一种用于压水堆核电站的换料系统和方法与流程

本技术涉及压水堆核电站，尤其涉及一种用于压水堆核电站的换料系统和方法。

背景技术：

1、压水堆核电站的装卸料工作需要在燃料厂房和反应堆厂房同步开展。新燃料组件到达核电厂后，首先会被放入乏燃料水池新燃料贮存格架区域中贮存，并在具备条件后，向反应堆中装载。经过一个燃料循环周期后，反应堆里所有的燃料组件都将被卸载回到乏燃料水池。压水堆核电站燃料操作与贮存系统主要由装卸料机、燃料转运装置和人桥吊车组成，这三个设备组合使用可以完成整个换料的基本过程。但目前三台关键换料设备的控制系统独立配置，控制系统和人机接口部署在不同厂房设备就近位置，设备间的信息数据交互有限，无法实现系统级的全自动换料操作。因此造成了设备操作员配置数量多、设备自动化操作水平低、设备之间的协同操作手段落后等问题。

2、专利cn102360201公开了一种应用集成运动控制功能plc的核电站装卸料机控制系统，包括操作控制台、具有人机界面的触摸屏计算机和plc控制器。其中，plc控制器为运行plc和安全plc组成的双plc系统。运行plc为集成运动控制功能的plc控制器，负责装卸料机的数据采集、逻辑控制、联锁保护、运动解算和伺服驱动方面的功能；安全plc为通用型plc，负责装卸料机的安全保护系统功能。专利cn116382172公开了一种燃料操作与贮存设备远程集中控制系统，包括：操作员站、冗余控制柜、设备安全保护控制柜、传感器以及被控设备。其中，操作员站与冗余控制柜远程连接；冗余控制柜为两台，并互为冗余设置；被控设备与冗余控制柜连接；传感器用于采集被控设备的安全信号，并将安全信号发送至设备安全保护控制柜；设备安全保护控制柜通过硬接线与被控设备连接，通过现场总线与冗余控制柜连接。被控设备的驱动器同时接收两台冗余控制柜的控制指令，并通过比较两路控制指令的一致性对被控设备的电机进行控制。但是，上述控制系统的目的在于对换料设备进行速度控制和位置控制，以实现换料设备运行的安全性和可靠性，无法解决设备之间的协同操作的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是解决上述的技术问题。

2、为达到上述目的，本技术提出了一种用于压水堆核电站的换料系统，包括：核燃料换料装置、换料数据库和协同控制系统，

3、核燃料换料装置包括第一升降装置、第二升降装置和转运装置，第一升降装置位于燃料厂房，第二升降装置位于反应堆厂房，转运装置位于燃料厂房和反应堆厂房之间，第一升降装置用于将核燃料在燃料厂房和转运装置之间输送，以及将核燃料在燃料厂房的不同区域之间倒换，第二升降装置用于将核燃料在转运装置和反应堆厂房之间输送，转运装置用于将核燃料在燃料厂房和反应堆厂房之间传送；

4、换料数据库用于获取和存储换料系统的数据信息和核燃料换料装置的运行状态信息，运行状态信息包括第一升降装置的第一运行状态信息、第二升降装置的第二运行状态信息和转运装置的第三运行状态信息；

5、协同控制系统用于根据数据信息、第一运行状态信息、第二运行状态信息和第三运行状态信息确定第一升降装置的实时换料步序、第二升降装置的实时换料步序和转运装置的实时换料步序，以及用于根据第一升降装置的实时换料步序规划第一升降装置的运行路径，根据第二升降装置的实时换料步序规划第二升降装置的运行路径，以及根据转运装置的实时换料步序规划转运装置的运行路径，以将核燃料在燃料厂房和反应堆厂房之间转移，以及将核燃料在燃料厂房的不同区域之间转移。

6、进一步地，数据信息包括核燃料的位置信息和核燃料的初始换料步序，运行状态信息为核燃料换料装置的联锁信号的状态信息。

7、进一步地，协同控制系统用于根据核燃料的位置信息、初始换料步序和联锁信号的状态信息分别确定核燃料换料装置的实时换料步序。

8、进一步地，联锁信号的状态信息包括第一升降装置已进入乏池区域、第二升降装置已到倾翻区域和转运装置已到垂直位置。

9、进一步地，换料数据库包括换料过程数据管理模块、核燃料生命周期管理模块和核燃料倒换过程管理模块，

10、换料过程数据管理模块用于获取和存储核燃料的位置信息、初始换料步序、联锁信号和实时换料步序的状态信息；

11、核燃料生命周期管理模块用于记录核燃料的历程信息；

12、核燃料倒换过程管理模块用于记录核燃料的倒换信息。

13、进一步地，换料过程数据管理模块还用于在核燃料移动后更新核燃料的位置信息。

14、进一步地，数据信息还包括燃料厂房的位置信息，换料系统包括检测装置，协同控制系统还用于控制检测装置对反应堆厂房的核燃料进行检测，并根据检测结果确定核燃料移至的燃料厂房的区域的位置信息，以及将核燃料移至燃料厂房的区域的倒换信息存储到换料数据库中。

15、进一步地，燃料厂房的区域包括燃料组件贮存区、破损燃料贮存区和新燃料贮存区。

16、进一步地，历程信息包括核燃料的位置变化信息。

17、进一步地，换料系统还包括辅助决策系统，用于根据预设逻辑监测换料系统。

18、进一步地，换料数据库还包括状态监测模块，状态监测模块用于存储辅助决策系统的监测信息，监测信息包括异常信息、故障信息和旁路信息。

19、进一步地，核燃料生命周期管理模块还用于记录辅助决策系统的监测信息。

20、应用本技术上述实施例中的技术方案，实现了如下技术效果：

21、1.该换料系统能够基于换料数据库实现第一升降装置、第二升降装置和转运装置的运行路径的自动规划，从而能够将核燃料在燃料厂房和反应堆厂房之间高效转移，减少了人因失误的发生，显著提升了核燃料换料装置的自动化操作水平。

22、2.该换料系统能够将第一升降装置、第二升降装置和转运装置的运行状态信息进行集中处理，并结合换料系统的数据信息，实现了换料系统中信息数据的联动交互，并高效地完成第一升降装置的实时换料步序、第二升降装置的实时换料步序和转运装置的实时换料步序的自动化同步判定，解决了换料系统中核燃料换料装置间的信息孤岛和自动化水平低的问题。

23、3.该换料系统能够根据检测装置的检测结果快速、准确、高效地确定核燃料移至的燃料厂房的区域，从而能够将核燃料在燃料厂房的不同区域之间高效转移缩短了核燃料换料装置的换料时间，提高了换料系统的效率和便捷性。

24、4.该换料系统能够将辅助决策系统的监测信息及时地进行推送，以支持解决换料系统的异常和故障，从而保证了换料系统运行的稳定性。

25、为达到上述目的，本发明第二方面提出了一种用于压水堆核电站的换料方法，方法通过换料系统执行，包括：

26、利用换料数据库获取核燃料的位置信息、核燃料的初始换料步序和核燃料换料装置的联锁信号的状态信息；

27、协同控制系统根据核燃料的位置信息、初始换料步序和联锁信号的状态信息确定第一升降装置的实时换料步序、第二升降装置的实时换料步序和转运装置的实时换料步序；

28、协同控制系统根据第一升降装置的实时换料步序规划第一升降装置的第一运行路径，根据第二升降装置的实时换料步序规划第二升降装置的第二运行路径，以及根据转运装置的实时换料步序规划转运装置的第三运行路径；

29、根据第一运行路径运行第一升降装置；

30、根据第二运行路径运行第二升降装置；

31、根据第三运行路径运行转运装置。

32、进一步地，方法还包括：

33、利用辅助决策系统监测换料系统的运行状态；

34、当运行状态为故障状态，则停止运行换料系统；

35、识别换料系统的故障类型；

36、根据故障类型判断是否进行检修；

37、如果进行检修，则保持换料系统停止运行，直到完成检修；

38、如果不进行检修，则旁路故障，并恢复运行换料系统。

39、进一步地，方法还包括：

40、当运行状态为异常状态，则旁路异常，并恢复运行换料系统。

41、进一步地，方法还包括：

42、利用检测装置检测反应堆厂房的核燃料；

43、根据检测结果判断反应堆厂房的核燃料的破损度是否大于等于预设值；

44、如果破损度大于等于预设值，则将反应堆厂房的核燃料确定为破损燃料，并确定将破损燃料移动至破损燃料贮存区，以及更新初始换料步序；

45、如果破损度小于预设值，则将反应堆厂房的核燃料确定为循环燃料，并根据初始换料步序确定将循环燃料移动至燃料组件贮存区；

46、获取破损燃料的位置信息，并根据换料计划表和破损燃料的位置信息确定从新燃料贮存区移动至燃料组件贮存区的新燃料的终点位置，以及更新初始换料步序；

47、根据破损燃料、循环燃料和新燃料的位置信息，以及更新后的初始换料步序，以及核燃料换料装置的状态信息，规划核燃料换料装置的运行路径。

48、应用本技术上述实施例中的技术方案，实现了如下技术效果：

49、1.该换料方法能够选取各个核燃料换料装置最优的控制方案，实现了第一升降装置、第二升降装置和转运装置的运行路径的同步自动化规划，并实现了第一升降装置、第二升降装置和转运装置的协同联动控制。

50、2.该换料方法通过综合核燃料的位置信息、核燃料初始换料步序和各个核燃料换料装置的联锁信号的状态信息，实现了换料系统中信息数据的联动交互，并高效地完成第一升降装置的实时换料步序、第二升降装置的实时换料步序和转运装置的实时换料步序的自动化同步判定，解决了换料系统中核燃料换料装置间的信息孤岛和自动化水平低的问题。

51、3.该换料方法能够根据规划的运行路径将核燃料在燃料厂房和反应堆厂房之间高效转移，以及将核燃料在燃料厂房的不同区域之间转移，减少了操作员对换料过程的人工干预，减少了人因失误的发生，还可以有效地压缩操作员配置数量和缩短机组换料时间，显著提升了核燃料换料装置的自动化操作水平。

52、4.该换料方法能够利用辅助决策系统实时监测换料系统的运行，以及时识别换料系统中的故障，并通过检修和旁路的途径来快速修复故障，从而保证了换料系统的正常运行，进而保障了压水堆核电站运行的稳定性。

53、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。