 題，因此對(duì)于核反應(yīng)堆通常都有非常嚴(yán)密的監(jiān)視系統(tǒng)。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于核反應(yīng)堆中各種重要控制邏輯功能，特別是在核反應(yīng)堆棒控 系統(tǒng)的邏輯控制功能，缺乏一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)，所設(shè)計(jì)出的各個(gè)分布式控制系統(tǒng)(DCS, Distributed Control System)不盡相同，人們往往很難迅速地將一個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)完全移植到另 一個(gè)系統(tǒng)之中，這對(duì)于未來(lái)推廣核電技術(shù)以及普及核能將是一個(gè)重大的技術(shù)障礙。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種能夠適應(yīng)各種系統(tǒng)的棒控邏輯、 調(diào)整方便快捷、功能完備高效、反映直觀迅速、工作性能穩(wěn)定安全可靠、適用范圍較為廣泛 的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法如下 該基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，其主要,點(diǎn)是，所述的方法包括以下步驟(1) 系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，并周期性的判斷允許"^喿作控制棒的初始條件是否滿足；(2) 如果是，則系統(tǒng)根據(jù)用戶操作，選擇手動(dòng)/自動(dòng)控制模式； (3 )判斷所述的控制棒的棒位是否處于初始狀態(tài)；(4) 如果是，則根據(jù)用戶的操作選擇進(jìn)行相應(yīng)的提棒操作或者落棒操作；(5) 如果否，則在系統(tǒng)處于手動(dòng)控制模式的條件下，根據(jù)用戶操作，對(duì)相應(yīng)的控制棒的棒位進(jìn)行調(diào)節(jié)；
(6) 根據(jù)系統(tǒng)的反饋信號(hào)，計(jì)算實(shí)際的棒位中的每組控制棒的簇與簇之間的誤差，若誤 差超過(guò)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的范圍，則系統(tǒng)發(fā)出控制棒棒位錯(cuò)位的報(bào)警信號(hào)；
(7) 才艮據(jù)外部系統(tǒng)所提供的連鎖信號(hào)，判斷控制^奉是否到達(dá)預(yù)先設(shè)定的高度位置；
(8) 如果否，則返回步驟(3);如果是，則控制4奉停止移動(dòng)，核反應(yīng)堆進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。 該基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的判斷允，午操作控制棒的初始條件是否滿
足包括以下步驟
(11) 系統(tǒng)判斷核反應(yīng)堆當(dāng)前的堆芯溫度是否在正常范圍內(nèi)；
(12) 如果否，則重復(fù)步驟(11);
(13) 如果是，則判斷外部系統(tǒng)所提供的連鎖信號(hào)是否存在；
(14) 如果存在，則重復(fù)步驟(13);
(15) 如果不存在，則返回允許操作控制棒的初始條件滿足的結(jié)果。 該基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的提棒操作包括以下步驟
(21) 將步數(shù)計(jì)數(shù)器清零；
(22) 判斷所有的控制棒棒位是否在當(dāng)前步數(shù)計(jì)數(shù)器所要求的位置；
(23) 如果否，則在系統(tǒng)處于手動(dòng)控制模式的條件下，根據(jù)用戶操作，對(duì)相應(yīng)的控制棒 的棒位進(jìn)行調(diào)節(jié)；
(24) 如果是，則按照系統(tǒng)設(shè)定的速度進(jìn)行順序提棒動(dòng)，周期中的下一個(gè)動(dòng)作步； (25 )將相應(yīng)的步數(shù)計(jì)數(shù)器加1;
(25 )判斷該步數(shù)計(jì)數(shù)器的值與順序提棒動(dòng)作周期中的總步數(shù)是否相等； (26)如果否，則重復(fù)上述步驟(22);反之，則返回上述步驟(21)。 該基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的棒控系統(tǒng)中包括6組控制棒，分別為Al 組、A2組、A3組、A4組、T1組和T2組，所述的順序提棒動(dòng)作周期包括以下動(dòng)作步
(1) 第1步Al組棒提升一步；
(2) 第2步A4組棒提升一步；
(3) 第3步A2組棒提升一步； (4 )第4步A3組棒提升一步； (5 )第5步Al組棒提升一步；
(6) 第6步A4組棒提升一步；
(7) 第7步A2組棒提升一步；(8 )第8步A3組棒提升一步；(9 )第9步Tl組棒提升一步，Al組棒下降一步；(10 )第10步T2組棒提升一步，A4組棒下降一步；(11)第11步Al組棒提升一步；(12 )第12步A4組棒提升一步；(13 )第13步Tl組棒提升一步，A2組棒下降一步；(14)第14步T2組棒提升一步，A3組棒下降一步；(15 )第15步A2組棒提升一步；(16)第16步A3組棒提升一步； 以上各個(gè)動(dòng)作步之間的約束條件為(1)任何A組棒不能領(lǐng)先T組^f奉超過(guò)2個(gè)棒位；(2 ) A組和T組控制棒不能同時(shí)提升；(3 )提棒過(guò)程中，A組棒必須先于T組棒提升。 該基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的提升步長(zhǎng)為5mm。 該基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的提棒操作過(guò)程中還包括以下處理 系統(tǒng)根據(jù)核反應(yīng)堆的功率控制系統(tǒng)所提供的核反應(yīng)堆實(shí)時(shí)功率，對(duì)提棒的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 該基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的提棒操作過(guò)程中還包括以下處理 系統(tǒng)調(diào)整每個(gè)動(dòng)作步之間的延時(shí)，且同一個(gè)順序提棒動(dòng)作周期內(nèi)的步進(jìn)誤差在不超過(guò) 25ms。該基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的落棒操作包括以下步驟(31) 將步數(shù)計(jì)數(shù)器清零；(32) 判斷所有的控制棒棒位是否在當(dāng)前步數(shù)計(jì)數(shù)器所要求的位置；(33) 如果否，則在系統(tǒng)處于手動(dòng)控制模式的條件下，根據(jù)用戶操作，對(duì)相應(yīng)的控制棒 的棒位進(jìn)行調(diào)節(jié)；(34) 如果是，則按照系統(tǒng)設(shè)定的速度進(jìn)行順序落棒動(dòng)作周期中的下一個(gè)動(dòng)作步； (35 )將相應(yīng)的步數(shù)計(jì)數(shù)器加1;(35 )判斷該步數(shù)計(jì)數(shù)器的值與順序落棒動(dòng)作周期中的總步數(shù)是否相等； (36)如果否，則重復(fù)上述步驟(32);反之，則返回上述步驟(31)。 該基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的順序落棒動(dòng)作周期包括以下動(dòng)作步 (1)第1步A3組棒下降一步；(2)第2步A2組棒下降一步； (3 )第3步T2組棒下降1步，A3組棒提升一步； (4)第4步Tl組棒下降1步，A2組棒提升一步； (5 )第5步A4組棒下降一步；(6) 第6步Al組棒下降一步；(7) 第7步T2組棒下降一步，A4組棒提升一步；(8 )第8步Tl組棒下降一步，Al組棒提升一步；；(9) 第9步A3組棒下降一步；(10) 第IO步A2組棒下降一步；(11) 第11步A4組棒下降一步； (12 )第12步Al組棒下降一步； (13 )第13步A3組棒下乎爭(zhēng)一步； (14)第14步A2組棒下降一步； (15 )第15步A4組棒下降一步； (16)第16步Al組棒下降一步；以上各個(gè)動(dòng)作步之間的約束條件為(1) 任何A組棒不能領(lǐng)先T組棒超過(guò)2個(gè)棒位；(2) A組和T組控制棒不能同時(shí)下降；(3 )落棒過(guò)程中，A組棒必須先于T組棒下降。 該基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的下降步長(zhǎng)為5mm。 該基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的落棒操作過(guò)程中還包括以下處理 系統(tǒng)根據(jù)核反應(yīng)堆的功率控制系統(tǒng)所提供的核反應(yīng)堆實(shí)時(shí)功率，對(duì)落棒的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 該基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的落棒操作過(guò)程中還包括以下處理 系統(tǒng)調(diào)整每個(gè)動(dòng)作步之間的延時(shí)，且同 一個(gè)順序落棒動(dòng)作周期內(nèi)的步進(jìn)誤差在不超過(guò) 25ms。采用了該發(fā)明的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，由于其中包括了控制核反 應(yīng)堆控制棒的提棒和落棒的順序控制、手動(dòng)控制、控制纟奉棒速調(diào)節(jié)、運(yùn)行周期計(jì)數(shù)控制、監(jiān) 控反應(yīng)堆控制棒的實(shí)時(shí)狀態(tài)、棒位誤差控制、事故連鎖信號(hào)以及控制連鎖信號(hào)處理功能，從 而將核反應(yīng)堆中最重要的控制邏輯進(jìn)行了整合，不僅功能完備，而且為核反應(yīng)堆的安全控制 提供可靠、高效的運(yùn)行環(huán)境，具有較高的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，并經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行測(cè)試，且包括了所有控制棒運(yùn)行中所涉及的方面，并針對(duì)核電這一特殊的能源領(lǐng)域中對(duì)程序的 時(shí)序性要求尤為突出的特點(diǎn)，為了能夠使得邏輯程序嚴(yán)格地按照控制要求在DCS系統(tǒng)中長(zhǎng)期 穩(wěn)定地運(yùn)行，特別設(shè)計(jì)了 一系列的控制穩(wěn)定與保障措施，保證了在一定的運(yùn)行周期內(nèi)必須確保時(shí)間誤差保持在一個(gè)相對(duì)很小的區(qū)間段內(nèi)；同時(shí)，本發(fā)明的方法安全性高，實(shí)現(xiàn)的程序量小，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，反映直觀迅速，運(yùn)行效率較高，系統(tǒng)穩(wěn)定安全可靠，適用范圍較為廣泛，適 用于各種堆型的核反應(yīng)堆，應(yīng)用前景較好，為核電站的安全技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。


圖1為本發(fā)明的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的工作流程圖。圖2為本發(fā)明的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的順序提棒動(dòng)作周期的第0 步~第7步的示意圖。圖3為本發(fā)明的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的順序提棒動(dòng)作周期的第8 步~第16步的示意圖。圖4為本發(fā)明的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的順序落棒動(dòng)作周期的第0 步~第7步的示意圖。圖5為本發(fā)明的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法的順序落棒動(dòng)作周期的第8 步~第16步的示意圖。
具體實(shí)施方式
為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖l至圖5所示，該基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟(1) 系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，并周期性的判斷允許操作控制棒的初始條件是否滿足，包括 以下步驟(a) 系統(tǒng)判斷核反應(yīng)堆當(dāng)前的堆芯溫度是否在正常范圍內(nèi)；(b) 如果否，則重復(fù)步驟(a);(c) 如果是，則判斷外部系統(tǒng)所提供的連鎖信號(hào)是否存在；(d) 如果存在，則重復(fù)步驟(c);(e) 如果不存在，則返回允許操作控制棒的初始條件滿足的結(jié)果；(2) 如果是，則系統(tǒng)根據(jù)用戶操作，選擇手動(dòng)/自動(dòng)控命]模式； (3 )判斷所述的控制棒的棒位是否處于初始狀態(tài)；(4)如果是，貝'J根據(jù)用戶的操作選擇進(jìn)行相應(yīng)的提棒操作或者落棒操作；其中，所述的提棒操作包括以下步驟(a) 將步數(shù)計(jì)數(shù)器清零；(b) 判斷所有的控制棒棒位是否在當(dāng)前步數(shù)計(jì)數(shù)器所要求的位置；(c) 如果否，則在系統(tǒng)處于手動(dòng)控制模式的條件下，根據(jù)用戶操作，對(duì)相應(yīng)的控制 棒的棒位進(jìn)行調(diào)節(jié)；(d) 如果是，則按照系統(tǒng)設(shè)定的速度進(jìn)行順序提棒動(dòng)作周期中的下一個(gè)動(dòng)作步；(e) 將相應(yīng)的步數(shù)計(jì)數(shù)器加1 ;(f) 判斷該步數(shù)計(jì)數(shù)器的值與順序提棒動(dòng)作周期中的總步數(shù)是否相等；(g) 如果否，則重復(fù)上述步驟(b);反之，則返回i述步驟(a);其中，該棒控系統(tǒng)中包括6組控制棒，分別為A1組、A2組、A3組、A4組、Tl組 和T2組，所述的順序提棒動(dòng)作周期包括以下動(dòng)作步(a) 第1步Al組棒提升一步；(b) 第2步A4組棒提升一步；(c) 第3步A2組棒提升一步；(d) 第4步A3組棒提升一步；(e) 第5步Al組棒提升一步；(f) 第6步A4組棒提升一步；(g) 第7步A2組棒提升一步；(h) 第8步A3組棒提升一步；(i) 第9步Tl組棒提升一步，Al組棒下降一步； (j)第10步T2組棒提升一步，A4組棒下降一承； (k)第11步Al組棒提升一步；(1)第12步A4組棒提升一步； (m)第13步Tl組棒提升一步，A2組棒下降一步； (n)第14步T2組棒提升一步，A3組棒下降一步； (o)第15步A2組棒提升一步； (p)第16步A3組棒提升一步； 以上各個(gè)動(dòng)作步之間的約束條件為(a) 任何A組棒不能領(lǐng)先T組棒超過(guò)2個(gè)棒位；(b) A組和T組控制棒不能同時(shí)提升；(c )提棒過(guò)程中，A組棒必須先于T組棒提升； 同時(shí)，上述的提升步長(zhǎng)為5mm; 在上述的提棒操作過(guò)程中還可以包括以下處理系統(tǒng)根據(jù)核反應(yīng)堆的功率控制系統(tǒng)所提供的核反應(yīng)堆實(shí)時(shí)功率，對(duì)提棒的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)；以及，系統(tǒng)調(diào)整每個(gè)動(dòng)作步之間的延時(shí)，且同 一個(gè)順序提棒動(dòng)作周期內(nèi)的步進(jìn)誤差在不 超過(guò)25ms; 所述的落棒操作包括以下步驟(a) 將步數(shù)計(jì)數(shù)器清零；(b) 判斷所有的控制棒棒位是否在當(dāng)前步數(shù)計(jì)數(shù)器所要求的位置；(c) 如果否，則在系統(tǒng)處于手動(dòng)控制模式的條件下，才艮據(jù)用戶才喿作，對(duì)相應(yīng)的控制 棒的棒位進(jìn)行調(diào)節(jié)；(d) 如果是，則按照系統(tǒng)設(shè)定的速度進(jìn)行順序落棒動(dòng)作周期中的下一個(gè)動(dòng)作步；(e) 將相應(yīng)的步數(shù)計(jì)數(shù)器加1;(f) 判斷該步數(shù)計(jì)數(shù)器的值與順序落棒動(dòng)作周期中的總步數(shù)是否相等；(g) 如果否，則重復(fù)上述步驟(b);反之，則返回上述步驟(a); 該順序落棒動(dòng)作周期包括以下動(dòng)作步(a) 第1步A3組棒下降一步；(b) 第2步A2組棒下降一步；(c) 第3步T2組棒下降1步，A3組棒提升一步；(d) 第4步Tl組棒下降1步，A2組棒提升一步；(e) 第5步A4組棒下降一步；(f) 第6步Al組棒下降一步；(g) 第7步T2組棒下降一步，A4組棒提升一步l(h) 第8步Tl組棒下降一步，Al組棒提升一步；；(i) 第9步A3組棒下降一步；(j)第10步A2組棒下降一步； (k)第11步A4組棒下降一步； (1)第12步Al組棒下降一步；(m)第13步A3組棒下降一步； (n)第14步A2組棒下降一步； (o)第15步A4組棒下降一步； (p)第16步Al組棒下降一步； 以上各個(gè)動(dòng)作步之間的約束條件為 (a)任何A組棒不能領(lǐng)先T組棒超過(guò)2個(gè)棒位； (b ) A組和T組控制棒不能同時(shí)下降； (c )落棒過(guò)程中，A組棒必須先于T組棒下降； 同時(shí)，所述的下降步長(zhǎng)為5mm; 所述的落棒操作過(guò)程中還包括以下處理系統(tǒng)根據(jù)核反應(yīng)堆的功率控制系統(tǒng)所提供的核反應(yīng)堆實(shí)時(shí)功率，對(duì)落棒的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)；以及，系統(tǒng)調(diào)整每個(gè)動(dòng)作步之間的延時(shí)，且同 一個(gè)順序落棒動(dòng)作周期內(nèi)的步進(jìn)誤差在不 超過(guò)25ms;(5) 如果否，則在系統(tǒng)處于手動(dòng)控制模式的條件下，根據(jù)用戶操作，對(duì)相應(yīng)的控制棒的 棒位進(jìn)行調(diào)節(jié)；(6) 根據(jù)系統(tǒng)的反饋信號(hào)，計(jì)算實(shí)際的棒位中的每組控制棒的簇與簇之間的誤差，若誤 差超過(guò)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的范圍，則系統(tǒng)發(fā)出控制棒棒位錯(cuò)位的報(bào)警偉號(hào)；(7) 根據(jù)外部系統(tǒng)所提供的連鎖信號(hào)，判斷控制棒是否到達(dá)預(yù)先設(shè)定的高度位置；(8) 如果否，則返回步驟(3);如果是，則控制棒停止移動(dòng)，核反應(yīng)堆進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。 在實(shí)際使用當(dāng)中，所述的核反應(yīng)堆的棒控系統(tǒng)的基本特征如下(1)該反應(yīng)堆幫控系統(tǒng)由6組控制棒組成，組分為A1、 A2、 A3、 A4、 Tl、 T2組，每 一組控制棒有2個(gè)棒束；(2 )控制單位可以分為組控制、簇控制、順序控制； (3 )以下為控制棒順序控制的提棒/落棒步驟。 所述的提棒步驟如下* 第1步Al組棒提升1步(5mm);* 第2步A4組棒提升1步； *第3步A2組棒提升1步； 第4步A3組棒提升1步; 第5步Al組棒提升1步; 第6步A4組棒提升1步; 第7步A2組棒提升1步; 第8步A3組棒提升1步; 第9步Tl組棒提升1步， 第10步:T2組棒提升1步 第11步:Al組棒提升1步 第12步:A4組棒提升1步 第13步:Tl組棒提升1步 第14步:T2組棒提升1步 第15步:A2組棒提升1步 第16步:A3組棒提升1步Al組棒下降1步； A4組棒下降1步；A2組棒下降1步； A3組棒下降1步；完成上述16步動(dòng)作之后，所有棒處于同一高度。(5mm);A3組棒提升1步； A2組棒提升1步；所述的落棒步驟如下 第l步A3組棒下降1步 第2步A2組棒下降l步; 第3步T2組棒下降1步， 第4步Tl組棒下降1步， 第5步A4組棒下降1步; 第6步Al組棒下降1步; 第7步T2組棒下降l步，參第8步Tl組棒下降1步， 第9步A3組棒下降1步; 第10步A2組棒下降l步 第11步:A4組棒下降l步 第12步Al組棒下降l步 第13步A3組棒下降l步 第14步A2組棒下降l步參第15步A4組棒下降l步A4組棒提升1步； Al組棒提升1步；；* 第16步Al組棒下降1步； 完成上述16步動(dòng)作之后，所有棒處于同一高度。 同時(shí)，在提棒/落棒過(guò)程中有如下要求* 任何A組棒不能領(lǐng)先T組棒超過(guò)2個(gè)棒位* A組和T組控制棒不能同時(shí)提升或者同時(shí)下落 *提棒過(guò)程中，A組棒必須先于T組棒提升* 落榜過(guò)程中，A組棒必須先于T組棒下落對(duì)于每一步提棒距離為5mm，總距離為550mm,總步數(shù)為110步，其中0 200mm為核 反應(yīng)堆的安全臨界高度，在這個(gè)區(qū)間段中，所有控制棒同時(shí)提升/下落，不執(zhí)行順序控制，當(dāng) 所有控制棒到達(dá)該高度之后，允許操作員對(duì)其進(jìn)行順序控制或者手動(dòng)控制。在控制棒提升/下落的過(guò)程中，程序?qū)τ?jì)數(shù)器進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，是否符合當(dāng)前運(yùn)行的位置；而且 系統(tǒng)根據(jù)DCS輸入的AI反饋信號(hào)，實(shí)時(shí)比對(duì)各個(gè)棒簇的實(shí)際位置，若誤差超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定范 圍，在上位畫(huà)面中產(chǎn)生棒簇錯(cuò)位報(bào)警提示操作員可能發(fā)生的體障。本發(fā)明在具體實(shí)施過(guò)程中，其控制方法可以包括以下步驟(1) 判斷允許操作控制棒的初始條件；(2) 選擇手動(dòng)/自動(dòng)控制；(3) 判斷棒位是否處于初始狀態(tài)，如果處于初始狀態(tài)，按照順序開(kāi)始提棒/落棒；(4) 根據(jù)反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)提供的反應(yīng)堆實(shí)時(shí)功率，對(duì)提棒/落棒的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)；(5) 該反應(yīng)堆共6組控制棒， 一個(gè)提棒/落棒周期為16步，每完成一步，程序比較一次 棒位是否符合當(dāng)前步位置；(6) 控制棒每運(yùn)行一步，棒控計(jì)數(shù)器加一，并發(fā)出運(yùn)行下一步的指令，直到一個(gè)周期內(nèi) 16步運(yùn)行完畢，計(jì)數(shù)器清零，下一個(gè)周期重新從第一步開(kāi)始運(yùn)行；(7) 程序按周期運(yùn)行，根據(jù)不同的運(yùn)行情況，調(diào)整步與步之間的延時(shí)，保證周期內(nèi)步進(jìn) 誤差在25ms之內(nèi)；(8) 在手動(dòng)控制情況下，操作員可以單獨(dú)對(duì)每一根控制棒進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，也可以在順序 控制的情況下，單獨(dú)停止其中 一根棒或者一組^"的運(yùn)行；(9 )根據(jù)反饋信號(hào)，計(jì)算實(shí)際棒位中，每組控制棒(一組控制棒中有2個(gè)棒簇)的簇與 簇之間的誤差，若誤差超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定范圍，給予上位機(jī)棒位錯(cuò)位報(bào)警信號(hào)；(1O)根據(jù)外部系統(tǒng)提供的連鎖信號(hào)，判斷控制棒是否到達(dá)指定高度，若到達(dá)指定高度， 控制棒停止移動(dòng)，反應(yīng)堆進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。在本發(fā)明的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆幫控系統(tǒng)控制方法中，其設(shè)計(jì)邏輯是為了適應(yīng)DCS運(yùn) 行，進(jìn)行了相應(yīng)的修改。由于程序掃描和每一步的程序量的不同，原設(shè)計(jì)邏輯在測(cè)試中遇到 一定問(wèn)題，DCS在程序運(yùn)行中，對(duì)邏輯程序采用掃描方式運(yùn)行，在一個(gè)掃描周期內(nèi)運(yùn)行定量 的程序，造成了在不同步不同程序量的運(yùn)行時(shí)間產(chǎn)生相應(yīng)的誤差，在程序改造過(guò)程中，針對(duì) 每一步產(chǎn)生的時(shí)差，在發(fā)出步進(jìn)信號(hào)是增加相應(yīng)的延時(shí)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試及比對(duì)，最終將 每個(gè)周期的時(shí)間誤差控制在了 25ms ~ 100ms之間。
具體實(shí)施包括以下步驟 (1 )根據(jù)系統(tǒng)要求建立程序框架；
(2) 建立相應(yīng)的系統(tǒng)變量，包括外部變量和內(nèi)部變量；
(3) 構(gòu)建連鎖程序，包括外部連鎖信號(hào)、內(nèi)部控制信號(hào)、緊急停棒信號(hào)、棒位反饋信號(hào)、 棒位誤差報(bào)警信號(hào)；
(4) 根據(jù)控制棒提棒/落棒順序，編制主控制邏輯，主控邏輯包括運(yùn)行周期步進(jìn)計(jì)數(shù)， 棒位評(píng)定及允許動(dòng)作條件，周期計(jì)數(shù)器復(fù)位信號(hào)，Al、 A2、 A3、 A4、 Tl、 T2各棒控制邏輯；
(5) 在DCS系統(tǒng)中對(duì)程序進(jìn)行運(yùn)行測(cè)試，觀察運(yùn)行狀態(tài)是否符合控制要求，各項(xiàng)功能 是否能夠?qū)崿F(xiàn)，并調(diào)整程序結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)行效率；
(6) 滿足控制要求后，又編制了運(yùn)行反饋程序，對(duì)步進(jìn)時(shí)間以及周期運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行比對(duì)， 觀察運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)間周期的誤差，由于每一步的程序量不盡沖目同，DCS在運(yùn)行周期中會(huì)產(chǎn)生 一定的時(shí)差，使得控制棒步進(jìn)時(shí)間有所不同，不能滿足其對(duì)時(shí)序性的嚴(yán)格要求，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間 大量數(shù)據(jù)的比對(duì)，在程序步進(jìn)信號(hào)中加入延時(shí)，并嘗試不同的參數(shù)組合進(jìn)行試驗(yàn)，最終確定 了延時(shí)方案，在程序步進(jìn)的不同步數(shù)加入50 300ms不等的延時(shí)，確保了控制棒步進(jìn)在一個(gè) 周期內(nèi)僅有25ms的時(shí)差；
(7) 在保證了程序的功能與時(shí)序性后，針對(duì)一系列的連鎖信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，確保程序的完
整性；
在實(shí)際運(yùn)行中，本發(fā)明的方法主要應(yīng)用在DCS (Distributed Control System)系統(tǒng)中，即 在DCS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)堆控制棒的精確控制。主要功能包括棒位控制、連鎖控制、堆功率 調(diào)節(jié)棒速、順序運(yùn)行、單步調(diào)節(jié)、反饋報(bào)警。
采用了上述的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，由于其中包括了控制核反應(yīng) 堆控制棒的提棒和落棒的順序控制、手動(dòng)控制、控制棒棒速調(diào)節(jié)、運(yùn)行周期計(jì)數(shù)控制、監(jiān)控 反應(yīng)堆控制棒的實(shí)時(shí)狀態(tài)、棒位誤差控制、事故連鎖信號(hào)以及控制連鎖信號(hào)處理功能，從而 將核反應(yīng)堆中最重要的控制邏輯進(jìn)行了整合，不僅功能完備，而且為核反應(yīng)堆的安全控制提供可靠、高效的運(yùn)行環(huán)境，具有較高的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，并經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行測(cè)試， 且包括了所有控制棒運(yùn)行中所涉及的方面，并針對(duì)核電這一特殊的能源領(lǐng)域中對(duì)程序的時(shí)序 性要求尤為突出的特點(diǎn)，為了能夠使得邏輯程序嚴(yán)格地按照控制要求在DCS系統(tǒng)中長(zhǎng)期穩(wěn)定 地運(yùn)行，特別設(shè)計(jì)了 一系列的控制穩(wěn)定與保障措施，保證了在一定的運(yùn)行周期內(nèi)必須確保時(shí) 間誤差保持在一個(gè)相對(duì)很小的區(qū)間段內(nèi)；同時(shí)，本發(fā)明的方法安全性高，實(shí)現(xiàn)的程序量小， 實(shí)時(shí)性強(qiáng)，反映直觀迅速，運(yùn)行效率較高，系統(tǒng)穩(wěn)定安全可靠，適用范圍較為廣泛，適用于 各種堆型的核反應(yīng)堆，應(yīng)用前景較好，為核電站的安全技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在此說(shuō)明書(shū)中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種 修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限 制性的。
權(quán)利要求
1、一種基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟(1)系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，并周期性的判斷允許操作控制棒的初始條件是否滿足；(2)如果是，則系統(tǒng)根據(jù)用戶操作，選擇手動(dòng)/自動(dòng)控制模式；(3)判斷所述的控制棒的棒位是否處于初始狀態(tài)；(4)如果是，則根據(jù)用戶的操作選擇進(jìn)行相應(yīng)的提棒操作或者落棒操作；(5)如果否，則在系統(tǒng)處于手動(dòng)控制模式的條件下，根據(jù)用戶操作，對(duì)相應(yīng)的控制棒的棒位進(jìn)行調(diào)節(jié)；(6)根據(jù)系統(tǒng)的反饋信號(hào)，計(jì)算實(shí)際的棒位中的每組控制棒的簇與簇之間的誤差，若誤差超過(guò)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的范圍，則系統(tǒng)發(fā)出控制棒棒位錯(cuò)位的報(bào)警信號(hào)；(7)根據(jù)外部系統(tǒng)所提供的連鎖信號(hào)，判斷控制棒是否到達(dá)預(yù)先設(shè)定的高度位置；(8)如果否，則返回步驟(3)；如果是，則控制棒停止移動(dòng)，核反應(yīng)堆進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所 述的判斷允許操作控制棒的初始條件是否滿足包括以下步驟(II) 系統(tǒng)判斷核反應(yīng)堆當(dāng)前的堆芯溫度是否在正常范圍內(nèi)；(12) 如果否，則重復(fù)步驟(11);(13) 如果是，則判斷外部系統(tǒng)所提供的連鎖信號(hào)是否存在；(14) 如果存在，則重復(fù)步驟(13);(15) 如果不存在，則返回允許操作控制棒的初始條件滿足的結(jié)果。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所 述的提棒操作包括以下步驟(21)將步數(shù)計(jì)數(shù)器清零；(22 )判斷所有的控制棒棒位是否在當(dāng)前步數(shù)計(jì)數(shù)器所要求的位置；(23) 如果否，則在系統(tǒng)處于手動(dòng)控制模式的條件下，根據(jù)用戶操作，對(duì)相應(yīng)的控制棒 的棒位進(jìn)行調(diào)節(jié)；(24) 如果是，則按照系統(tǒng)設(shè)定的速度進(jìn)行順序提棒動(dòng)作周期中的下一個(gè)動(dòng)作步； (25 )將相應(yīng)的步數(shù)計(jì)數(shù)器加1;(25 )判斷該步數(shù)計(jì)數(shù)器的值與順序提棒動(dòng)作周期中的總步數(shù)是否相等；(26)如果否，則重復(fù)上述步驟(22);反之，則返回上述步驟(21)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控割統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所 述的棒控系統(tǒng)中包括6組控制棒，分別為A1組、A2組、A3組、A4組、T1組和T2組，所 述的順序提^f奉動(dòng)作周期包括以下動(dòng)作步(I) 第1步Al組棒提升一步； (2 )第2步A4組棒提升一步； (3 )第3步A2組棒提升一步；(4) 第4步A3組棒提升一步；(5) 第5步Al組棒提升一步； (6 )第6步A4組棒提升一步； (7)第7步A2組棒提升一步； (8 )第8步A3組棒提升一步；(9) 第9步Tl組棒提升一步，Al組棒下降一步；(10) 第IO步T2組棒提升一步，A4組棒下降一步；(II) 第11步Al組棒提升一步； (12 )第12步A4組棒提升一步；(13 )第13步Tl組棒提升一步，A2組棒下降一步； (14)第14步T2組棒提升一步，A3組棒下降一步； (15 )第15步A2組棒提升一步； (16)第16步A3組棒提升一步； 以上各個(gè)動(dòng)作步之間的約束條件為(1) 任何A組棒不能領(lǐng)先T組棒超過(guò)2個(gè)棒位；(2) A組和T組控制棒不能同時(shí)提升；(3 )提棒過(guò)程中，A組棒必須先于T組棒提升。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所 述的提升步長(zhǎng)為5mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，其 特征在于，所述的提棒操作過(guò)程中還包括以下處理系統(tǒng)根據(jù)核反應(yīng)堆的功率控制系統(tǒng)所提供的核反應(yīng)堆實(shí)時(shí)功率，對(duì)提棒的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述的提棒操作過(guò)程中還包括以下處理系統(tǒng)調(diào)整每個(gè)動(dòng)作步之間的延時(shí)，且同一個(gè)順序提棒動(dòng)作周期內(nèi)的步進(jìn)誤差在不超過(guò) 25ms 。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所 述的落4奉操作包括以下步驟(31)將步數(shù)計(jì)數(shù)器清零；(32 )判斷所有的控制棒棒位是否在當(dāng)前步數(shù)計(jì)數(shù)器所要求的位置；(33) 如果否，則在系統(tǒng)處于手動(dòng)控制模式的條件下，根據(jù)用戶操作，對(duì)相應(yīng)的控制棒 的棒位進(jìn)行調(diào)節(jié)；(34) 如果是，則按照系統(tǒng)設(shè)定的速度進(jìn)行順序落棒動(dòng)作周期中的下一個(gè)動(dòng)作步； (35 )將相應(yīng)的步數(shù)計(jì)數(shù)器加1;(35 )判斷該步數(shù)計(jì)數(shù)器的值與順序落棒動(dòng)作周期中的總步數(shù)是否相等； (36)如果否，則重復(fù)上述步驟(32);反之，則返回上述步驟(31)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所 述的棒控系統(tǒng)中包括6組控制棒，分別為A1組、A2組、A3組、A4組、T1組和T2組，所 述的順序落棒動(dòng)作周期包括以下動(dòng)作步(1 )第1步A3組棒下降一步； (2 )第2步A2組棒下降一步；(3) 第3步T2組棒下降l步，(4) 第4步Tl組棒下降l步， (5 )第5步A4組棒下降一步；(6) 第6步Al組棒下降一步；(7) 第7步T2組棒下降一步，(8) 第8步Tl組棒下降一步， (9 )第9步A3組棒下降一步； (10 )第10步A2組棒下降一步 (11 )第11步A4組棒下降一步 (12 )第12步Al組棒下降一步 (13 )第13步A3組棒下降一步 (14 )第14步A2組棒下降一步A3組棒提升一步; A2組棒提升一步;A4組棒提升一步； Al組棒提升一步；；(15 )第15步A4組棒下降一步； (16)第16步Al組棒下降一步； 以上各個(gè)動(dòng)作步之間的約束條件為 (1)任何A組棒不能領(lǐng)先T組棒超過(guò)2個(gè)棒位； (2 ) A組和T組控制棒不能同時(shí)下降； (3)落棒過(guò)程中，A組棒必須先于T組棒下降。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 所述的下降步長(zhǎng)為5mm。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法， 其特征在于，所述的落棒操作過(guò)程中還包括以下處理系統(tǒng)根據(jù)核反應(yīng)堆的功率控制系統(tǒng)所提供的核反應(yīng)堆實(shí)時(shí)功率，對(duì)落棒的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法， 其特征在于，所述的落才奉操作過(guò)程中還包括以下處理系統(tǒng)調(diào)整每個(gè)動(dòng)作步之間的延時(shí)，且同 一個(gè)順序落棒動(dòng)作周期內(nèi)的步進(jìn)誤差在不超過(guò) 25ms 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，包括控制反應(yīng)堆控制棒的提棒和落棒的順序控制和手動(dòng)控制、控制棒棒速調(diào)節(jié)、運(yùn)行周期計(jì)數(shù)控制、監(jiān)控反應(yīng)堆控制棒的實(shí)時(shí)狀態(tài)、棒位誤差控制、事故連鎖信號(hào)以及控制連鎖信號(hào)處理功能。采用該種基于計(jì)算機(jī)的核反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)的控制方法，功能完備，為核反應(yīng)堆的安全控制提供可靠、高效的運(yùn)行環(huán)境，具有較高的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，保證了在一定的運(yùn)行周期內(nèi)必須確保時(shí)間誤差保持在一個(gè)相對(duì)很小的區(qū)間段內(nèi)，安全性高，實(shí)現(xiàn)的程序量小，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，反映直觀迅速，運(yùn)行效率較高，系統(tǒng)穩(wěn)定安全可靠，適用范圍廣，適用于各種堆型的核反應(yīng)堆，應(yīng)用前景好，為核電站的安全技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G05B19/04GK101236409SQ20071017040
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月14日
發(fā)明者毅 萬(wàn), 欣 周, 張海兵, 華 徐, 梁遠(yuǎn)瑧, 沈家俊, 石朝珠 申請(qǐng)人:上海海得控制系統(tǒng)股份有限公司