一种高温气冷堆机组反应堆控制棒自动控制系统及方法与流程

技术特征：
1.一种高温气冷堆机组反应堆控制棒自动控制系统，其特征在于：所述自动控制系统包括通过步进电机驱动器(9)、步进电机(10)和切换运算器(18)与反应堆(4)内的控制棒(7)连接的pid控制器(11)，pid控制器(11)经由切换运算器(18)来控制步进电机驱动器(9)和步进电机(10)，最终来实现对控制棒(7)的控制；所述pid控制器(11)，其偏差输入信号为减法器(12)经函数发生器(13)计算得出，减法器(12)输入信号包括两路，第一路是核功率设定值(19)，第二路是需要控制调节的核功率，由核功率测量信号测点(8)直接测量出，pid控制器(11)包括比例p、积分i、微分d控制作用；函数发生器(13)输出的信号另一路经绝对值运算器(14)和小于等于运算器(15)计算后，依次进入脉冲发生器(16)、上升沿触发器(17)，随后送入pid控制器(11)来进行状态切换使用。2.根据权利要求1所述的一种高温气冷堆机组反应堆控制棒自动控制系统，其特征在于：所述核功率设定值由运行人员直接设定。3.权利要求1或2所述的高温气冷堆机组反应堆控制棒自动控制系统的控制方法，其特征在于：核功率设定值(19)和需要控制调节的核功率输入减法器(12)，减法器(12)计算出的偏差信号经由函数发生器(13)的计算作为调节偏差信号，送入到pid控制器(11)，函数发生器(13)的作用是设置pid控制器(11)的调节死区和控制棒(7)速度变为0mm/s的变化死区，当功率偏差大于调节死区时，函数发生器(13)的输出值等于输入值，pid控制器(11)正常调节；当功率偏差小于调节死区时，函数发生器(13)的输出为0，此时pid控制器(11)不调节，且控制棒(7)接收的速度指令为0mm/s；函数发生器(13)的输出信号分为两路，一路作为pid控制器(11)接收的偏差信号，当该信号为正偏差且不在死区时，表示核功率低于核功率设定值，此时pid控制器(11)的比例p作用、积分i作用、微分作用d开始动作，发出增加pid控制器(11)输出的动作指令；同样，当该信号为负偏差且不在死区时，表示核功率高于核功率设定值，此时pid控制器(11)的比例p作用、积分i作用、微分作用d开始动作，发出减少pid控制器(11)输出的动作指令；另一路作为是否进入死区的状态判断信号，函数发生器(13)的输出信号通过绝对值运算器(14)将数据均处理为正值，然后通过小于等于运算器(15)的限值判断计算出是否处于死区区间内，小于等于运算器(15)输出为开关量状态1，绝对值运算器(14)输出值大于小于等于运算器(15)的限值时，表示核功率偏差在正常调节范围内，小于等于运算器(15)输出为开关量状态0；针对核功率控制棒(7)在功率偏差进入死区后，需将控制棒速率变为0mm/s，即作用到步进电机驱动器(9)的指令需变为0，在pid控制器(11)输出指令后设置切换运算器(18)，当小于等于运算器(15)输出为开关量状态1时，切换运算器(18)执行指令0这路，控制棒(7)接收速度指令为0mm/s；当小于等于运算器(15)输出为开关量状态0时，切换运算器(18)执行pid控制器(11)输出这路，控制棒(7)速度为接收步进电机驱动器(9)的正常调节指令；考虑当核功率偏差由正常调节进入死区范围内时，会出现pid控制器(11)的输出保持当前值，而切换运算器(18)的输出为0，两者存在数值偏差，当功率变化跃出死区范围，恢复正常调节时，切换运算器(18)的输出由0瞬间切换至原pid控制器(11)的输出，控制棒(7)会出现阶跃的波动，这在控制中是禁止出现的情况，因此，将小于等于运算器(15)后依次设置脉冲发生器(16)和上升沿触发器(17)，送入到pid控制器(11)强制跟踪开关，强制跟踪值为切换运算器(18)输出值，这样就能使调节进入死区范围后，pid控制器(11)输出值与切换运算器(18)输出值时刻保持一致，实现不同状态间的无扰转
换。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：脉冲发生器(16)的脉冲时间设置1s，作用是当核功率偏差由正常调节进入死区范围内，强制跟踪1s，不设该脉冲发生器会导致核功率控制手动状态时无法投入自动控制；上升沿触发器(17)的延时时间设置1s，保证pid控制器(11)的强制跟踪周期晚于切换运算器(18)的执行周期，作用是避免由于功能块执行的先后顺序，出现跟踪错误的情况。5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：pid控制器(11)的调节死区设定为3mw。6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：小于等于运算器(15)限值设为0.1，即绝对值运算器(14)输出值小于等于0.1时，表示核功率偏差在3mw以内进入调节死区。

技术总结
本发明公开了一种高温气冷堆机组反应堆控制棒自动控制系统及方法，该系统包括与反应堆内的控制棒连接的PID控制器，PID控制器经由切换运算器来控制步进电机驱动器和步进电机，最终来实现对控制棒的控制；PID控制器的偏差输入信号为减法器经函数发生器计算得出，减法器输入信号包括两路，第一路是核功率设定值，第二路是需要控制调节的核功率，由核功率测量信号测点直接测量出；函数发生器输出的信号另一路经绝对值运算器和小于等于运算器计算后，依次进入脉冲发生器、上升沿触发器，随后送入PID控制器来进行状态切换使用。本发明可满足高温气冷堆核电机组控制棒的最优控制，为电站安全稳定运行提供更进一步的保障。安全稳定运行提供更进一步的保障。安全稳定运行提供更进一步的保障。


技术研发人员：宋国鹏 刘燕 孟强 王琛 雷川 房俊生 马晓珑 张瑞祥 金国强 王辰昱
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2021.08.27
技术公布日：2021/10/8