专利名称：一种无连接点棒位探测器线圈整体绕制方法
技术领域：
本发明属于压水堆核电站领域，具体涉及一种无连接点棒位探测器线圈整体绕制方法。
背景技术：
压水堆核电站的控制棒棒位探测器作为控制棒驱动机构(CRDM)的组成部分，是棒位探测信号的来源。如图1所示，压水堆控制棒处在高温高压的压力壳内，它的位置只能间接地测量，探测棒位的传感器(即棒位探测器)安装在棒位行程套管承压壳的外壁，利用电磁感应原理将棒的机械位移量转换成电量，经过处理后送实际棒位指示器和其它的报警装置，以监视控制棒的实际位置。棒位探测器采用“差动变压器型”传感器，离散的各个独立线圈编组成六位葛雷码，即每一位码的线圈依次顺向，反向成对联接起来。探测器的葛雷码脉冲信号经整形后如图2所示。控制棒全行程为2. 8m，两个独立线圈之间的中心距离为7cm，线圈宽度为2 cm，共有40个独立线圈，加之上下两端各增加一个补偿线圈总共有42个线圈，补偿线圈只绕初级，不绕次级。补偿线圈的作用是补偿差动变压器两端感应电动势的端部效应。如图3所示，棒位探测器的主要由线圈骨架4、绕在线圈骨架4外的初级线圈5、绕在初级线圈5的次级线圈6，与次级线圈6相连接的线圈引线2、与线圈引线2连接的插座 1和套在次级线圈6外的屏蔽套管组件7组成。如图4所示，线圈绕组包括线圈骨架4、绕在线圈骨架4外的初级线圈5、绕在初级线圈5的次级线圈6和与次级线圈6相连接的线圈引线2。在国产核电机组的棒位探测器中，最初的棒位探测器的主要制造工艺及弱点(1) 分四段绕制，每段中仅初级线圈无连接点绕制，而次级线圈的每个线圈单独绕制，再用线圈接长引接线互相连接(2X40个断点)，加上段与段之间的连接(9X3个断点)和插头与线圈接长引接线的连接(9X1个断点)，因此连接点多，每台棒位探测器高达116个点。(2)插头引接线与线圈接长引接线的断点采用锡焊连接，线圈接长引接线与线圈之间的断点采用银焊连接，两处的耐高温和耐辐射性能都很差，几个燃料循环下来焊点出现了氧化变黑、变脆、轻轻一碰就断的现象。( 连接点的绝缘处理不彻底，焊接点的小毛刺刺破套管使绝缘下降。(4)连接点的绝缘材料选料不过关，时间长了脆化脱落。由于制造加工工艺的限制，经过近十年运行后，秦山核电一期棒位探测器出现了严重的绝缘下降和断线现象。断线主要集中在插头引接线与线圈接长引接线的连接锡焊处和线圈接长引接线与线圈之间的连接银焊处。针对上述原因，秦山核电一期不得不整批更换备件。备件制造中作了如下工艺改进(1)线圈分四段绕制，每段中的初、次级均为一次绕制完成，然后连接成整体，大大减少了内部的连接点数，连接点减少到36个。( 插头引接线与线圈接长引接线的连接和线圈接长引接线与线圈之间的连接均采用冷压式，使接头接触电阻小，连接强度加大。以上改进措施虽在某种程度上提高了棒位探测器的可靠性， 但要维持到电站寿期，如40年，仍然很难达到。棒位探测器在高温高辐射环境下长期工作，其线圈内部连接点的可靠性和绝缘性仍得不到保证。但是仅几年的时间秦山核电 期刚更换上去的多台棒位探测器出现了严重的绝缘下降，导致设备不可用。拆开棒位插头发现插头的引线压接处使用的热缩套管在高温环境中(电站主系统处于热态时)进一步收缩、变薄，加上接线盒较小，盒内引线拥挤，与金属内壁接触得很紧，引起棒位线圈对地绝缘下降。当时立即对插头的引线压接处进行了临时处理，对压接处用聚酰亚胺胶带进行了多层包扎处理，起到了加强绝缘和耐磨的作用。为此检修人员在高温高辐射的环境下抢修了三天，也使电站并网发电推后了三天，给电站造成了大的经济损失。国内或出口到国外的压水堆核电站的控制棒棒位探测器均采用了相同的加工工艺，随着时间的推移，其线圈内部连接点由于热老化和辐射效应的原因，内部绝缘下降和线圈断线在电站运行期间随时可能会发生，如出口到巴基斯坦的CHASHMA#1机组、秦山核电二期有关机组的棒位探测器均出现过类似的问题，严重威胁电站的安全稳定运行。发明内容本发明的目的在于提供一种压水堆核电站绕组无连接点棒位探测器线圈整体绕制方法，该方法解决了在棒位探测器高温和高辐射的环境下绝缘下降和线圈断线的现象，使其工作寿命高达40年。实现本发明目的的技术方案一种压水堆核电站绕组无连接点棒位探测器线圈整体绕制方法，该方法包括以下步骤
(1)使用数控绕线机将初级线圈一次绕出；
(2)设定数控绕线机的启动圈数和绕线速度，按照A-B-F -E-C -D的相位顺序一次绕出各位次级线圈；
(3)采用整体两次真空浸漆工艺将棒位探测器线圈绕组整体浸漆；
(4)将线圈绕组与线圈接长引接线之间进行电阻熔化焊焊接；
(5)套上有机硅套管后，对线圈绕组与线圈接长引接线之间的连接点进行两次真空浸
漆；
所述的步骤( 还可以按照A-B -E-F -C -D的相位顺序依次缠绕次级线圈。所述的数控绕线机为XFR-IC可编程自动绕线机。所述的数控绕线机合适的启动圈数优选设为4圈，绕线转速优选设为5 5r/min。所述的步骤(3)和步骤(5)中的两次真空浸漆工艺的步骤为①白坯预烘，温度 WOoC、时间0. 5小时；②一次浸漆，温度65 700C和时间0. 2小时；③滴漆烘干，温度 155 - 165 aC、时间3小时；④二次浸漆，温度65 70°C、时间0. 2小时；⑤滴漆烘干，温度 155 165 0C、时间3小时。本发明的有益技术效果在于为保证绕制的各槽圈数及总圈数的正确性，尤其是<2位巾0. 31mm的漆包线30000圈无断点这一要求非常关键，设定了数控绕线机合适的启动圈数(逐步由慢到快的圈数)及合适的转速，达到了整个棒位探测器的无断点绕制。控制棒棒位探测器线圈采用整体绕制法，克服了原来连接点多达36个点的弱点；同时，线圈选用耐高温抗辐照材料，对探测器线圈及探测器整体采用二次真空浸漆绝缘处理，使得控制棒棒位探测器的耐热等级超过200aC，辐照累积剂量为1.9X106Gy，比原来棒位探测器要求允许的累计辐射剂量2X105Gy高出一个数量级；线圈绕组与线圈接长引接线均为铜材， 在同种材料间进行电阻熔化焊焊接，使连接更可靠，克服了原来连接点采用银焊，时间长了导致氧化变黑、变脆的缺点；插头连接处共有三层热缩套管保护，密封性好(抗氧化)、强度高、耐辐照、耐高温。彻底解决了在棒位探测器高温和高辐射的环境下线圈断线和绝缘下降的现象，使其工作寿命超过40年，保证压水堆核电站的长期安全稳定运行。
图1为压水堆核电站控制棒棒位探测原理图； 图2为六位葛雷码波形图3为棒位探测器结构示意图； 图4为线圈组件结构示意图； 图5为棒位探测器整体绕制示意图。图中1.插座；2.线圈引线；3.弹簧；4.线圈骨架；5.初级线圈；6.次级线圈； 7.屏蔽套管组件；8.数控绕线机；9.专用绕线工装。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图5所示，将棒位探测器套装在数控绕线机8的专用绕线工装9外。棒位探测器全长有3米，线圈绕组按功能分为初级线圈与次级线圈两部分。初级线圈有1个绕组、次级线圈一共有6个相位绕组。线圈材料为聚酰亚胺漆包线。初级线圈线径为巾1. 25mm,有40个初级线槽，每个线槽绕线39圈，另外加上两个补偿线圈线槽，每个补偿线圈线槽绕线68圈，共42个线槽，绕线1696圈。如图2所示，次级线圈分A、B、C、D、 E、F六个相位绕组，线径均为巾0. 31mm，每个绕组对应的槽位个数分别为20、10、5、3、1、1， 共40个线槽，每个线槽绕线1500圈，其中最困难的是A位线圈，有20槽共绕30000圈。实施例1
一种压水堆核电站绕组无连接点棒位探测器线圈整体绕制方法，该方法包括以下步
骤
(1)使用数控绕线机将初级线圈一次绕出；数控绕线机为XFR-IC可编程自动绕线机， 该数控绕线机能够自动计数
器，以保证绕制线圈圈数计数准确。(2)设定数控绕线机的启动圈数和绕线转速，按照A-B-F-E-C-D或者A-B-E-F-C-D 的相位顺序一次绕出各位次级线圈；
设定了数控绕线机合适的启动圈数和绕线转速绕线机起动圈数(由静止到正常转速) 尽量多，优选设为4圈；绕线转速也尽量低，优选设为5 Sr/min ο
(3)采用整体两次真空浸漆工艺将棒位探测器线圈绕组整体浸漆；两次真空浸漆工艺的步骤为
①白坯预烘，温度WOoC、时间0. 5小时；②一次浸漆，温度65°C和时间0. 2小时；③滴漆烘干，温度1 55 °C、时间3小时；④二次浸漆，温度65 °C、时间0. 2小时；⑤滴漆烘干，温度 1 55°C、时间3小时。(4)将线圈绕组与线圈接长引接线之间进行电阻熔化焊焊接；
(5)套上有机硅套管后，对线圈绕组与线圈接长引接线之间的连接点进行两真空浸漆；
5两次真空浸漆工艺的步骤为
①白坯预烘，温度1000C、时间0.5小时；②一次浸漆，温度65°C和时间0. 2小时；③滴漆烘干，温度155°C、时间3小时；④二次浸漆，温度65 aC、时间0. 2小时；⑤滴漆烘干，温度 155 0C、时间3小时。实施例2
一种压水堆核电站绕组无连接点棒位探测器线圈整体绕制方法，该方法包括以下步
骤
(1)使用数控绕线机将初级线圈一次绕出；
数控绕线机为XFR-IC可编程自动绕线机，该数控绕线机能够自动计数器，以保证绕制线圈圈数计数准确。(2)设定数控绕线机的启动圈数和绕线转速，按照A-B-F-E-C-D或者A-B -E-F -C -D的相位顺序一次绕出各位次级线圈；
设定了数控绕线机合适的启动圈数和绕线转速绕线机起动圈数(由静、止到正常转速)尽量多，优选设为4圈；绕线转速也尽量低，优选设为5 5r/mino
(3)采用整体两次真空浸漆工艺将棒位探测器线圈绕组整体浸漆；两次真空浸漆工艺的步骤为①白坯预烘，温度100°C、时间0. 5小时；②一次浸漆，温度67. 5。C和时间0. 2 小时；⑧滴漆烘干，温度160°C、时间3小时；④二次浸漆，温度67. 5°C、时间0. 2小时；⑤滴漆烘干，温度160。C、时间3小时。(4)将线圈绕组与线圈接长引接线之间进行电阻熔化焊焊接；
(5)套上有机硅套管后，对线圈绕组与线圈接长引接线之间的连接点进行两次真空浸漆；两次真空浸漆工艺的步骤为
②白坯预烘，温度100°C、时间0.5小时；②一次浸漆，温度67. 5°C和时间0. 2小时；⑧ 滴漆烘干，温度160°C、时间3小时；④二次浸漆，温度67. 5
°C、时间0. 2小时；⑤滴漆烘干，温度160°C、时间3小时。实施例3
一种压水堆核电站绕组无连接点棒位探测器线圈整体绕制方法，该方法包括以下步骤
(1)使用数控绕线机将初级线圈一次绕出；
数控绕线机为XFR-IC可编程自动绕线机，该数控绕线机能够自动计数器，以保证绕制线圈圈数计数准确。(2)设定数控绕线机的启动圈数和绕线转速，按照A-B-F-E-C-D或者A-B-E-F -C-D的相位顺序一次绕出各位次级线圈；
设定了数控绕线机合适的启动圈数和绕线转速绕线机起动圈数 < 由静止到正常转速)尽量多，优选设为4圈；绕线转速也尽量低，优选设为55 r/min。(3)采用整体两次真空浸漆工艺将棒位探测器线圈绕组整体浸漆；两次真空浸漆工艺的步骤为
①白坯预烘，温度100°c、时间0. 5小时；②一次浸漆，温度70°C和时间0. 2小时；③滴漆烘干，温度165°C、时间3小时；④二次浸漆，温度70°C、时间0. 2小时；⑤滴漆烘干，温度 165°C、时间3小时。
(4)将线圈绕组与线圈接长引接线之间进行电阻熔化焊焊接；
(5)套上有机硅套管后，对线圈绕组与线圈接长引接线之间的连接点进行两次真空浸漆；两次真空浸漆工艺的步骤为
①白坯预烘，温度100°C、时间0. 5小时；②一次浸漆，温度70°C和时间 0. 2小时；③滴漆烘干，温度1 65°C、时间3小时；④二次浸漆，温度70°C、时间0. 2小时；⑤滴漆烘干，温度165°C、时间3小时。插头1连接处的绝缘材料选用德国瑞倪公司生产的耐辐照、耐高温热缩套管，缩
封三层。
权利要求
1.一种无连接点棒位探测器线圈整体绕制方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)使用数控绕线机将初级线圈一次绕出；(2)设定数控绕线机的启动圈数和绕线速度，次级线圈分A、B、C、D、E、F六个相位绕组， 按照A-B -F-E-C-D的相位顺序一次绕出各位次级线圈；(3)采用整体两次真空浸漆工艺将棒位探测器线圈绕组整体浸漆；(4)将线圈绕组与线圈接长引接线之间进行电阻熔化焊焊接；(5)套上有机硅套管后，对线圈绕组与线圈接长引接线之间的连接点进行两次真空浸漆。
2.根据权利要求1所述的一种无连接点棒位探测器线圈整体绕制方法，其特征在于 所述的步骤(2)还可以按照A-B-E-F-C-D的相位顺序依次缠绕次级线圈；所述的数控绕线机为XFR-IC可编程自动绕线机；所述的数控绕线机合适的启动圈数优选设为4圈，绕线转速优选设为55 r/min。
全文摘要
发明属于压水堆核电站领域，具体公开一种无连接点棒位探测器线圈整体绕制方法，该方法包括以下步骤(1)使用数控绕线机将初级线圈一次绕出；(2)设定数控绕线机的启动圈数和绕线速度，按照A-B-F-E—C-D或者A-B-E-F-C-D的相位顺序一次绕出各位次级线圈；(3)采用整体两次真空浸漆工艺将棒位探测器线圈绕组整体浸漆；(4)将线圈绕组与线圈接长引接线之间进行电阻熔化焊焊接；(5)套上有机硅套管后，对线圈绕组与线圈接长引接线之间的连接点进行两次真空浸漆。本发明的方法解决了在棒位探测器高温和高辐射的环境下绝缘下降和线圈断线的现象，使其工作寿命高达40年。
文档编号H01F41/06GK102479613SQ20101055436
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者杜冲 申请人:大连创达技术交易市场有限公司