反应堆长棒控制系统调试方法研究_逻辑功能验证_CRDM性能试验和落棒试验

反应堆长棒控制系统调试方法研究
——逻辑功能验证、CRDM性能试验和落棒试验
周军，曾科龙，刘吉光，刘润琛
（中广核工程有限公司调试中心，深圳 518124）
摘要：本文主要论述了中广核集团岭澳二期CPR1000核电站反应堆长棒控制系统(RGL) 的调试新方法。

新方法对逻辑功能验证、CRDM性能试验和落棒试验进行了创新，采用模拟仿真平台以及自动切换麦克风信号、自动进行数据分析（CRDM 电流时序测量和落棒时间测量）等专用工具构想来完成试验。

本文论述的调试方法通过岭澳二期现场试验的实践，促使RGL系统调试以高效、低成本的方式完成，被证明能有效提高试验效率，节省人力、物力、财力，对后续国内其他核电项目RGL系统的调试试验有一定的借鉴意义。

关键词：RGL；调试方法研究；创新
中图分类号：TK323文献标志码：A
Study on commissioning method of control system (RGL)
for reactor's full length rod
——function validation,CRDM performance test and rod drop test
ZHOU Jun,ZENG Ke-long,LIU Ji-guang,LIU Run-chen
(China Nuclear Power Engineering Company LTD,Shenzhen 518124,China)
Abstract:This article discusses the new commissioning method of rod control system (RGL) for reactor’s full length in Ling Ao Phase 2 CPR1000 nuclear power plant.The new commissioning method p resen ts the simu late d test p latfo rm,micro phone si gna l auto switching,auto ana lysi s o f test da ta(fo r CRDM pe rfo rmance test and rod drop test) to co mp l e te the RGL fu n cti on va li da ti on te st,C RD M pe rfo rmance test and rod drop test.It i s app li ed i n the R GL commissioning test of Ling Ao Phase 2,and it has proved that it’s able to highly increase the test efficiency and reduce the test cost.The new method has referential significance for t he RGL commissioning test in other nuclear power projects. Key words:RGL;commissioning method study;innovation
0 引言
反应堆长棒控制系统（RGL）作为主要的反应堆控制系统之一，其主要功能是：根据电网负荷的变化，相应提升或插入控制棒调节堆芯的反应性，从而控制堆芯温度和核功率，保护反应堆，确保堆芯安全[1]。

它要求实现以下主要功能：①反应堆温度的自动控制；②根据二回路功率自动调节反应堆功率；③以单组和重迭方式提升或插入控制棒；④对控制棒棒位进行测量，并监测控制棒的失步等故障；⑤根据保护系统(RPR)来的信号触发反应堆停堆；⑥按给定时序为所有驱动机构线圈提供电流等[2]。

试验本身涉及反应堆工程、核物理、机械、电气、控制仪表等多个领域的知识和技能。

岭澳二期RGL系统调试中，试验人员根据系统试验内容，吸收和总结岭澳一期RG L系统调试经验，提出了新的调试方法与调试思路，开发出了新的仿真工具平台和创新优化了CRDM 性能试验工具[3]。

通过岭澳二期RGL 系统调试的实践检验，这些调试新方法与新平台的应用，能有效保证RG L系统的调试试验更安全、高效的完成，这些试验包括：逻辑功能验证、CRDM 性能试验、落棒试验。

1逻辑功能验证
RGL的逻辑功能验证主要包括以下内容：停堆棒组和控制棒组的手动提升与下插；反应堆温度自动控制；反应堆功率自动控制；棒位显示、棒与棒失步监视、棒与组失步监视和动态失步监视；I&C控制系统的控制功能校正；运行限制条件报警等功能。

这些功能验证大约分为400多个逻辑功能测试。

这些逻辑功能验证在以往的试验中需要在热试期间以及装料后进行，在驱动机构以及各个部分都连接正常期间才可以开展，时间窗口的安排上显得很被动。

该部分试验内容多，执行繁琐，占用大量的人力、物力，以自动控制模式功能验证为例，有大约98个信号需要模拟。

另外，很多功能验证还受制于现场实际工况，必须等到适合的机组状态才能现场实行。

针对以上种种情况，我们创新了试验方法，在DCS 平台的基础上采用模拟工况的方法，结合TXS平台自身的一些特性，提前进行了逻辑功能验证试验，节省了大量的人力、物力，为其他系统的试验预留出了大量的时间窗口。

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仪器仪表用户 □科研设计成果□
1.1 实现方式
结合TXS 平台自身的特性，试验人员利用其服务单元 有诊断和跟踪并进行逻辑分析等功能的特点，开发出了 RGL 仿真平台，用来模拟实现现场所要求的各种工
况。

例如反应堆温度/功率自动控制涉及到众多输入信号。

其试验的大致思路是在控制其他输入变量不变的情况下 验证单一变量变化时相应逻辑功能的实现。

为了对特定 逻辑进行验证，试验人员利用RG L 仿真平台建立相对通用 的试验初始条件，快速准确地确定试验的大环境。

与反 应堆温度/功率自动控制相关的初始条件包括零功率水平
（ICALL0）、100%功率水平（IC100FP ）和停堆棒在堆顶 （I CS D B225）的三种不同的初始工况，这些工况以前都 受制于现场条件导致试验不能及时开展，现在都可以利用 RGL 仿真平台进行模拟实现。

通过RGL 仿真平台，试验人员可以模拟机组的各种试 验工况来满足试验要求的各种复杂的试验条件，大大提高 了试验效率。

图１是RG L 进行逻辑功能验证时使用
试过程中非常重要的一个环节，主要分析电流时序和钩爪 动作点。

电流时序的正确与否，决定了夹持线圈、移动线 圈和提升线圈的动作顺序以及每一步的时间长短；钩爪动 作点即线圈动作的开合点、提升点和下降点。

在以往的试验中，麦克风的噪声记录以及电流时序 记录在试验中的操作比较繁杂，需要有人在反应堆堆顶进 行麦克风通道的切换，而热停堆状态时，反应堆堆顶温度 高、甲醛含量高，这些不利因素制约着调试人员的现场试 验的开展。

岭澳二期RGL 系统调试中，试验人员对原来的试验方 法进行了改进。

通过采用远程控制的办法在W228房间实现 了对反应堆堆顶麦克风信号源的切换，从而避开了高温、 高甲醛环境对试验人员的不利影响，有效保障了试验人员 的身体健康。

试验人员还设计了新的软件来分析试验过程 中采集到的C RDM 动作时序图，此软件可自动分析动作关 键点，自动统计动作时间以及绘制曲线图，大大提高了试 验效率，节省了大量的人力。

2.1 性能试验工具
性能试验工具主要有：堆顶麦克风（记录每根棒 动作时的声音信号）；电流时序记录平台（RGL TES T BENCH ）；测试电缆（CR ）；麦克风通道转换器（选择不 同的棒组）和远程控制盒。

图2是CRDM 性能试验试验工
具 的功能框图。

W228
Rea ct or b uildi ng
box
phome s
图１ 使用仿真平台的功能框图
1.2 温度自动控制功能验证
反应堆温度自动控制是通过温度偏差TEMP. DEVN 的极 性和大小来控制温度控制棒的移动方向和速度的[4]
： TEMP.DEVN=Tref –Tavg,max –POW. DEVN 。

其中，平均 温度整定值Tref 是由401GD 根据二回路功率计算出来的。

与此相关的输入信号包括汽机进气压力信号TURB.ADMSN PRES 、GC T 压力整定值P RES.S.P 、GC T 控制模式相关的三 个开关量信号、汽机脱扣信号C8和超高压断路器断开信号 C .B . Open 。

共设置了四个试验项用于验证在上述信号出现 变化时，反应堆温度自动控制相关功能是否与设计一致。

而平均温度最大值Tavg,max 为三个环路平均温度取大值。

以上是试验人员采用RGL 仿真平台以及利用TXS 系统信 号可跟踪的特性进行试验的方法的应用之一，试验人
图2 CRDM 性能试验试验工具功能框图
2.2 试验实施以及结果分析
进行CR DM 性能试验时，在现场把试验仪器安装好 后，然后就可以进行试验数据的采集了。

试验结果见图
3 落棒试验
反应堆紧急停堆是通过所有控制棒组落入堆芯来实现
的。

控制棒组的落棒时间关系到核安全，RG L 落棒试验需 要测量控制棒组的机电延迟时间t4、控制棒组落到缓冲区 时间t5、控制棒端部进入缓冲段到行程末的时间t6。

试验时，机组处于冷停堆状态或热停堆状态，必须 在额定流量下完成控制棒的落棒试验，以检查每束控制棒 的落棒时间是否满足安全准则。

在岭澳二期落棒试验中， 我们采用了更为先进的工具Compu ter and Acquisition Data sys tem ，这样每次可以同时做一组棒即8根棒，而且现场可 以立即绘出曲线结果图，进行结果分析，节省时间，提高 效率[6,7]。

2 CRDM 性能试验
控制棒驱动机构CRDM 是控制、调节反应性的反应堆 重要安全部件，它能否安全可靠地运行直接关系到反应堆 的安全问题[5]。

CRDM 作为RGL 的机械部分，是提升和下插 控制棒的重要驱动部分。

因此CRDM 性能试验是RGL 系统调
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O 13C R
Local Contro l box
Micro
Remote
Contro l
Test bench
O 14C R
PWE
仪器仪表用户
□科研设计成果□
项目同类型试验的开展提供了参考。

图3 CRDM 性能试验数据波形图
3.1 试验工具
落棒试验需要记录测量SG 线圈电流和RPI 的初级线圈 的感应电流，采用Computer and Acquisition Data system 专用 工具。

试验工具的功能框图见图4。

图5 落棒试验数据
9 8 7 6 5 4 3 2 1 本设备主要包含5个部分：信号采集单元、数据处理单 元、试验结果打印输出单元及相关试验电缆。

信号采集单 元对落棒试验中的信号SG 线圈电流信号和RPI 系统初级线 圈感应电流信号进行在线实时采集。

数据处理单元对采集 到的数据进行自动分析、存储及对历史数据进行回放。

试 验结果打印输出单元包括打印机和DVD 刻录机。

3.2 落棒试验测试方法
按照试验需要安装好试验仪器，就可以进行试验了。

试验数据采集完成后，分析软件可以进行自动分析和计 算，并将试验结果进行统计，以图表的形式体现出来，这 样就大大提高了试验效率。

另外，试验数据可以手动进行 分析计算。

岭澳二期落棒试验相关试验数据见图5和图6。

(m s )
2260 2280 2300 2320 2340 2360 2380 2400 2420 2440 2460 2480 2500 2520 2540
图6 落棒试验试验结果统计图
本文所描述的调试方法和所开发出来的调试新工具对 其他CPR1000核电项目RGL 系统调试工作的开展有借鉴意 义，可操作性强，节省大量财力和人力，值得推广。

□
参考文献
[1] 濮继龙.大亚湾核电站运行教程[M].北京:原子能出版社,1998:196- 205.
[2] 黄可东,张英,王华金,等.广东岭澳核电二期工程数字化棒控棒位系
统设计[J].核动力工程,2008,29(2):105.
[3] 黄伟军.控制棒控制系统调试.岭澳核电工程实践与创新•调试启动
卷Ⅱ[M].北京:原子能出版社,2003:545-560.
[4] 广东核电培训中心.900MW 压水堆核电站系统与设备[M].北京:原
子能出版社,2007:284-285.
[5] 郑艳华,薄涵亮,董铎.控制棒水力驱动系统的落棒理论模型[J].核科
学与工程,2001,21(4):298.
[6] 钟艳敏,王源,付仿松.秦山核电二期工程反应堆控制棒落棒性能测
试[J].核动力工程,2003,24(2):221.
[7] 孙常龙,薄涵亮,姜胜耀,等.可移动线圈电磁驱动控制棒快速落棒实
验研究[J].核动力工程,2006,27(1):73-74. 作者简介:周军(1982-),男,反应堆长棒控制系统主任工程师,核反应堆控 制专业毕业,曾从事反应堆长棒控制系统、堆外核仪表系统和堆芯核测 量系统试验,现从事科研管理。

收稿日期:2013-05-30
4 结束语
逻辑功能验证、CRDM 性能试验、落棒试验构成了RGL 系统的三项核心试验。

在岭澳二期3号机RGL 系统的现场调 试过程中，试验人员通过采用新工具、新平台、新方法的 形式，相比岭澳一期，以更高效、更科学、更节省的方式 圆满完成了这几个关键性的试验。

岭澳二期3号机RGL 系统的现场调试实践证明以上调试 新方法是可行而且有效的。

通过进一步在岭澳二期4号机的 现场应用，此调试新方法在现场使用中日臻成熟，为后续
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