關于堆芯測量系統中子探測器運行位置偏差的分析與控制

李斌 李小波

【摘 ?要】本文詳細描述了中子探測器位置控制原理，對調試中出現的中子探測器位置控制偏差進行了詳細分析，提出的技術方案使探測器能被傳動裝置精確地送達指定位置，解決了探測器運行過程中出現的大量位置報警故障，為系統投用及后續準確可靠運行提供了運行保障。

【關鍵詞】中子探測器;位置偏差;位置開關

1.堆芯中子通量測量系統簡介

堆芯中子通量測量系統（FLUX）主要用于測量反應堆堆芯的中子注量率分布，在運行期間監測堆芯功率畸變，積累燃耗數據，對反應堆的安全運行、燃料料管理、最大允許功率的確定、各項實驗的進行以及樣品的輻照都有極其重要的意義。該系統設備由法國AREVA供貨，主要組成包括：一個讀出控制柜和分配柜，機電控制設備4套（傳動裝置包括驅動單元、組選擇器、路選擇器、探測器、位置開關），測量通道38路（電動閥、密封組件、手動閥、指套管、導向管）及存貯鉛室。如圖1所示。

2.中子探測器運行位置偏差的分析與控制

設備安裝完成后，利用模擬探頭對傳動裝置的控制精度進行全面的檢驗與功能調試。根據現場調試中出現故障分析總結如下：

2.1 ?傳動裝置中影響探測器位置精確控制的因素分析

探測器位置精確控制受以下幾個主要因素影響：

（1）現場安裝位置的偏差，受安裝技術和現場物理位置及水平度等客觀因素的制約，使傳動裝置安裝位置與理論實際會存在一定的偏差，需要在安裝初期嚴格控制，控制傳動裝置的物理位置和水平度，使其偏差降低到最小。。

（2）探測器實際位置與顯示位置的偏差，主要由中子探測器螺旋電纜與驅動單元齒輪盤不同步以及螺旋電纜的制造精度引起，從而造成探測器實際位置與同步變送器反饋位置偏差，該問題需要通過調整驅動單元力矩以及驅動電纜轉盤松緊度解決。

（3）軟件參數設定值與位置開關（如圖1）反饋不一致導致的控制偏差，根據現場安裝實際情況來調試參數，使其偏差達到允許范圍內。

前兩種由安裝質量決定，安裝調試完成后基本確定，根據前2項固有偏差大小及偏差方向，主要通過調試軟件設定參數來消除前2項固有偏差的方法，達到精確定位探測器的運行位置。

2.2 ?調試過程中出現的位置錯誤報警分析

調試過程中出現限位開關和位置錯誤報警如下：

（1）1-4號探頭回抽到GS入口的過程中，探測器1、3動作，2、4不動作并出現Take up reel jam的報警，而1、3號探測器抽出到組選擇器（GS）入口后再插回到保存通道，結果無法動作，都出現保存限位開關錯誤報警storage switch fault。

（2）在探測器都抽出保存通道后卻無法將其送至指定位置，存在多種故障現象，如1、2、4號探測器都可以送至路選擇器（PS）入口，但再往前送9000步時就出現PS inlet switch fault故障;3號探測器根本不動作，無法控制，出現Take up reel jam報警;復位報警后再嘗試將其送至保存通道也無法實現，并出現storage switch fault報警，同時出現Flux detector position fault Chanel X報警。

2.3 ?探測器位置偏差的調整與控制

（1）對于2、4號探測器，根據故障報警提示Take up reel jam，調試組分析可能的原因為：①驅動電機驅動力不足;②探測器與驅動齒輪卡塞，③供電系統斷路導致的自動制動保護;④限位開關故障導致位置報錯。通過對每一種可能因素及故障排查，從檢查380V電源，再檢查驅動離合器的力矩，調節驅動輪與驅動電纜松緊度并嘗試手動抽出探測器，確認驅動單元控制功能正常;再結合1、3號探測器出現的storage switch fault報警，將問題重點轉到保存通道限位開關，經檢查儲存通道限位開關發現裝反且接線方式有錯誤，根據技術規范，應該將兩副常開觸點并聯才能實現雙重保護功能，將其改正后探測器都能抽出保存通道，此問題解決。

（2）對于探測器無法送達指定位置故障，根據報警提示PS inlet switch fault和Flux detector position fault Chanel X，調試組決定將所有的限位開關都校驗一遍，包括組選入口、路選入口、保存通道、以及各通道位置開關，但都未發現問題。最后通過反復動作探測器觀察，探測器在從初始位置送至保存通道時雖然出現報警，但都是送到組選出口不遠處就停止，且探測器先高速再低速最后停止，4個探測器現象相同，說明軟件控制命令能正常發出并接受，只是命令無法使探測器運行到指定位置。根據探測器的運行特點，分析很有可能是命令中指定的位置與實際位置不符，以致在其運行很短一段距離后軟件認為其已到達所指定位置，從而自動停止，導致出現錯誤報警。通過測量其實際運行的距離為1.8m，比對軟件初始參數發現保存通道位置參數都是設置在1800步，剛好與實際運行距離1.8m相符，而保存通道的實際位置在17000左右，修改軟件位置參數到17000左右，探測器順利回插到保存通道。以此類推，同樣其他特定位置的設置參數也需要相應的調整。初步設定參數后再通過軟件對比反饋的位置偏差信息反復調整，慢慢將誤差調整到可接受范圍內，從而消除偏差報警。

3.經驗總結

控制系統發出位置控制命令后，探測器先快速移動到指定位置附近再轉換成慢速運行，有150步低速調整，此時同步發送器將探測器實時位置數據反饋給控制系統，系統將根據實時位置與軟件參數設置值比對，從而確定其是否到達指定目標位置并制動停運探測器。當探測器停運后實際卻又沒到達指定目標位置，指定位置限位開關未觸發動作，控制系統將檢測出不匹配現象，發出相應位置的限位開關錯誤報警。這也驗證了之前分析出的探測器運行位置控制原理，軟、硬件協同控制，相互驗證達到精確控制的目的。通過分析順利解決了位置偏差問題，保障了系統安全穩定投于運行。

作者簡介：

李斌（1987-），男，湖南邵陽，中級工程師，本科，從事核電廠常規島控制系統、全廠數字化控制系統等設備管理工作。

李小波，高級工程師，維修處，現從事核電廠全廠數字化控制系統等儀控運維工作。

（作者單位：海南核電有限公司）