一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统及其测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统及其测量方法，包括乏燃料水池，所述乏燃料水池中设置有朝向燃料组件的测量单元，测量单元连接有信号采集与处理系统。本发明操作方便，可在现场乏燃料水池第一时间内实现燃料组件定位格架宽度的水下快速测量，采用的接触式电信号传输转换方式和气水驱动摇摆式传感器结构，可以大幅提高测量精度和检测效率。
【专利说明】
一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统及其测量方法
技术领域
[0001]本发明属于核燃料循环的辐照后燃料组件池边检查领域，具体涉及一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统及其测量方法。
【背景技术】
[0002]核电站燃料组件在高燃耗、长循环水化学改变、低泄漏时高的功率峰因子等日益苛刻的使用条件下，容易造成燃料组件变形而无法回堆再利用，燃料组件定位格架起固定燃料棒，防止组件出入堆芯勾挂，以及防止组件局部受热的搅混作用。辐照后燃料组件定位格架横向尺寸增长会引起燃料棒松动，甚至造成燃料棒破损。池边检查技术作为燃料组件堆内辐照稳定性和完整性等评价的有效手段，承担着保障核电站安全运营的重要任务。
[0003]传统的燃料组件定位格架测量方法一般采用钢直尺、游标卡尺、激光轮廓仪、三坐标尺寸测量系统等手段，水下测量一般采用图像法、激光测量法及超声测量法。针对水下定位格架宽度测量，传统方法测量精度和工作效率不高。因此，需要建立适合燃料组件水下定位格架宽度测量的新技术。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是现有在对燃料组件水下定位格架宽度测量时测量精度和工作效率不高，提供了一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统及其测量方法，采用接触式电信号传输转换方式和气水驱动摇摆式传感器结构，可以大幅提高测量精度和检测效率。
[0005]本发明通过下述技术方案实现:
一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统，包括乏燃料水池，所述乏燃料水池中设置有朝向燃料组件的宽度测量单元，宽度测量单元连接有信号采集与处理系统。传统的燃料组件定位格架测量方法一般采用钢直尺、游标卡尺、激光轮廓仪、三坐标尺寸测量系统等手段，水下测量一般采用图像法、激光测量法及超声测量法。针对水下定位格架宽度测量，传统方法测量精度和工作效率不高。因此，需要建立适合燃料组件水下定位格架宽度测量的新技术。燃料组件水下定位格架宽度测量技术作为池边检查技术的重要组成部分，本方案是利用电磁感应原理，将被测位移量的变化转换成变压器线圈的互感系数变化，再由测量电路转换成电压的变化量输出，实现由非电量到电量转换的尺寸测量方法。其该测量方法采用气水驱动摇摆式传感器结构，能够更好地与定位格架两侧表面接触又不会造成定位格架表面二次损伤和变形。通过测量卡爪两侧上下交替摆动得到接触轮间的微小位移量变化，巧妙地将位移变化转化为线圈互感系数变化，进而转化为电压，最终实现非电量与电量的转换，实现辐照后燃料组件定位格架宽度的精密测量，大幅提高测量精度和检测效率。
[0006]宽度测量单元包括水下镜头、测量卡爪、传感器、驱动机构以及气水摆动式驱动机构，水下镜头的数量优选为两个，调整角度后使水下镜头能分别观察到燃料组件定位格架及测量探头，水下镜头可以选择安装在驱动机构上或者测量卡爪上，所述驱动机构能够朝向燃料组件进行水平移动，水下镜头、测量卡爪、传感器、气水摆动式驱动机构均设置在驱动机构上，测量卡爪和气水摆动式驱动机构连接，且传感器和信号采集与处理系统连接，随着驱动机构的移动测量卡爪能够卡入燃料组件定位格架两侧，气水摆动式驱动机构能够带动测量卡爪两侧上下交替摆动，测量探头安装在测量卡爪上并与传感器连接，是作为与定位格架侧面接触的部件。上述部件都是现有部件，能够在市场上直接购买得到，组合后操作方便，可在现场乏燃料水池第一时间内实现燃料组件定位格架宽度的水下快速测量，采用的接触式电信号传输转换方式和气水驱动摇摆式传感器结构，可以大幅提高测量精度和检测效率。
[0007]为了便于对测量单元进行支撑，在乏燃料水池中安装有立柱，立柱上安装有工作平台，驱动机构设置在工作平台上。气水控制开关时对气水摆动式驱动机构进行控制，为了便于操作人员操作以及安全性，要将气水控制开关设置在乏燃料水池上方。
[0008]传感器优选为LVDT传感器。LVDT是线性可变差动变压器缩写，属于直线位移传感器。它由一个初级线圈，两个次级线圈，铁芯，线圈骨架，外壳等部件组成。LVDT工作过程中，铁心的运动不能超出线圈的线性范围，否则将产生非线性值，因此所有的LVDT均有一个线性范围。本方案采用LVDT传感器，使得其能够接收测量卡爪中测量探头的两个接触轮间变化的位移量，传感器中变压器线圈的互感系数进行对应变化，从而使得测量更加准确。
[0009]—种燃料组件水下定位格架宽度测量方法，包括以下步骤:
(1)调整水下镜头的角度，使水下镜头能分别观察到燃料组件定位格架及测量探头；
(2)将燃料组件吊至乏燃料水池中定位格架测量系统三向框位置处固定，三向框是用于对燃料组件和定位格架进行固定，设备只能从三向框一个方向进出，防止其晃动而造成测量不准确；
(3)操作工作台驱动机构控制测量卡爪向前运动，卡入燃料组件定位格架两侧；
(4)通过气水控制开关控制气水摆动式驱动机构带动测量卡爪两侧上下交替摆动，使得测量卡爪上测量探头的两个接触轮间位移量发生变化，位移量的变化引起LVDT传感器变压器线圈的互感系数变化；
(5)将线圈互感系数变化量传输到信号采集与处理系统并转换成电压的变化量输出预先设计含多种规格的对比定位格架，采用经过校验的游标卡尺分别接触测量所有对比定位格架位置得到刻度值，移动测量卡爪卡入对比定位格架得到电压值，由刻度值与电压值的对应关系制作系统标定曲线，再根据系统标定曲线，由实际测量电压值反推得到燃料组件定位格架的测量值，取最小值为格架宽度。
[0010]在本技术方案中，通过接触轮间的微小位移量变化，将位移变化转化为线圈互感系数变化，进而转化为电压，最终实现非电量与电量的转换，实现辐照后燃料组件定位格架宽度的精密测量，其操作方便，可在现场乏燃料水池第一时间内实现燃料组件定位格架宽度的水下快速测量，采用的接触式电信号传输转换方式和气水驱动摇摆式传感器结构，可以大幅提高测量精度和检测效率，电信号传输转换本身为现有的技术，却并没有将其应用到本领域中用于对燃料组件水下定位格架宽度测量，本方案将其应用到核燃料循环的辐照后燃料组件池边检查领域，用于对燃料组件水下定位格架宽度进行测量，取得了现有测量方法所达不到的效果，并且测量操作的简便性大大提高，测量的效率也进一步提高。
[0011]本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果:本发明操作方便，可在现场乏燃料水池第一时间内实现燃料组件定位格架宽度的水下快速测量，采用的接触式电信号传输转换方式和气水驱动摇摆式传感器结构，可以大幅提高测量精度和检测效率。
【附图说明】
[0012]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明对燃料组件水下格架宽度测量原理图；
图2为本发明的部分结构示意图。
[0013]附图中标记及对应的零部件名称:
1-定位格架，2-测量卡爪，3-LVDT传感器，4-三向框，5-水下镜头，6-驱动机构，7-立柱，8-信号传输电缆线，9-信号采集与处理系统，10-大厅行吊，11-乏燃料水池，12-气水摆动式驱动机构，13-气水控制开关，14-测量探头，15-对比定位格架。
【具体实施方式】
[0014]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0015]实施例:
如图1、图2所示，一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统，在乏燃料水池11中安装立柱7，立柱上安装工作平台，在工作平台上安装有用于控制测量卡爪2水平向前运动的驱动机构6，水下镜头5、测量卡爪2、LVDT传感器3、气水摆动式驱动机构12均设置在驱动机构6上，测量卡爪2和气水摆动式驱动机构12连接，LVDT传感器3与测量卡爪2连接，LVDT传感器3与信号采集与处理系统9连接，气水摆动式驱动机构12连接有气水控制开关13，气水控制开关13设置在乏燃料水池11上方。调整水下镜头5的角度，使两个水下镜头5能分别观察到燃料组件定位格架I及测量探头14;利用大厅行吊10将燃料组件吊至乏燃料水池11中的定位格架测量系统三向框4位置处固定;操作工作台驱动机构6控制测量卡爪2向前运动，卡入燃料组件定位格架I两侧;通过气水控制开关13控制气水摆动式驱动机构12带动测量卡爪2两侧上下交替摆动，在测量卡爪2上设置有测量探头14，测量探头14在测量卡爪2卡入燃料组件定位格架I两侧后分别与定位格架I两侧接触，使得测量卡爪2的两个接触轮间位移量发生变化，位移量的变化引起LVDT传感器3变压器线圈的互感系数变化;将线圈互感系数变化量传输到信号采集与处理系统9并转换成电压的变化量输出，预先设计含多种规格的对比定位格架15，至少含有五种，这样得到的数值才有准确的参考性，采用经过校验的游标卡尺分别接触测量所有对比定位格架15位置得到刻度值，移动测量卡爪2卡入对比定位格架15得到电压值，由刻度值与电压值的对应关系制作系统标定曲线，再根据系统标定曲线，由实际测量电压值反推得到燃料组件定位格架I的测量值，取最小值为格架宽度。通过接触轮间的微小位移量变化，将位移变化转化为线圈互感系数变化，进而转化为电压，最终实现非电量与电量的转换，实现辐照后燃料组件定位格架宽度的精密测量，利用本测量方法得到的测量结果精确，本发明操作方便，可在现场乏燃料水池第一时间内实现燃料组件定位格架宽度的水下快速测量，采用的接触式电信号传输转换方式和气水驱动摇摆式传感器结构，可以大幅提尚测量精度和检测效率。
[0016]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统，包括乏燃料水池(11)，其特征在于，所述乏燃料水池(11)中设置有朝向燃料组件的宽度测量单元，宽度测量单元连接有信号采集与处理系统(9)。2.根据权利要求1所述的一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统，其特征在于，所述宽度测量单元包括水下镜头(5)、测量卡爪(2)、传感器、驱动机构(6)以及气水摆动式驱动机构(12)，所述驱动机构(6)能够朝向燃料组件进行水平移动，水下镜头(5)、测量卡爪(2)、传感器、气水摆动式驱动机构(12)均设置在驱动机构(6)上，测量卡爪(2)和气水摆动式驱动机构(12)连接，且传感器和信号采集与处理系统(9)连接，随着驱动机构(6)的移动测量卡爪(2)能够卡入燃料组件定位格架(I)两侧，气水摆动式驱动机构(12)能够带动测量卡爪(2)两侧上下交替摆动，在测量卡爪(2)上设置有测量探头(14)，且测量探头(14)与传感器连接。3.根据权利要求2所述的一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统，其特征在于，所述乏燃料水池(11)中安装有立柱(7)，立柱(7)上安装有工作平台，驱动机构(6)设置在工作平台上。4.根据权利要求2所述的一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统，其特征在于，所述气水摆动式驱动机构(12)连接有气水控制开关(13)，且气水控制开关(13)设置在乏燃料水池(11)上方。5.根据权利要求2所述的一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统，其特征在于，所述传感器为LVDT传感器(3)。6.根据权利要求2所述的一种燃料组件水下定位格架宽度测量系统，其特征在于，所述水下镜头(5)的数量为两个。7.—种燃料组件水下定位格架宽度测量方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)调整水下镜头(5)的角度，使水下镜头(5)能分别观察到燃料组件定位格架(I)及测量探头(14); (2)将燃料组件吊至乏燃料水池(11)中定位格架测量系统的三向框(4)位置处固定； (3)操作工作台驱动机构(6)控制测量卡爪(2)向前运动，卡入燃料组件定位格架(I)两侧； (4)通过气水控制开关(13)控制气水摆动式驱动机构(12)带动测量卡爪(2)两侧上下交替摆动，使得测量卡爪(2)上测量探头(14)的两个接触轮间位移量发生变化，位移量的变化引起LVDT传感器(3)变压器线圈的互感系数变化； (5)将线圈互感系数变化量传输到信号采集与处理系统(9)并转换成电压的变化量输出，预先设计含多种规格的对比定位格架(15)，采用经过校验的游标卡尺分别接触测量所有对比定位格架(15 )位置得到刻度值，移动测量卡爪(2 )卡入对比定位格架(15 )得到电压值，由刻度值与电压值的对应关系制作系统标定曲线，再根据系统标定曲线，由实际测量电压值反推得到燃料组件定位格架(I)的测量值，取最小值为格架宽度。
【文档编号】G21C17/06GK106098125SQ201610520193
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月5日
【发明人】任亮, 熊源源, 江林志, 李国云, 邝刘伟, 陈军, 郭成明, 江艳, 陈哲
【申请人】中国核动力研究设计院