更换核燃料棒的二维模拟监控方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核发电领域，尤其涉及核发电站核燃料组件修复工作中更换核燃料棒的监控。
【背景技术】
[0002]核燃料组件由核燃料棒、核燃料组件格架、压紧弹簧、上管座和下管座组成。燃料包壳容纳核燃料棒，将燃料与冷却剂隔离开，并包容裂变气体。它是防止放射性粒子外逸的第一道屏障。在正常运行时，核燃料棒由于热膨胀、致密化、肿胀、裂缝和释放的裂变气体都有可能造成燃料包壳变形破裂，导致一次回路冷却剂放射性提高，故需要对核燃料组件进行必要的检测，在核燃料组件破损时及时更换核燃料组件内破损的核燃料棒。
[0003]检测与更换核燃料组件中核燃料棒的步骤包括，(I)核燃料组件啜吸检测，用于检测核燃料组件是否有放射性核素释放，从而判定燃料棒是否破损；(2)核燃料组件视频检测，使用视频检测装置的摄像头观察核燃料组件的各面，判断核燃料组件的变形程度以及核燃料组件格架的外观状况，组件内部是否有异留物、外层燃料棒是否有破损、划伤等表面状况，以确定是否进行换棒操作；(3)核燃料组件破损棒定位监测，在需要更换燃料棒时，使用超声波监测装置对核燃料组件的所有燃料棒进行逐一监测，以对破损的燃料棒进行准确定位；(4)将破损的核燃料组件放入新燃料升降机，所述新燃料升降机的喇叭口上安装有一些导向、定位装置以固定核燃料组件并便于核燃料棒抽插工具伸入并抓取破损的核燃料棒；(5)拆卸上管座，在新燃料升降机30喇叭口 302处安装核燃料棒导向装置；(6)参考图1，使用核燃料棒抽插工具40通过核燃料棒导向装置进入核燃料组件50内夹住破损的核燃料棒51的上管座，远程控制新燃料升降机30动作，以使所述核燃料棒抽插工具40将破损的核燃料棒51从核燃料组件50中取出；(7)通过核燃料棒抽插工具40将新的核燃料棒插入核燃料组件中破损核燃料棒对应的栅格中；(8)将上管座安装回核燃料组件上。其中，操作人员进行上述步骤￠)-(7)中使用核燃料棒抽插工具40抽插核燃料棒以更换核燃料组件50中破损的核燃料棒501时，往往会由于操作不当造成核燃料棒弯曲、变形等等问题，故需要在抽插核燃料棒的同时监控核燃料棒的更换过程:通过视频检测装置的显示屏幕实时监视核燃料棒更换的视频图像，通过抽插燃料棒工具40内的拉力传感器监控抽插力的大小，通过新燃料升降机30的拉线编码器监控新燃料升降机30的高度。由于操作人员必须通过观看高度数据和视频图像的方式监控并操控核燃料组件更换的具体工位，当操作人员经验不足或者疏忽时，容易在更换过程故障时不能及时反应而造成发生误判断，以使在新燃料升降机30控制抽插燃料棒工具40夹持的核燃料棒到达核燃料组件50下端或者脱离核燃料组件50上端时不能及时停止新燃料升降机30的动作，从而造成核燃料组件50的损坏或者影响修复效率。
[0004]故急需一种更加可靠的核燃料组件修复监控方法和监控装置。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种监控方式直观、可靠的更换核燃料棒的监控方法及装置。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供了一种更换核燃料棒的二维模拟监控方法，用于核燃料棒更换工作的监控，包括:(I)获取更换核燃料棒工作相关设备的二维数据并依据所述二维数据生成换棒仿真画面，所述二维结构数据包括包含更换核燃料棒工作中相关设备的二维模型结构信息的二维结构数据和包含更换核燃料棒工作中相关设备的二维模型相对位置关系信息的二维位置数据，所述修复破损核燃料组件工作中相关设备包括燃料棒工具、新燃料升降机和核燃料组件，所述核燃料组件包括核燃料组件主体和待更换核燃料棒；(2)实时获取新燃料升降机之拉线编码器检测到的编码器信息，将所述编码器信息转换为所述新燃料升降机的高度数据；(3)依据所述高度数据更新换棒仿真画面；(4)显示所述换棒仿真画面
[0007]与现有技术相比，本发明可通过换棒仿真画面直观清楚的了解抽插燃料棒工具和新燃料升降机之间的相对位置，便于操作人员直观的监控整个换棒的具体工位，从而在新燃料升降机控制抽插燃料棒工具夹持的核燃料棒到达核燃料组件下端或者脱离核燃料组件上端时及时停止新燃料升降机的动作，监控过程直观、可靠。
[0008]较佳地，步骤(2)中更新换棒仿真画面的具体步骤包括，依据所述高度数据计算所述新燃料升降机二维模型的高度数值，依据所述新燃料升降机二维模型的高度数值调节所述换棒仿真画面中新燃料升降机二维模型以及核燃料组件主体二维模型的高度以更新所述换棒仿真画面。
[0009]较佳地，所述修复破损核燃料组件工作中相关设备还包括乏燃料水池，所述二维位置数据包括燃料棒工具、新燃料升降机和核燃料组件在所述乏燃料水池中的位置。该方案使得所述换棒仿真画面可以更加直观的显示所述核燃料棒的更换过程。
[0010]较佳地，所述步骤(3)还显示所述高度数据。该方案使得操作人员可通过观看换帮仿真图画了解抽插燃料棒工具抓取的待更换核燃料棒与新燃料升降机、核燃料组件主体的位置关系的同时，可参考新燃料升降机的高度数值，通过经验精准的确定核燃料棒的换棒进程。
[0011]较佳地，所述步骤(2)之后还包括:(4)判断所述高度数据是否大于等于高限位阈值或者小于等于低限位阈值，并在所述高度数据大于等于高限位阈值时输出高位报警信号，在所述高度数据小于等于低限位阈值时输出低位报警信号；(5)依据所述高位报警信号和低位报警信号发出相应报警。该方案可通过高位报警信号和低位报警信号提醒操作人员抽插燃料棒工具是否完全进入新燃料升降机内核燃料组件内或者脱离核燃料组件，以监控抽插燃料棒工具的具体工位，相对于传统生产中通过视频图像或新燃料升降机的高度判定抽插燃料棒工具的位置，操作安全性好且修复效率高。
[0012]所述步骤(4)之前还包括:(2a)获取抽插燃料棒工具内拉力传感器检测到的拉力检测信号，将所述拉力检测信号转换为所述抽插燃料棒工具的拉力数据，所述步骤(4)还显示所述拉力数据。该方案使得操作人员可通过观看监控图像同时了解抽插燃料棒工具的拉力大小，判断是否发生故障。
[0013]较佳地，所述步骤(2a)之后还包括:(2b)判断所述拉力数据是否超过预设拉力阈值并在所述拉力数据超过预设拉力阈值时生成故障报警信号，(2c)依据所述故障报警信号发出相应报警。与现有技术相比，本发明可在拉力数据超出预设阈值时报警，及时提醒操作人员故障，安全性好。
[0014]具体地，所述预设拉力阈值包括第一预设拉力阈值和第二预设拉力阈值，所述第一预设拉力阈值小于第二预设拉力阈值，所述步骤(2b)中，在所述拉力数据超出第一预设阈值且小于第二预设阈值时发出预报警信号，在所述拉力数据超出第二预设阈值时发出实报警信号；所述步骤(2c)中，依据所述预报警信号发出灯光报警，依据所述实报警信号发出声光报警。该方案采用两级报警，在拉力数据超出第一预设阈值时发出灯光报警，提前提醒操作人员故障的可能发生，并在拉力数据超出第二预设值时发出声光报警，及时提醒操作人员故障的发生，操作安全性好，可提前预防故障的发生。
[0015]本发明还公开了一种更换核燃料棒的二维模拟监控装置，用于核燃料棒更换工作的监控，包括数据采集处理模块、模拟监控模块和显示模块，所述数据采集处理模块与新燃料升降机的拉线编码器相连，实时获取新燃料升降机之拉线编码器检测到的编码器信息，将所述编码器信息转换为所述新燃料升降机的高度数据；所述模拟监控模块获取更换核燃料棒工作相关设备的二维数据并依据所述二维数据生成换棒仿真画面，依据所述高度数据更新所述换棒仿真画面，所述二维结构数据包括包含更换核燃料棒工作中相关设备的二维模型结构信息的二维结构数据和包含更换核燃料棒工作中相关设备的二维模型相对位置关系信息的二维位置数据，所述修复破损核燃料组件工作中相关设备包括燃料棒工具、新燃料升降机和核燃料组件，所述核燃料组件包括核燃料组件主体和待更换核燃料棒；所述显示模块显示所述换棒仿真画面。
[0016]与现有技术相比，本发明所述更换核燃料棒的二维模拟监控装置可通过换棒仿真画面直观清楚的了解抽插燃料棒工具和新燃料升降机之间的相对位置，便于操作人员直观的监控整个换棒的具体工位，从而在新燃料升降机控制抽插燃料棒工具夹持的核燃料棒到达核燃料组件下端或者脱离核燃料组件上端时及时停止新燃料升降机的动作，监控过程直观、可靠。
[0017]较佳地，所述模拟监控模块更新换棒仿真画面的具体步骤包括，依据所述高度数据计算所述新燃料升降机二维模型的高度数值，依据所述新燃料升降机二维模型的高度数值调节所述换棒仿真画面中新燃料升降机二维模型以及燃核燃料组件主体二维模型的高度以更新所述换棒仿真画面。
[0018]较佳地，所述修复破损核燃料组件工作中相关设备还包括乏燃