一种应用于装卸料机的堆芯组件坐标计算方法与流程

本发明属于核电站装卸料机控制领域，具体涉及一种应用于装卸料机的堆芯组件坐标计算方法。

背景技术：

装卸料机是核电站停堆换料期间完成反应堆换料工作的关键设备，其在反应堆堆芯和燃料转运装置倾翻机(反应堆厂房侧)之间装卸和转运燃料组件。

从国内外核电站的装卸料机使用经验来看，核电站每个机组一般每隔18个月进行一次停堆换料。在此期间，装卸料机首先将反应堆堆芯中的所有燃料组件卸出至燃料厂房水池中，然后再根据操作规程依次将燃料组件装回反应堆堆芯。在以往设计中，装卸料机控制系统的堆芯组件坐标是根据核电站反应堆堆芯水池的理论坐标值来确定的，但在实际运行使用过程中发现通过理论坐标值来对燃料组件位置进行定位存在一定误差，装、卸每根燃料组件时都需要对组件位置进行手动修正才能准确地将燃料组件卸出和装入反应堆堆芯，而手动修正值往往是操作人员依据经验来判断，因此换料过程存在人因失误隐患，燃料组件存在刮蹭和发生放射性物质泄漏事件的风险

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中存在的缺陷，提供一种全新的堆芯组件坐标计算及误差消除方法，解决以往装卸料机在装、卸燃料组件时定位不精确和需要操作人员手动修正堆芯组件坐标值的情况，提高核电站装卸料机装、卸燃料组件的精确度。

本发明的技术方案如下：一种应用于装卸料机的堆芯组件坐标计算方法，包括：

(1)依据核电站反应堆堆芯燃料组件数量将堆芯划分为一个n×n的矩阵，n为堆芯在同一方向上燃料组件排布的最大值；

(2)选择三个位于堆芯矩阵边界上的物理坐标点，并采集这三个物理坐标点的实际测量值a(x1,y1),b(x2,y2)和c(x3,y3)，其中x方向代表装卸料机大车运行方向，x1、x2和x3为x方向上的坐标值，y方向代表装卸料机小车运行方向，y1、y2和y3为y方向上的坐标值，坐标系以燃料转运装置倾翻架的中心为原点(0,0)；

(3)设定装卸料机大车运行方向x和小车运行方向y上的组件偏移数量分别为kx和ky，且kx和ky均不大于n，组件偏移数量是指物理坐标点a、b和c之间在x或y方向上相隔燃料组件的根数，依据a、b和c三个点的物理坐标实测值计算x方向坐标偏移量xoffset和y方向坐标偏移量yoffset，计算公式如下：

和

(4)依据a、b和c三个点的物理坐标实测值计算x方向组件坐标间距值xrack和y方向组件坐标间距值yrack，计算公式如下：

和

(5)依据坐标偏移量xoffset和yoffset，以及组件坐标间距值xrack和yrack，计算出反应堆堆芯其他所有组件的坐标值，计算公式如下：

x＝x1+a×xrack+b×xoffset

y＝y1+b×yrack+a×yoffset

其中，a代表当前需要计算坐标的燃料组件与a点燃料组件之间在x方向上相隔燃料组件的根数，若当前燃料组件位置比a点燃料组件在x方向上更靠近燃料转运装置倾翻架中心时a取正值，反之则取负值；b代表当前需要计算坐标的燃料组件与a点燃料组件之间的在y方向上相隔燃料组件的根数，若当前燃料组件位置比a点燃料组件在y方向上更靠近燃料转运装置倾翻架中心时b取正值，反之则取负值。

进一步，如上所述的应用于装卸料机的堆芯组件坐标计算方法，其中，选择的三个位于堆芯矩阵边界上的物理坐标点中，两个点在y方向上处于同一列，第三个点与前两个点其中的一个在x方向上处于同一行。

进一步，如上所述的应用于装卸料机的堆芯组件坐标计算方法，其中，所述的组件偏移数量kx和ky的值尽量靠近矩阵n值的一半。

本发明的有益效果如下：本发明提供的一种应用于装卸料机的堆芯组件坐标计算及误差消除方法首先将反应堆堆芯划分为堆芯矩阵，然后通过采集堆芯矩阵边界上三个组件位置的物理坐标值，进而计算出堆芯其他所有组件坐标值。采用这种全新的堆芯组件坐标计算及误差消除方法得到的组件坐标值，与过去设计中直接采用理论坐标值作为组件坐标值相比，避免了装、卸料时需手动输入修正坐标值的人因失误风险，不仅提高核电站装卸料机装、卸燃料组件的精确度，而且有效避免了燃料组件刮蹭事件的发生，提升了装卸料机安全性和缩短核电站换料大修期间的装卸料周期。

附图说明

图1为核电站反应堆堆芯地图示意图；

图2为应用于装卸料机的堆芯组件坐标计算方法的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明提出了一种全新的堆芯组件坐标计算方法，根据核电站反应堆堆芯水池物理坐标的实际测量值，对装卸料机的组件位置进行坐标计算和坐标修正，从而消除理论坐标值的误差，提升装卸料机的安全性和缩短核电站的换料周期。本发明可通过扩展应用于不同堆型核电站同类设备的堆芯组件坐标值计算。

如图2所示，本发明提供的一种应用于装卸料机的堆芯组件坐标计算方法包括初始化模块、组件物理坐标采集模块、组件坐标偏移计算模块、组件坐标间距计算模块和组件坐标计算模块，具体包括如下步骤：

(11)初始化模块依据核电站反应堆堆芯燃料组件数量将堆芯划分为一个n×n的矩阵(如某堆型的反应堆堆芯燃料组件数量为121，可划分为13×13的矩阵)。

(12)组件物理坐标采集模块根据初始化模块中划分的n×n矩阵选择三个位于堆芯矩阵边界上的物理坐标点，并采集这三个物理坐标点的实际测量值a(x1,y1),b(x2,y2)和c(x3,y3)，其中x方向代表装卸料机大车运行方向，x1、x2和x3为x方向上的坐标值，y方向代表装卸料机小车运行方向，y1、y2和y3为y方向上的坐标值，坐标系以燃料转运装置倾翻架的中心为原点(0,0)。选择的三个位于堆芯矩阵边界上的物理坐标点中，两个点在y方向上处于同一列，第三个点与前两个点其中的一个在x方向上处于同一行。

(13)组件坐标偏移计算模块首先设定装卸料机大车运行方向x和小车运行方向y上的组件偏移数量分别为kx和ky，且kx和ky均不大于n，组件偏移数量是指物理坐标点a、b和c之间在x或y方向上相隔燃料组件的根数，kx和ky的值尽量靠近矩阵n值的一半；然后依据组件物理坐标采集模块得到的a、b和c三个点的物理坐标实测值计算x方向坐标偏移量xoffset和y方向坐标偏移量yoffset，计算公式如下：

和计算结果输出至组件坐标计算模块。

(14)组件间距计算模块依据组件物理坐标采集模块得到的a、b和c三个点的物理坐标实测值计算x方向组件坐标间距值xrack和y方向组件坐标间距值yrack，计算公式如下：

和计算结果输出至组件坐标计算模块。

(15)组件坐标计算模块依据组件偏移计算模块得到的坐标偏移量xoffset和yoffset，以及组件间距计算模块得到的组件间距值xrack和yrack，计算出反应堆堆芯其他所有组件的坐标值，计算公式如下：

x＝x1+a×xrack+b×xoffset

y＝y1+b×yrack+a×yoffset

其中，a代表当前需要计算坐标的燃料组件与a点燃料组件之间在x方向上相隔燃料组件的根数，若当前燃料组件位置比a点燃料组件在x方向上更靠近燃料转运装置倾翻架中心时a取正值，反之则取负值；b代表当前需要计算坐标的燃料组件与a点燃料组件之间的在y方向上相隔燃料组件的根数，若当前燃料组件位置比a点燃料组件在y方向上更靠近燃料转运装置倾翻架中心时b取正值，反之则取负值。

至此，整个堆芯组件坐标计算过程结束。

实施例

本实施例的核电站反应堆堆芯地图如图1所示，计算方法包括初始化模块11、组件物理坐标采集模块12、组件坐标偏移计算模块13、组件坐标间距计算模块14和组件坐标计算模块15，具体的结构框图如图2所示。每个模块的具体功能如下：

a.初始化模块负责依据核电站反应堆堆芯燃料组件数量将堆芯划分为一个n×n的矩阵。对于燃料组件数量为121的某堆型反应堆堆芯，可划分为13×13的堆芯矩阵，在装卸料机大车运行方向(x方向)上分别用大写字母a、b、c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n表示，在装卸料机小车运行方向(y方向)上用数字1至13表示，如图1所示。因此，反应堆堆芯中的每根燃料组件可用一个字母和一个数字的组合来表示，例如c-3，c-11和l-11等。

b.组件物理坐标采集模块根据初始化模块中划分的13×13矩阵选择三个位于堆芯矩阵边界上的物理坐标点，并采集这三个物理坐标点的实际测量值c-3(x1,y1)＝(16440.9,3425.3),c-11(x2,y2)＝(16438.9,1694.3)和l-11(x3,y3)＝(14719.8,1695.6)，其中坐标单位为mm，坐标系以燃料转运装置倾翻架的中心为原点(0,0)，如图1所示。

c.组件坐标偏移计算模块首先依据步骤b中所选取的三个组件坐标点c-3、c-11和l-11，计算出在x方向和y方向上的组件偏移数量分别为kx＝8和ky＝8；然后依据组件物理坐标采集模块得到的c-3、c-11和l-11三个组件坐标点的物理坐标实测值计算x方向坐标偏移量xoffset和y方向坐标偏移量yoffset，计算公式及结果如下：

计算结果输出至组件坐标计算模块。

d.组件坐标间距计算模块依据组件物理坐标采集模块得到的c-3、c-11和l-11三个组件坐标点的物理坐标实测值计算在x方向上组件坐标间距值xrack和在y方向上组件坐标间距值yrack，计算公式及结果如下：

计算结果输出至组件坐标计算模块。

e.组件坐标计算模块组件坐标计算模块依据组件偏移计算模块得到的坐标偏移量xoffset和yoffset，以及组件间距计算模块得到的组件间距值xrack和yrack，计算出反应堆堆芯其他所有组件的坐标值(x,y)，计算公式如下：

x＝x1+a×xrack+b×xoffset

y＝y1+b×yrack+a×yoffset

其中，a代表当前需要计算坐标的燃料组件与a点燃料组件之间在x方向上相隔燃料组件的根数，若当前燃料组件位置比a点燃料组件在x方向上更靠近燃料转运装置倾翻架中心时a取正值，反之则取负值；b代表当前需要计算坐标的燃料组件与a点燃料组件之间的在y方向上相隔燃料组件的根数，若当前燃料组件位置比a点燃料组件在y方向上更靠近燃料转运装置倾翻架中心时b取正值，反之则取负值。

依据上述公式可依次计算出反应堆堆芯所有组件的坐标值，例如以组件d-12的坐标值计算为例，计算过程如下：

x＝x1+a×xrack+b×xoffset

＝16440.9+1×(-214.89)+9×(-0.25)

＝16223.8mm

y＝y1+b×yrack+a×yoffset

＝3425.3+9×(-216.37)+1×0.16

＝1478.1mm

在实际应用过程中，本发明可通过扩展将不同堆型的反应堆堆芯(例如组件数量为157或者177的堆芯)划分成n×n堆芯矩阵，在堆芯矩阵边界上选取具有代表性的三个组件坐标点，从而求出整个堆芯其他所有组件位置的坐标值。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。