基于LabVIEW的CRDM噪聲錄波試驗臺設計

摘 要： 控制棒驅動機構（CRDM）是控制棒的驅動裝置，它是核反應堆壓力容器內惟一的可動部件，也是關鍵部件之一。為了提高大亞灣核電站在大修期間CRDM噪聲錄波試驗的效率、簡化試驗的過程，通過對CRDM噪聲錄波試驗進行分析研究，合理設計CRDM噪聲錄波試驗臺結構，并采用LabVIEW軟件編程實現信息采集、數據記錄、分析等多種功能，設計一種新的CRDM噪聲錄波試驗臺。該試驗臺解決了試驗數據分析困難等問題，簡便易行，對大亞灣核電站大修期間的CRDM試驗具有重要意義。

關鍵詞： LabVIEW； 控制棒驅動機構； CRDM噪聲錄波試驗； 試驗臺

中圖分類號： TN912.206?34； TP216.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）13?0090?03

Abstract： Control rod drive mechanism （CRDM） is the driving device of control rod. It is the moveable part only and also one of the key components in nuclear reactor pressure vessel. To improve the efficiency of CRDM noise waveform recording test and simplify the test process during overhaul of Daya Bay nuclear power plant， the structure of CRDM noise waveform recording test bench was designed by analyzing the CRDM noise waveform recording test. Functions of information acquisition， data record and analysis were realized by using LabVIEW software. Then a new CRDM noise waveform recording test bench was designed， which solves the problems that is hard to analyze the test data. This test bench is meaningful for CRDM test of Daya Bay nuclear power plant.

Keywords： LabVIEW； CRDM； CRDM noise waveform recording test； test bench

0 引 言

核電站機組的安全、可靠、經濟運行在很大程度上取決于儀表控制系統的性能水平[1?3]。隨著科技的發展，核電站的各項設備正在向更安全可靠和技術更先進的方向高速發展[4?5]。CRDM是核電站的關鍵部件之一，具有實現控制操作反應堆的啟動、調節功率、保持功率、正常停堆等作用[6?10]。在大亞灣核電站中，由于缺少專用試驗臺對CRDM噪聲錄波的功能試驗，導致在大修工作中CRDM試驗過程繁瑣、試驗后分析數據困難，對大修工作的順利進行造成影響。因此，本文設計在大修期間能夠進行CRDM噪聲錄波試驗的試驗臺。

1 試驗臺功能

在核電站大修期間，為簡化CRDM試驗過程并實現對試驗數據進行自動分析等功能，這里基于LabVIEW軟件設計試驗臺，以完成相應的試驗功能。

CRDM噪聲錄波試驗的目的是為了檢查CRDM是否工作正常。在該試驗中，CRDM噪聲錄波試驗將采集的麥克風信號和電流信號進行比較，然后得出CRDM的響應時間，并判斷該響應時間是否在閾值范圍內。默認信號采樣頻率為1 kHz。麥克風信號（電壓值）和電流信號（電壓值）將同步采集。

CRDM噪聲錄波試驗信號示意圖如圖1所示。

“CRDM噪聲錄波試驗”的啟停操作由試驗人員控制。該試驗按棒組分步進行，每個棒組由8根棒束編成。試驗中采集的信號最多有32個：8路麥克風信號；8路MG信號；8路SG信號；8路LC信號。試驗結果可以在顯示器中顯示并由打印機打印。

試驗臺采集CRDM噪聲錄波信號示意圖如圖2所示。

麥克風信號和MG信號、SG信號和LC信號通過麥克風信號電纜和電流信號電纜進入RGL試驗臺。信號進入試驗臺后，經過隔離模塊的電氣隔離，通過SCB?68接線盒進入PCI?6255采集卡。采集到的數據經過處理后可以在顯示器中顯示或經打印機輸出。

2 試驗臺結構設計

CRDM試驗臺設計為一臺可移動機柜，如圖3所示。

試驗臺的組成包括：工控機，數據采集系統，接口機箱，連接機箱，電源機箱，打印機，若干電纜。

試驗臺為框架結構，采用標準箱體，框架采用標準型材；頂部四角位置安裝有起吊螺栓；底部安裝4個滾輪，方便在試驗現場移動，其中2個滾輪帶鎖定裝置。試驗臺采用NI采集板卡實現數據采集，并配備工控機、KVM（鼠標、鍵盤和顯示器套件）和打印機。工控機中運行測試程序；KVM提供人機接口和人機交互界面；打印機用于打印測試結果。

3 試驗臺軟件設計

為實現CRDM噪聲錄波試驗，這里采用LabVIEW進行軟件設計。試驗臺軟件應包括信息配置、數據采集、歷史數據分析、圖像回放、報表打印等功能。

CRDM噪聲錄波試驗在提棒過程和插棒過程進行，需采集的信號包括線圈電流（SG，LG，MG）和勾爪動作聲音信號。電流信號，通過采集隔離放大卡電壓輸出來表征電流信號；勾爪動作信號，通過采集麥克風信號獲得。試驗臺以配置文件方式向用戶提供可測試棒組，用戶可從操作界面選擇被測棒組，軟件將對不同測試棒組以獨立文件夾存儲棒組相關測試數據。

用戶需要根據實際情況進行初始步長設置，該試驗數據采集主界面如圖4所示。

用戶設置電站名稱、機組單元、用戶名、溫度、壓力等信息后，開始采集信號。用戶可以通過操作界面手動停止采集，然后進行數據分析，從而得出測試結果。

數據分析和回放界面分別如圖5，圖6所示。

在數據分析界面，用戶可以選擇任一棒組的測試數據，軟件默認顯示第一根棒的數據，用戶可以選擇其他控制棒的測試數據，每一步的T1～T7的測試時間將自動計算，并顯示在表格中。用戶可以點擊打印按鈕，將該測試數據打印或點擊導出按鈕，將該測試數據導出至Excel或Word文件。

4 結 語

基于LabVIEW設計CRMD噪聲錄波試驗臺，完成CRDM噪聲錄波功能試驗，解決大亞灣核電站在上述試驗過程繁瑣及數據分析困難等問題。該試驗臺的設計，對CRMD試驗有重要意義，同時，對大亞灣核電站的大修工作有著重要的作用。

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