反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法与流程

本发明涉及反应堆领域，更具体地，涉及对反应堆中的安全棒的水力驱动系统进行状态判断的方法。

背景技术：

目前，水力驱动安全棒的原理是利用泵的压头实现安全棒的提升，依靠重力实现非能动落棒。在反应堆运行期间，安全棒保持在上部，水流通过内外缸之间间隙流回水箱，通过水压平衡保持安全棒在最高位置。正常停堆或事故停堆时，缸内水流失压迅速返回水箱内，安全棒组件在自身重力的作用下，落至底端，使反应堆停止。

安全棒水力驱动线的一般结构是活塞通过连杆与安全棒刚性连接，在反应堆运行期间，安全棒水力驱动线通过水压平衡保持在最高位置，安全棒驱动线中的部件与内缸或顶盖内侧一直处于摩擦状态，安全棒提升和下插也会与内缸产生摩擦。有些安全棒因堆芯结构要求安装是会倾斜一定角度，水力驱动线上的部件的摩擦会更严重一些。安全棒驱动装置在相互摩擦位置处都会采用特殊设计，尽量减轻摩擦对结构的损伤。

但在反应堆的实际运行中，长期摩擦会产生一定量的金属碎屑，安全棒的水力驱动线的部件与内缸之间的间隙很小，随着反应堆运行时间的累积，金属碎屑会越来越多，大的碎屑会被过过滤网拦截，而尺寸较小的碎屑会被水携带到流体回路的某些位置处堆积，导致流体回路中的水力驱动内阻变大，从而使提棒时间变长。初期阶段，碎屑数量较少，由于震动或其他原因能够被水流带走，从而使水力驱动内阻又变小，提棒时间又恢复正常。如此往复，直到所堆积的碎屑多到一定程度，无法再被水流带走，当水力驱动回路中的内阻大于安全棒的提升力时，安全棒将无法提升，此时将无法实现安全棒的提升操作，从而无法启动反应堆的正常运转。

水力驱动安全棒的流体回路中的碎屑积累到一定程度，在反应堆运行中出现安全棒失压的现象，模拟试验中出现过不能提升安全棒的情况，这对反应堆的稳定可靠的运行造成极大的安全隐患。目前对安全棒驱动回路的运行状态一般采用压力表进行监测，存在对于反应堆的重要设备的监测手段单一，压力表对驱动回路内的阻力瞬态变化不敏感的问题。安全棒驱动回路是一个处于全封闭状态并且具有放射性的回路系统，目前尚无其他有效的方法监测流体回路内部的运行状态。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题中的至少一个方面，本发明的实施例提供了一种反应堆水力驱动安全棒运行状态判断的方法，通过根据本发明的方法对安全棒的提棒时间进行实时监测，从而能够对水力驱动回路中的流动阻力进行判断，并在阻力达到一定数值的情况下，对水力驱动回路进行相关处理，以避免由于内部流动阻力变大而导致无法实现安全棒提升的问题的出现。

根据本发明的一个方面，提供一种反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法，包括以下步骤，在利用泵对安全棒进行驱动提棒时，对提棒时间进行记录；将所记录的提棒时间与预设提棒时间进行比较；当所记录的提棒时间与预设提棒时间之间的差值达到一定阈值时，判定用于对安全棒进行提升的流体回路处于高阻状态；以及对流体回路进行消阻处理。

根据本发明的反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法的一个优选的实施例，对提棒时间进行记录包括记录安全棒提升动作开始的时间以及安全棒提升动作终止的时间。

在根据本发明的反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法的另一个优选的实施例中，对提棒时间进行记录包括记录泵启动或功率开始增大的时间以及泵停止或功率开始减小的时间。

根据本发明的反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法的再一个优选的实施例，预设提棒时间为由操作人员设定的时间。

在根据本发明的反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法的还一个优选的实施例中，通过对所记录的多次提棒时间进行统计分析，得出提棒平均时间作为预设提棒时间。

根据本发明的反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法的又一个优选的实施例，所述阈值为预设提棒时间的50％。

在根据本发明的反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法的另一个优选的实施例中，预设提棒时间与泵的输出压力有关。

根据本发明的反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法的再一个优选的实施例，对流体回路进行消阻处理包括提高流体回路内的流体的压力或流速。

在根据本发明的反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法的还一个优选的实施例中，对流体回路进行消阻处理包括对流体回路内的过滤网进行清洗。

与现有技术相比，根据本发明的反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法简单实用，无需增加硬件成本，可以对磨损情况及时发现并且能够尽早维修或保养，从而提高了反应堆的设备可靠性，保证了反应堆的安全稳定运行。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1为根据本发明的反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法的流程图。

图2为对安全棒的提棒时间进行统计的提棒时间变化示意图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明提出一种反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法，通过这种判断方法可以对安全棒的驱动回路中的阻力做出预测，并对驱动回路中存在较大阻力时对回路进行及时处理，以免由于驱动回路中阻力太大而发生安全棒提棒时间过长或无法提棒情况的发生，由此避免反应堆出现影响其正常运行的相关故障。

根据本发明的反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法包括以下步骤，首先，在利用泵对安全棒进行驱动提棒时，对提棒时间进行记录。接着，将所记录的提棒时间与预设提棒时间进行比较。当所记录的提棒时间与预设提棒时间之间的差值达到一定阈值时，判定用于对安全棒进行提升的流体回路处于高阻状态。在流体回路处于高阻状态的情况下，对流体回路进行消阻处理。这里的消阻处理指的是消除流体回路中的阻力，以使流体回路恢复到正常状态。在此，记录提棒时间可以通过对安全棒的运动状态的变化的检测进行，也可以通过对驱动安全棒运动的泵的动作的检测进行。比如，可以记录发生提棒动作时安全棒从其最低的下止点开始提起的时间，然后记录安全棒在提升过程中到达其最高的上止点位置时的时间，两次记录时间之间的间隔即为安全棒的提棒时间。可以通过接触传感器来感测安全棒离开下止点的时间以及安全棒到达上止点的时间，当然也可以通过其他方式测量安全棒的提棒时间。

因此，对提棒时间进行记录也就可以包括记录安全棒提升动作开始的时间以及安全棒提升动作终止的时间，或者可以包括记录泵启动或功率开始增大的时间以及泵停止或功率开始减小的时间。在利用本的动作时间对提棒时间进行记录时，当泵从停机状态开始启动时，可以从泵开启的时刻进行记录，当然，也就是泵从零输出功率状态开始增大至提棒功率状态的时刻；当安全棒提升至上止点位置时，泵停机或者进入安全棒保持功率输出状态，也就是泵功率从提升功率减小至零或减小至安全棒保持功率，对这个时刻进行记录。在此可以通过电流传感器检测泵的电流的变化进行记录。当然，也可以采用其他记录方式。

通过对提棒时间的记录和计算来对提棒时间是否正常进行判断，可以通过对提棒时间与预设提棒时间进行比较来执行上述判断。预设提棒时间可以为由操作人员设定的时间，即根据实验结果或操作经验对提棒时间做出判定，并将该提棒时间作为预设提棒时间设定到相关操作系统中。

当然，还可以按照附图2所示的方式通过对所记录的多次提棒时间进行统计分析，得出提棒平均时间作为预设提棒时间。此时，可以对若干次提棒时间进行记录，如图2所示，将偏离提棒时间基本趋势线的提棒时间去除，对剩余的提棒时间进行平均值计算，可以将该平均值作为预设提棒时间。在根据本发明的反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法中，可以对预设提棒时间进行实时更新，比如可以对最近多次提棒时间进行统计，去除之前所统计的提棒时间，由此使得预设提棒时间能够更接近于反应堆的真实情况。

另外，从图2中也能看出，在安全棒的运行过程中，会因摩擦产生金属碎屑，安全棒驱动机构的活塞和内壁之间的间隙很小，所产生的碎屑的一部分会在安全棒驱动回路中堆积，导致提棒时间变长，当碎屑被流体带走后，提棒时间则会恢复正常。如此往复，提棒时间呈现周期性变化。通过利用根据本发明的方法对安全棒的提棒时间进行实时监测，可以及时了解安全棒的磨损状态，在安全棒的提棒时间明显变大时，说明安全棒的驱动回路的内阻变大，应进行安全棒驱动回路的维护保养工作。

对测得的提棒时间与预设提棒时间进行对比，如果两者的差值超过某一阈值，则判定提棒时间过长，驱动安全棒运动的流体回路中的阻力较大，需要对进行处理。上述阈值可以设定为预设提棒时间的50％，当然，也可以根据实际需要设置其他的阈值，比如在对提棒时间变化比较敏感的反应堆中，可以将该阈值设置为预设提棒时间的20％或更小，由此可以比较频繁地对流体回路进行处理；而在对提棒时间变化不太敏感的反应堆中，可以将该阈值设置为预设提棒时间的80％或更大，这样可以较少地对流体回路进行处理。

另外，预设提棒时间还与泵的输出压力有关，比如当泵的输出压力大时，提棒时间就会相对较短，而泵的输出压力小时，则提棒时间就会相对较长。还可以通过在流体回路上设置控制阀来调节流体回路中的流速，由此也能够改变流体回路中的压力，由此改变提棒时间。因此，也可以根据泵的输出压力以及控制阀的开度对预设提棒时间进行改变。

在此，对流体回路进行消阻处理包括提高流体回路内的流体的压力或流速。由于流体回路中存在安全棒驱动线上的部件与内缸之间的摩擦所产生的金属碎屑，由于金属碎屑在流体回路中的堆积而导致流体回路中的阻力的增大，可以通过提高流体回路内的流体的压力或流速的方式来弥补阻力的增大所带来的压力损失。可以通过提高流体回路内的流体的压力或流速来将金属碎屑带走，并通过过滤网对金属碎屑进行过滤或截留，进一步通过对过滤网进行冲洗来完成金属碎屑的去除，从而达到彻底清洗流体回路的目的。

根据本发明的反应堆水力驱动安全棒运行状态的判断方法能够通过对提棒时间的统计来判断提棒时间是否异常，并由此判断安全棒的驱动线上的流体回路是否存在阻力过大的问题，由此能够对与安全棒提棒相关的安全问题作出预判，从而在出现故障之前对相关问题进行处理，从而尽可能地避免故障的出现。根据本发明的方法能够对安全棒驱动回路的内阻变化做到及时发现，及时处理，从而提高反应堆运行的安全性。

根据本发明的判断方法简单实用，不用增加硬件成本，能够做到对反应堆安全棒的驱动线上的部件的磨损状况的及早发现和及时维修，提高了反应堆设备运行的可靠性和安全性。

对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。