本发明涉及压水堆核电站的反应堆核燃料装卸操作设备领域，特别涉及一种预防控制棒倒换过程中意外损坏的方法及装置。
背景技术：
压水堆核电站需要定期更换核燃料组件，在更换核燃料组件的过程中，需要将控制棒从不再入堆运行的乏燃料组件中抽出，并插入指定的下一循环入堆运行的新燃料组件中，该工作过程称为控制棒倒换。
目前，cpr1000型压水堆核电机组在执行控制棒倒换工作时，普遍采用乏燃料水池吊车(以下简称乏吊)与控制棒电动抓具(以下简称抓具)两台设备配合的方式完成。乏吊结构类似于桥式起重机，它具有多种工作模式，可通过乏吊控制台触摸屏来切换各工作模式。倒换控制棒时，乏吊必须处于倒料模式下。抓具主要由驱动机构、方形框架、抓头三部分构成。其中方形框架主要起到定位及支撑保护作用，抓头可在驱动机构的作用下抓取控制棒并在方形框架内上下移动。当控制棒倒换时，乏吊与抓具的配合方式为：将抓具悬挂在乏吊吊钩上，乏吊移动并定位至乏燃料组件上方，操作抓具抓取控制棒后，提升抓头，从而将控制棒完全收进方形框架内，然后移动乏吊定位至新燃料组件上方，操作抓具，下降抓头，将控制棒插入新燃料组件中并释放。至此，完成一组控制棒的倒换。
然而，由于乏吊与抓具之间没有通讯，且缺乏互锁安全保护功能。因此，极易出现因操作人员失误，在抓取或释放控制棒的时候，并未完全将控制棒收进方形框架或未完全释放控制棒就开始移动乏吊，从而导致控制棒与燃料组件或其他设备干涉，造成控制棒变形、损坏，带来重大的经济损失。目前，各核电站主要通过加强对操作人员的培训及采取监护操作制度来降低控制棒损坏的发生概率，但是会耗费大量人力，且监护准确性较差。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种预防控制棒倒换过程中意外损坏的方法及装置，从而克服现有技术的控制棒倒换过程中需要人工监护防止控制棒意外损坏的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种预防控制棒倒换过程中意外损坏的方法，包括如下步骤：利用抓具的载荷模块采集抓具的载荷信息；利用抓具的位置编码器采集控制棒的位置信息；利用抓具的第一plc控制器收集载荷信息和位置信息，通过逻辑运算后判断抓具的状态，当抓具的状态满足指定条件时，第一plc控制器输出控制信号，以控制中间继电器闭合；根据乏吊的工作模式确定是否需要检测中间继电器的闭合或断开状态；当乏吊的工作模式为倒料模式时，需要利用乏吊的第二plc控制器检测所述中间继电器的闭合或断开状态；以及根据所检测到的中间继电器的闭合或断开状态，第二plc控制器控制乏吊的运动状态。
在一优选的实施方式中，当抓具的状态满足指定条件时，第一plc控制器输出控制信号，以控制中间继电器闭合具体为：当抓具的状态被判断为带载且控制棒完全收进抓具的方形框架时，第一plc控制器输出第一控制信号，以控制中间继电器闭合。
在一优选的实施方式中，当抓具的状态满足指定条件时，第一plc控制器输出控制信号，以控制中间继电器闭合具体为：当抓具的状态被判断为空载且抓头完全离开控制棒时，第一plc控制器输出第二控制信号，以控制中间继电器闭合。
在一优选的实施方式中，当乏吊的工作模式为倒料模式，且检测到中间继电器为断开状态时，禁止乏吊移动，此时进入互锁保护状态。
在一优选的实施方式中，当乏吊的工作模式为装卸料模式或工具抓取模式时，第二plc控制器不需要检测中间继电器的闭合或断开状态，直接通过第二plc控制器控制乏吊移动。
在一优选的实施方式中，当抓具处于意外断电状态时，中间继电器为断开状态，可通过乏吊触摸屏开启旁路功能，从而使得互锁保护状态失效。
本发明还提供了一种预防控制棒倒换过程中意外损坏的装置，包括抓具和乏吊，其中抓具包括驱动机构、方形框架和抓头，抓具设置于乏吊上，装置还包括中间继电器，中间继电器设置于抓具上，抓具还设置有第一plc控制器、载荷模块和位置编码器，乏吊设置有第二plc控制器，其中，第一plc控制器能够输出控制信号，以控制中间继电器闭合，第二plc控制器能够检测中间继电器的闭合或打开状态。
在一优选的实施方式中，第一plc控制器能够收集载荷模块采集到的载荷信息和位置编码器采集到的位置信息，并通过逻辑运算后判断抓具的状态，当抓具的状态满足以下条件之一时，第一plc控制器能够输出控制信号，从而控制中间继电器闭合：抓具带载且控制棒完全收进方形框架时或者抓具空载且抓头完全离开控制棒时。
在一优选的实施方式中，乏吊的工作模式包括倒料模式、装卸料模式和工具抓取模式，其中，当乏吊的工作模式为倒料模式且检测到中间继电器为断开状态时，禁止乏吊移动，此时进入互锁保护状态；当乏吊的工作模式为装卸料模式或工具抓取模式时，第二plc控制器不需要检测中间继电器的闭合或断开状态，直接通过第二plc控制器控制乏吊移动。
在一优选的实施方式中，乏吊还包括触摸屏，触摸屏设置有旁路功能按钮，当抓具处于意外断电状态时，中间继电器为断开状态，可通过乏吊触摸屏开启旁路功能，从而使得互锁保护状态失效。
与现有技术相比，根据本发明的预防控制棒倒换过程中意外损坏的方法及装置具有如下有益效果：本发明的装置是在乏吊及抓具现有plc控制器的基础上，增加了中间继电器，并分别设计了乏吊plc控制器和抓具plc控制器的控制逻辑，实现了抓具和乏吊之间的通讯进而实现了装置的互锁安全保护功能。该方法能够防止操作人员的误操作和人员控制准确度差所导致的控制棒与燃料组件或其他设备干涉，而造成控制棒变形、损坏的问题，控制准确，安全可靠。同时，对原有设备的改动较小，成本低廉。
附图说明
图1是根据本发明的预防控制棒倒换过程中意外损坏的方法流程图。
图2是根据本发明的预防控制棒倒换过程中意外损坏的装置的控制框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，根据本发明优选实施方式的预防控制棒倒换过程中意外损坏的方法，包括如下步骤：步骤101：利用抓具的载荷模块采集抓具的载荷信息；步骤102：利用抓具的位置编码器采集控制棒的位置信息；步骤103：利用抓具的第一plc控制器收集载荷信息和位置信息，通过逻辑运算后判断抓具的状态，当抓具的状态满足指定条件时，第一plc控制器输出控制信号，以控制中间继电器闭合；步骤104：根据乏吊的工作模式确定是否需要检测中间继电器的闭合或断开状态；步骤105：当乏吊的工作模式为倒料模式时，需要利用乏吊的第二plc控制器检测所述中间继电器的闭合或断开状态；以及步骤106：根据所检测到的中间继电器的闭合或断开状态，第二plc控制器控制乏吊的运动状态。
上述方式中，当抓具的状态满足指定条件时，第一plc控制器输出控制信号，以控制中间继电器闭合具体为：当抓具的状态被判断为带载且控制棒完全收进抓具的方形框架时，第一plc控制器输出第一控制信号，以控制中间继电器闭合，或者以控制中间继电器闭合具体为：当抓具的状态被判断为空载且抓头完全离开控制棒时，第一plc控制器输出第二控制信号，以控制中间继电器闭合。当抓具的状态满足上述两者之一时，中间继电器为闭合状态，此时第二plc控制器能够控制乏吊移动。当乏吊的工作模式为倒料模式，且检测到中间继电器为断开状态时，禁止乏吊移动，此时进入互锁保护状态。这样就避免了在人工抓取或释放控制棒的时候，因为操作失误并未完全将控制棒收进方形框架或未完全释放控制棒就开始移动乏吊，从而导致控制棒与燃料组件或其他设备干涉，而造成控制棒变形、损坏的问题。
上述方案中，当乏吊的工作模式为装卸料模式或工具抓取模式时，第二plc控制器不需要检测中间继电器的闭合或断开状态，直接通过第二plc控制器控制乏吊移动。当抓具处于意外断电状态时，中间继电器为断开状态，通过乏吊触摸屏开启旁路功能，从而使得互锁保护状态失效。
如图2所示，本发明还提供了一种预防控制棒倒换过程中意外损坏的装置，包括抓具1、乏吊2和中间继电器3。其中抓具1包括驱动机构、方形框架和抓头(图中未示出)，抓具1设置于乏吊2上。中间继电器3设置于抓具1上，抓具1还设置有第一plc控制器11、载荷模块12和位置编码器13，乏吊2设置有第二plc控制器21，其中，第一plc控制器11能够输出控制信号，以控制中间继电器3闭合，第二plc控制器21能够检测中间继电器3的闭合或打开状态。
在一优选的实施方式中，第一plc控制器11能够收集载荷模块12采集到的载荷信息和位置编码器13采集到的位置信息，并通过逻辑运算后判断抓具1的状态，当抓具1的状态满足以下条件之一时，第一plc控制器14能够输出控制信号，从而控制中间继电器3闭合：抓具1带载且控制棒完全收进方形框架时或者抓具空载且抓头完全离开控制棒时。乏吊2的工作模式包括倒料模式、装卸料模式和工具抓取模式，其中，当乏吊2的工作模式为倒料模式且检测到中间继电器3为断开状态时，禁止乏吊2移动，此时进入互锁保护状态。当乏吊2的工作模式为装卸料模式或工具抓取模式时，第二plc控制器21不需要检测中间继电器3的闭合或断开状态，直接通过第二plc控制器21控制乏吊2移动。
优选地，乏吊2还包括触摸屏22，触摸屏22设置有旁路功能按钮，当抓具处于意外断电状态时，中间继电器3为断开状态，通过乏吊触摸屏开启旁路功能，从而使得互锁保护状态失效。乏吊2还包括驱动器23和主提升电机24，用于驱动乏吊2的移动，乏吊还包括24v电源25，能够为中间继电器3及抓具1供电。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。