專利名稱：一種基于計(jì)算機(jī)控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用于反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)研究的熱態(tài)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，具體涉及一種基于計(jì)算機(jī)控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃料棒表面不發(fā)生偏離泡核沸騰(DNB)，是核電站安全設(shè)計(jì)過程中需要確保的重要安全限值之一，作為前提條件，需要對(duì)各種典型工況下燃料包殼表面的臨界熱流密度(CHF)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定。由于核電站運(yùn)行期間，燃料棒表面往往并非沿軸向均勻發(fā)熱，而沿燃料棒軸向的功率分布又對(duì)DNB現(xiàn)象的產(chǎn)生影響很大，因而必須在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)用電加熱的方式模擬反應(yīng)堆內(nèi)燃料棒表面功率分布的功能。相關(guān)文獻(xiàn)中報(bào)道，可以利用內(nèi)徑變化的非均勻厚度電加熱管的方式實(shí)現(xiàn)這一功能。然而，這種實(shí)驗(yàn)方法的局限性在于，由于加熱管結(jié)構(gòu)異形，因此其加工困難，而且這種加熱管能模擬的功率分布形狀被固化，使實(shí)驗(yàn)缺乏靈活性。現(xiàn)實(shí)的情況是，在反應(yīng)堆運(yùn)行過程中，燃料棒上沿軸向的功率分布，隨著燃耗變化，控制棒位置以及工況點(diǎn)差異，呈現(xiàn)著多樣的形狀特征。因此，需要尋找能夠方便模擬更多典型形狀功率分布的方法。為了精確模擬反應(yīng)堆內(nèi)燃料棒的發(fā)熱狀態(tài)，可以模仿燃料棒的真實(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將電加熱芯塊2順次排列，包裹于導(dǎo)熱套管I之中，通過控制每個(gè)電加熱芯塊的功率實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)燃料棒精確模擬的功能，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。為實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)電加熱芯塊發(fā)熱功率的精確控制，需要開發(fā)一種能夠?yàn)槊繉?duì)由芯塊弓I出的端子施加精確電壓的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)具有模擬不同功率分布功能的電加熱棒的控制，提供一種基于計(jì)算機(jī)控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，從而為核電站安全研究實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作提供更有效的電加熱模擬手段。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于計(jì)算機(jī)控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，包括與電源連接的功率放大電路，功率放大電路與控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)連接，并具有若干功率輸出端口，每個(gè)功率輸出端口與電加熱棒的一個(gè)電加熱芯塊的電阻絲引出的導(dǎo)線連接，所述的電加熱棒包括若干個(gè)排列設(shè)置在導(dǎo)熱套管中的電加熱芯塊。進(jìn)一步，如上所述的基于計(jì)算機(jī)控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，其中，所述的功率放大電路的若干功率輸出端口接入接線盒，在接線盒內(nèi)與電加熱棒的電加熱芯塊引出的導(dǎo)線順次相連。進(jìn)一步，如上所述的基于計(jì)算機(jī)控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，其中，控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)為功率放大電路的信號(hào)接收端輸入特定編碼的信號(hào)，通過信號(hào)轉(zhuǎn)換，功率放大電路的每個(gè)功率輸出端口獲得指定的信號(hào)，并依據(jù)信號(hào)的放大比例向每對(duì)功率輸出端子分配電壓。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明所提供的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，可以使電加熱棒的發(fā)熱方式，十分相似于燃料棒的真實(shí)發(fā)熱機(jī)理，可以給出更為接近現(xiàn)實(shí)情況的模擬效果。同時(shí)由于通過計(jì)算機(jī)對(duì)加載于每個(gè)電加熱芯塊的電壓進(jìn)行獨(dú)立控制，可以使芯塊式電加熱棒具有響應(yīng)迅速，變功率方便的特點(diǎn)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)中燃料棒功率出現(xiàn)各種核反饋現(xiàn)象的精確模擬，從而為強(qiáng)化核反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)研究手段提供了有利的基礎(chǔ)。


圖1為具有模擬不同功率分布功能的電加熱棒結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的基于計(jì)算機(jī)控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)組成示意圖；圖3為本發(fā)明的功率控制系統(tǒng)原理圖；圖4為電加熱棒的功率分布曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖2所示，一種基 于計(jì)算機(jī)控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，包括與電源5連接的功率放大電路4，功率放大電路4與控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)7連接，并具有若干功率輸出端口 6，每個(gè)功率輸出端口 6與電加熱棒的一個(gè)電加熱芯塊的電阻絲引出的導(dǎo)線連接。所述的電加熱棒的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括若干個(gè)排列設(shè)置在導(dǎo)熱套管I中的電加熱芯塊2，電加熱芯塊2內(nèi)部設(shè)有電阻絲3，電阻絲3兩端引出一對(duì)導(dǎo)線至導(dǎo)熱套管I外部。將本控制系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要將功率放大電路的每一對(duì)功率輸出端子接入專用接線盒，并與芯塊式電加熱棒的電阻絲引出的每對(duì)導(dǎo)線順次相連，將功率放大電路的電源線接入給定的穩(wěn)定交/直流電源，控制系統(tǒng)會(huì)在計(jì)算機(jī)的控制下，為功率放大電路的信號(hào)接收端輸入特定編碼的信號(hào)，通過破譯和轉(zhuǎn)換，功率放大電路的每個(gè)功率輸出端口會(huì)獲得指定的信號(hào)，并會(huì)依其放大比例向每對(duì)功率輸出端子分配電壓。由于每一對(duì)導(dǎo)線的兩端被接入指定的電壓，從而使每個(gè)電加熱芯塊按照要求以特定的功率發(fā)熱。每個(gè)芯塊的熱量通過約束其外的導(dǎo)熱套管散發(fā)出來，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料棒功率分布的模擬。在一個(gè)具體實(shí)施例中，如圖3所示，控制系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)的控制下發(fā)出了一系列編
碼信號(hào)，如01010101、01010111......01011111、01010101，通過二進(jìn)制向十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，可得
到一系列的數(shù)值85、87……95、85，這些數(shù)值可作為電加熱芯塊的功率系數(shù)，當(dāng)每個(gè)芯塊單元標(biāo)準(zhǔn)功率為Iw時(shí)，用功率系數(shù)乘以標(biāo)準(zhǔn)功率，即得到各個(gè)電加熱芯塊的功率85*l=85w,87*l=87w......95*l=95w，85*l=85w。從而，得到的電加熱棒功率分布曲線如圖4所示。本發(fā)明提出的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，可以使電加熱棒的發(fā)熱方式，十分相似于燃料棒的真實(shí)發(fā)熱機(jī)理，可以給出更為接近現(xiàn)實(shí)情況的模擬效果。同時(shí)由于通過計(jì)算機(jī)發(fā)出的電信號(hào)可以通過功率放大電路的破譯和轉(zhuǎn)換，對(duì)加載于每個(gè)電加熱芯塊的電壓進(jìn)行獨(dú)立控制，因而可以使芯塊式電加熱棒具有響應(yīng)迅速，變功率方便的特點(diǎn)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)中燃料棒功率出現(xiàn)各種核反饋現(xiàn)象的精確模擬，從而為強(qiáng)化核反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)研究手段提供了有利的基礎(chǔ)。此外，由于本發(fā)明提出的功率控制系統(tǒng)，采用弱電信號(hào)控制強(qiáng)電設(shè)備的方式，也為實(shí)驗(yàn)裝置的強(qiáng)弱電隔離，提高實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)安全性和方便管理提供了有利條件。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于計(jì)算機(jī)控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，其特征在于包括與電源連接的功率放大電路，功率放大電路與控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)連接，并具有若干功率輸出端口，每個(gè)功率輸出端口與電加熱棒的一個(gè)電加熱芯塊的電阻絲引出的導(dǎo)線連接，所述的電加熱棒包括若干個(gè)排列設(shè)置在導(dǎo)熱套管中的電加熱芯塊。
2.如權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，其特征在于所述的功率放大電路的若干功率輸出端口接入接線盒，在接線盒內(nèi)與電加熱棒的電加熱芯塊引出的導(dǎo)線順次相連。
3.如權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)為功率放大電路的信號(hào)接收端輸入特定編碼的信號(hào)，通過信號(hào)轉(zhuǎn)換，功率放大電路的每個(gè)功率輸出端口獲得指定的信號(hào)，并依據(jù)信號(hào)的放大比例向每對(duì)功率輸出端子分配電壓。
全文摘要
本發(fā)明屬于用于反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)研究的熱態(tài)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，具體涉及一種基于計(jì)算機(jī)控制的電加熱棒功率控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括與電源連接的功率放大電路，功率放大電路與控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)連接，并具有若干功率輸出端口，每個(gè)功率輸出端口與電加熱棒的一個(gè)電加熱芯塊的電阻絲引出的導(dǎo)線連接，所述的電加熱棒包括若干個(gè)排列設(shè)置在導(dǎo)熱套管中的電加熱芯塊。本發(fā)明通過計(jì)算機(jī)對(duì)加載于每個(gè)電加熱芯塊的電壓進(jìn)行獨(dú)立控制，可以使芯塊式電加熱棒具有響應(yīng)迅速，變功率方便的特點(diǎn)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)中燃料棒功率出現(xiàn)各種核反饋現(xiàn)象的精確模擬，從而為強(qiáng)化核反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)研究手段提供了有利的基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G05F1/66GK103064458SQ20121054673
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者郭強(qiáng), 王輝, 雷寧博, 劉建平, 張慧敏, 孫婧, 陳巧艷, 楊長(zhǎng)江, 汪俊, 元一單 申請(qǐng)人:中國(guó)核電工程有限公司