Устройство с дискретным отсчетом для определения положения регулирующего органа ядерного реактора

Устройство с дискретным отсчетом для определения положения регулирующего органа ядерного реактора

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения положения регулирующего органа системы управления и защиты ядерного реактора и измерения его перемещения. Цель изобретения - повышение точности и метрологической надежности. В устройстве для определения положения регулирующего органа ядерного реактора с восстанавливаемой информацией о зоне местонахождения регулирующего органа последовательность номеров, подключенных к электродам линий связи, образует комбинаторную шкалу, состоящую из отдельных зон, каждая из которых образована циклической перестановкой индивидуального для нее упорядоченного набора номеров линий связи. Источник колебаний выполнен в виде генератора сигналов, различающихся предпочтительно во временной области, количество которых на единицу меньше числа линий связи. Блок обрабатки снабжен дешифратором номера зоны и блоком счета. Вход дешифратора номера зоны соединен линиями связи, а его выходы - с входами блока счета. Кроме того, дешифратор номера зоны выполнен в виде дешифратора кодовых комбинаций, декодера номера зоны и формирователя сигнала смены номера зоны. Блок счета выполнен в виде формирователя сигнала смены номера точки в зоне, счетчика номера точки в зоне и декодера номера точки в зоне. 4 з. п. ф - лы, 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике в ядерной энергетике и может быть использовано для определения положения регулирующего органа системы управления и защиты ядерного реактора и измерения его перемещения. Цель изобретения повышение точности и метрологической надежности. На фиг.1 приведена упрощенная функциональная схема устройства для определения положения регулирующего органа ядерного реактора; на фиг.2 функциональная схема дешифратора номера зоны; на фиг.3 функциональная схема блока счета; на фиг. 4 функциональная схема устройства с датчиками в виде электродов, различающихся по высоте; на фиг.5 показана функциональная схема блока обработки с дешифратором уровня. Устройство (см.фиг.1) содержит шток 1, размещенный в заполненном теплоносителем 2 корпусе 3, систему 4 датчиков, размещенных вдоль рабочего хода штока, источник 5 электрических колебаний и блок 6 обработки, подключенные к датчикам через линии связи 7, 7.1-7,5. Система 4 датчиков выполнена, например, в виде неподвижных электродов 8, 8.1-8.4, контактирующих с теплоносителем 2. Шток 1 снабжен узлом 9 с проводящими элементами 10, 10.1-10.4. Узел 9 с проводящими элементами 10 может быть выполнен в различных конструктивных вариантах: например, в виде диэлектрической подложки с закрепленной на ней системой связанных электродов (эта конструкция позволяет уменьшить паразитное влияние заземленного штока) или в виде электрического изолятора с проходниками, например экрана с отверстиями. Экран 11 может быть изготовлен из диэлектрика или из метанола, который, будучи заземленным, выполняет функцию изолятора. Узел 9 с проводящими элементами 10 электрически связывает через теплоноситель 2 не менее пары из электродов 8, так что пронумерованные линии 7 связи, подключенные к электродам 8, связанным через проводящие элементы 10, образуют комбинаторную кодовую шкалу. Особенностью комбинаторной шкалы является то, что при образовании новой кодовой комбинации из предыдущей происходит сдвиг кода на один разряд, а в освободившийся разряд кода записывается новое число. При этом может произойти изменение кодовой комбинации как в одном, так и в нескольких разрядах. В предлагаемом устройстве комбинаторная кодовая шкала выполнена из отдельных зон, каждая из которых образована циклической перестановкой индивидуального для нее набора линий связи. При этом блок 6 обработки снабжен дешифратором 12 номера зоны и блоком 13 счета, вход дешифратора 12 номера зоны соединен с линями 7 связи, а его выход с входом блока 14 счета. Источник 5 электрических колебаний выполнен в виде генератора сигналов, различающихся во временной области, например генератора, к выходу которого подключен распределитель сигналов, или генератора с различными периодами колебаний. В устройстве используется циклическое кодирование дискретных точек. Устройство работает следующим образом. Пусть источник 5 колебаний выполнен в виде генератор с распределителем. Ток от источника 5 колебаний по одной из линий 7 связи поступает на электроды 8, проходит через теплоноситель 2, проходит через теплоноситель 2, проводящий элемент 10, снова через теплоноситель 2, поступает на другой электрод 8 и далее по линии связи 7 в блок 6 обработки, куда также подается сигнал от источника 5 колебаний. Поочередно подается сигнал на все остальные линии 7 связи и одновременно в блок 6 обработки. Анализ сигналов осуществляется в блоке 6 обработки. В дешифраторе 12номера зоны записаны кодовые комбинации, соответствующие каждой зоне. По сигналам с системы 4 датчиков (с электродов 8) в нем определяется номер зоны. В процессе работы системы управления и защиты ядерного реактора регулирующий орган перемещается. При прохождении им край зоны дешифратор 12 номера зоны формирует сигнал о смене номера зоны, который поступает в блок 13 счета, сбрасывая его (устанавливается в "0" или в "1"). В блоке 13 счета, куда поступает также дополнительные сигналы с дешифратора 12 номера зоны, соответствующие снимаемым с датчиков кодовым комбинациям, формируются импульсы смены номера точки в зоне, количество которых суммируется. Информация о номере зоны и номере точки в зоне поступает в устройство индикации или управления. Блок обработки может быть реализован как в виде специализированного процессора (с "жесткой логической"), так и с помощью универсальной ЭВМ программно. В случае аварии после перерыва в питании всего устройства цикл анализа сигналов повторяется, а информация о зоне местоположения регулирующего органа автоматически восстанавливается. Информация о номере точки в зоне может быть получена в процессе перемещения регулирующего органа, после прохождения края зоны. Таким образом, за счет того, что количество циклических перестановок индивидуального для зоны набора может быть сколь угодно большим, устройство позволяет увеличить количество точек, связанных с положением регулирующего органа, которые могут быть определены, что повышает его точность. Если требуемая точность достигнута, то можно с учетом допустимого количества линий связи увеличить количество датчиков. Формируемая при этом кодовая избыточность позволяет даже при выходе из строя отдельных датчиков (например, при обрыве провода) получать информацию о положении регулирующего органа. Тем самым обеспечивается повышение метрологической надежности устройства. Дешифратор 12 номера зоны (см.фиг.2) выполнен в виде дешифратора 14 кодовых комбинаций, декодера 15 номера зоны и формирователя 16 сигнала смены номера зоны, причем вход дешифратора 14 кодовых комбинаций объединен с входом дешифратора 12 номера зоны, выход соединен с входом декодера 15 номера зоны и выходом дешифратора 12 номера зоны, выход декодера 15 номера зоны соединен с входом формирователя 16 сигнала смены номера зоны, выход которого объединен с другим выходом дешифратора 12 номера зоны. Например, в распайке дешифратора 14 кодовых комбинаций может быть записана информация о совокупности кодовых комбинаций номеров линий связи, характерных для каждой зоны. При перемещении регулирующего органа дешифратора 14 кодовых комбинаций выделяет комбинации номеров линий связи, соответствующие данной зоне. Его выходные сигналы подаются на счетный вход блока 13 счета и на декодер 15 номера зоны, который объединяет сигналы, характерные для каждой из зон. Его выход может быть соединен с устройством индикации или управления. Кроме того, выходные сигналы декодера 15 номера зоны поступают на формирователь 16 сигнала смены номера зоны и далее на управляющий вход блока счета. Блок 13 счета (см.фиг. 3) выполнен в виде формирователя 17 сигнала смены номера точки в зоне, счетчика 18 номера точки в зоне и декодера 19 номера точки в зоне. Вход формирователя 17 объединен с входом блока 13 счета и выходом дешифратора номера зоны 12, а выход с счетным входом счетчика 18, управляющий вход счетчика 18 соединен с управляющим входом блока счета 13 и выходом дешифратора 12 номера зоны, а выход соединен с входом декодера 19 номера точки в зоне. Счетчик 18 удобно выполнить реверсивным, на него подаются сигналы с формирователя 17, дешифратора 12 номера зоны, а также управляющие сигналы "+" или "-" с пульта управления регулирующим органом, характеризующие перемещение регулирующего органа вверх или вниз, При осуществлении анализа последовательности смены кодовых колебаний комбинаций (за счет усложнения блока 6 обработки) сигналы "+" и "-" с пульта управления могут не использоваться, а быть получены в самом блоке 6 обработки. В случае зон одинаковой длины блок счета работает следующим образом. Сигналы с дешифратора 12 номера зоны (с дешифратора кодовых комбинаций 14) поступают на формирователь 17, а далее на счетный вход счетчика 18. На вход счетчика 18 также подаются сигналы с дешифратора 12 номера зоны (с формирователя 16 сигнала смены номера зоны) и сигнал "+" или "-". При движении регулирующего органа вверх подается, например, сигнал "+", и счетчик 18 считает импульсы, соответствующие номеру точки в зоне, в прямом направлении, тогда при движении вниз подается сигнал "-", а счет осуществляется в обратном направлении. Номер точки в зоне декодируется с помощью декодера 19. Сигналы с декодера 19 поступают в устройство индикации или управления. В случае одинаковой длины зон емкость счетчика удобно иметь равной числу точек в зоне. После аварии, связанной с перерывом в питании, счетчик 18 остается в случайном состоянии. В процессе перемещения регулирующего органа он проходит край какой-либо из зон. При этом появляется сигнал с формирователя 16 сигнала смены номера зоны. В зависимости от сигнала "1" или "-" счетчик устанавливается в состояние "0" или "1", соответствующее переполнению. После этого определение номера точки в зоне осуществляется правильно. Если зоны имеют неравную длину, то емкость счетчика должна быть не менее максимального количества точек в зоне. Для дополнительного повышения точности и метрологической надежности узел 9 с проводящими элементами 10 выполнен в виде диэлектрической подложки с закрепленными на ней электродами, объединенными в группы. Например, на фиг.4 соседние электроды объединены в две группы: электроды 10.1 и 10.3, 10.2 и 10.4 отнесены к разным группам и выполнены с различием по высоте не менее чем в два раза, причем высота наибольшего из них не менее чем в два раза меньше расстояния между неподвижными датчиками, выполненными в виде электродов 8; при этом устройство снабжено электронным ключом 20 и дешифратором 21 амплитуды, вход которого соединен со счетным входом дешифратора 12 номера зоны, а выход со счетным выходом блока 13 счета. Статическая регистрация пошагового перемещения внутри зоны осуществляется с использованием амплитудной идентификации. В зависимости от положения штока 1 на уровне (напротив) соответствующих неподвижных электродов находится группа электродов с большей или меньшей высотой; в соответствии с этим сигнал, прошедший от источника 5 электрических колебаний через линии 7 связи, систему неподвижных электродов 8, теплоноситель 2, подвижные электроды 10, снова через неподвижные электроды 8, будет большей или меньшей амплитуды. В процессе измерения при отличии амплитуды сигнала от ее предшествующего значения на выходе дешифратора 21 амплитуды появляется сигнал, открывающий электронный ключ 20, который пропускает при этом сигнал с выхода дешифратора 12 номера зоны на счетный вход блока 13 счета. В противном случае электронный ключ 20 остается закрытым, что исключает изменение состояния блока 13 счета при дергании регулирующего органа. В остальном работа устройства полностью аналогична вышеописанной. Выполнение предлагаемого устройства с амплитудной идентификацией позволяет с повышением метрологической надежности за счет статической регистрации пошагового перемещения регулирующего органа без увеличения количества линий связи уменьшить число неподвижных электродов 8 при сохранении диапазона измеряемых перемещений; тем самым упростить устройство и дополнительно повысить его метрологическую надежность. Для дальнейшего повышения метрологической надежности блок 6 обработки выполнен с дешифратором 22 уровня теплоносителя (см.фиг.5). Вход дешифратора 22 уровня соединен с линиями связи 7 и входом дешифратора 12 номера зоны. Расположение датчиков вдоль всего рабочего хода штока 1 позволяет определять уровень с погрешностью, не превышающей расстояния между неподвижными электродами 8. При заполнении теплоносителем всего корпуса 3 в любом положении штока 1 какие-либо (в зависимости от номера зоны) линии 7 связи соединены, что свидетельствует о наличии теплоносителя. При неполностью заполненном корпусе в соответствующих зонах указанное соединение, обусловленное протеканием тока через теплоноситель, прерывается. Отсутствие сигнала указывает на отсутствие теплоносителя на уровне неподвижных электродов 8. Дешифратор уровня может быть выполнен аналогично дешифратору 14 кодовых комбинаций. Информация об отсутствии теплоносителя предостерегает от перемещения регулирующего органа, а тем самым исключает сухое трение подвижных и неподвижных частей устройства, что способствует повышению его надежности, в том числе, метрологической. Таким образом, устройство позволяет при ограниченном числе линий связи увеличить число индицируемых точек и использовать явление электропроводности теплоносителя. Все это в совокупности повышает точность определения положения регулирующего органа и метрологическую надежность устройства.

Формула изобретения

1. Устройство с дискретным отсчетом для определения положения регулирующего органа ядерного реактора, содержащее жестко связанный с регулирующим органом шток, размещенный в заполненном теплоносителем корпусе, систему датчиков, расположенных вдоль рабочего хода штока, источник электрических колебаний и блок обработки, подключенный к датчикам через линии связи, причем шток снабжен узлом с проводящими элементами, связывающими через теплоноситель не менее пары датчиков, так что пронумерованные линии связи, подключенные к датчикам, связанным через проводящие элементы, образуют комбинаторную кодовую шкалу, источник электрических колебаний выполнен в виде генератора сигналов, различающихся предпочтительно, во временной области, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и метрологической надежности, комбинаторная кодовая шкала выполнена из отдельных зон, каждая из которых образована циклической перестановкой индивидуального для нее набора линий связи, при этом блок обработки снабжен дешифратором номера зоны и блоком счета, вход дешифратора номера зоны соединен с линиями связи, а его выход с входом блока счета. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дешифратор номера зоны выполнен в виде дешифратора кодовых комбинаций, декодера номера зоны и формирователя сигнала смены номера зоны, причем вход дешифратора кодовых комбинаций объединен с входом дешифратора номера зоны, выход соединен с входом декодера номера зоны и выходом дешифратора номера зоны, выход декодера номера зоны соединен с входом формирователя сигнала смены номера зоны, выход которого объединен с другим выходом дешифратора номера зоны. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок счета выполнен в виде формирователя сигнала смены номера точки в зоне, счетчика номера точки в зоне и декодера номера точки в зоне, причем вход формирователя объединен с входом блока счета, а выход соединен с счетным входом счетчика, управляющий вход счетчика соединен с управляющим входом блока счета, а выход с входом декодера номера точки в зоне. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел с проводящими элементами выполнен в виде диэлектрической подложки с закрепленными на ней электродами, объединенными в группы, соседние электроды отнесены к разным группам и выполнены с различием по высоте не менее чем в два раза, причем высота наибольшего из них не менее чем в два раза меньше расстояния между неподвижными электродами, при этом устройство снабжено электронным ключом и дешифратором амплитуды, вход которого соединен с линиями связи и дешифратором номера зоны, а выход связан с управляющим входом электронного ключа, вход которого соединен со счетным выходом дешифратора номера зоны, а выход со счетным входом блока счета. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обработки снабжен дешифратором уровня, вход которого соединен с входом дешифратора номера зоны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5