专利汇可以提供核反应堆棒控系统实验装置及其实验方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且核反应堆 棒控系统实验装置及其实验方法,属于核反应堆控制领域,该实验装置包括由步进 电机 、 丝杆 、滑 块 和 导轨 滑台组成的 控制棒 驱动机构模拟装置,由尺面、光栅 传感器 及其数据线组成的控制棒棒位测量模拟装置,由 数据采集 模块、 信号 输出模块、主控计算机和相关线路组成的主控制台;本 发明 还提供了该实验装置的实验方法;本发明能够在低参数无 辐射 条件下的实时模拟并分析核反应堆棒控系统的动态特性,设计并验证相应的控制方案。,下面是核反应堆棒控系统实验装置及其实验方法专利的具体信息内容。
1.一种核反应堆棒控系统实验装置,其特征在于:包括控制棒驱动机构模拟装置(1)、与控制棒驱动机构模拟装置(1)连接的控制棒棒位测量模拟装置(2)、与控制棒驱动机构模拟装置(1)和控制棒棒位测量模拟装置(2)相连接的主控制台(3);
所述控制棒驱动机构模拟装置(1)包括步进电机(1-1),与步进电机(1-1)转子连接的丝杆(1-2),套在丝杆(1-2)上的滑块(1-3),固定步进电机(1-1)、丝杆(1-2)和滑块(1-3)的导轨滑台(1-4);
所述控制棒棒位测量模拟装置(2)包括尺面(2-1),设置在尺面(2-1)上的光栅传感器(2-2)及其数据线;
所述主控制台(3)包括主控计算机(3-1),主控计算机(3-1)中利用Simulink平台设计和搭建的核反应堆仿真系统,与主控计算机(3-1)采用USB方式连接的数据采集模块(3-2),与主控计算机(3-1)采用USB方式连接的信号输出模块(3-3);
所述步进电机(1-1)的转子与丝杆(1-2)固定,接收来自信号输出模块(3-3)的数字脉冲信号并做出精确旋转;
所述控制棒棒位测量模拟装置(2)中的光栅传感器(2-2)与滑块(1-3)固定并能够返回位移信息给接数据采集模块(3-2);
所述滑块(1-3)模拟反应堆中的控制棒,滑块(1-3)相对于导轨滑台(1-4)的位移对应于控制棒相对于反应堆的位移,将此位移按照滑块(1-3)的活动范围与真实反应堆控制棒活动范围的比例放大得到模拟位移数值,将核反应堆仿真系统的仿真对象的控制棒微分价值对模拟位移数值积分得到实时控制棒反应性输入值。
2.根据权利要求1所述的核反应堆棒控系统实验装置,其特征在于:所述丝杆(1-2)为梯形丝杆,有效长度为120mm,滑块(1-3)为能被丝杆贯穿的长方体滑块。
3.权利要求1所述实验装置的实验方法,其特征在于:试验开始前对实验装置进行复位和调零,确保实验装置能够正确地执行主控制台(3)的命令并能够准确地采集信息;实验方法包括以下步骤:
S1、设置核反应堆控制棒控制方案;
S2、根据需要被验证的核反应堆控制棒控制方案在主控计算机(3-1)中搭建控制棒控制系统并应用于在主控计算机(3-1)中搭建的核反应堆仿真系统,控制输入为最终功率设定值、反应堆实时功率值和反应堆堆芯冷却剂平均温度值,控制输出为步进电机(1-1)的转动调节信号;
S3、设置核反应堆棒控系统实验装置的初始稳态,设定滑块(1-3)的初始位置,光栅传感器(2-2)复位,使主控计算机(3-1)中的核反应堆仿真系统开始运行,直至滑块(1-3)静止到某处或达到稳定,核反应堆仿真系统进入稳态运行;
S4、给步骤S1搭建的控制棒控制系统输入扰动或输入工况的最终功率设定值,对于给定的工况,由控制棒控制系统根据反应堆实时功率值和最终功率设定值的偏差给出步进电机(1-1)角度控制信号并通过信号输出模块(3-3)传输到步进电机(1-1),使丝杆(1-2)旋转驱使滑块(1-3)的位置发生变化即模拟控制棒棒位发生变化;
S5、将实时控制棒反应性输入值输入核反应堆仿真系统,核反应堆仿真系统输出反应堆实时功率值和反应堆堆芯冷却剂平均温度值,由步骤S1预先搭建的控制棒控制系统接收反应堆实时功率值和反应堆堆芯冷却剂平均温度值,并根据步骤S3输入的工况给出反应堆功率变化需求且生成控制信号传递到信号输出模块(3-3),通过信号输出模块(3-3)生成数字信号改变步进电机(1-1)的角度,直至核反应堆仿真系统达到稳定;
S6、主控制台(3)的主控计算机(3-1)监测并记录整个动态调节过程中步进电机(1-1)的转速和角度、光栅传感器(2-2)的速度与位置、主控计算机(3-1)中核反应堆仿真系统中的实时控制棒反应性输入值、反应堆实时功率值、反应堆堆芯冷却剂平均温度值及其变化,并分析上述参数在整个瞬态过程中的调整时间、超调量和稳态误差,通过在这个瞬态过程中对核反应堆仿真系统中反应堆功率的过渡特性的优劣评价需要被验证的控制棒控制方案的优劣。
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