水力驱动控制棒热态极限落棒能力分析

控制棒驱动机构是核反应堆的关键设备,其是否正常运行直接关系到核反应堆的安全性。该文对水力驱动控制棒系统在摩擦力卡棒和倒置等极限工况下的停堆问题,提出了步进缸内腔卸压的解决方法,并在热态实验研究的基础上,建立了正置落棒和倒置插棒的理论模型。分析了极限落棒过程参数(位移、速度和棒内外差压)的变化规律,得到了摩擦力卡棒和倒置等极限工况下控制棒插入堆芯的能力。结果表明:在极限工况下水力驱动控制棒有足够能力插入堆芯。     

秦山３００ＭＷ核反应堆控制棒热态落棒实验数值拟合

详细分析了控制棒下落运动的受力情况,并建立了相应的数学模型,结合秦山核电站３００ＭＷ控制棒热态落棒实验数据,对数学模型进行了修正,同时对模型中的有关系数进行了拟合。用拟合的系数进行热态落棒数值模拟,结果与实验结果吻合很好,验证了数学模型的正确性。为控制棒下落的机理分析和数值求解控制棒落棒提供了理论依据和求解方法。     

控制棒可动线圈电磁驱动机构电磁力增强机理

为了解释控制棒可动线圈电磁驱动机构加入永磁后电磁力增强的机理,对机构的电磁机理及分布进行了研究。利用Maxwell张量法及有限元分析技术,计算了加装永磁前后衔铁表面的电磁力的分布,分析了加装永磁前后磁密矢量和主气隙的磁通变化规律,并与传统螺管电磁铁进行了比较。分析得出,上永磁使磁密矢量方向向主气隙方向偏转,下永磁使衔铁内的磁通量增加,两者均增加了主气隙的磁通量,这是电磁力提高的主要原因。     

水力驱动控制棒的失重和超重工况运动特性

针对将水力驱动控制棒系统应用于可移动海水淡化装置时可能会遇到的失重、超重等问题,该文模拟装置以不同方式变速上升或下降较大距离,建立理论模型分析控制棒的运动特性。通过对计算结果进行分析,得出不同温度、流量下水力驱动控制棒系统不出现异常提棒现象的临界加速度。结果表明,对于200MW低温核供热堆装置,可移动海水淡化装置的上升和下降加速度均应小于0.112g。     

控制棒水压驱动机构水压缸步升压力变化过程

水压缸是核反应堆控制棒水压驱动机构的重要部分。建立了入缸流体能量方程和水压缸密封流动阻力方程,得到了理论模型。用该模型进行了水压缸步升压力变化过程理论分析。理论动态压力曲线很好地符合了实验曲线。结果表明:随着驱动压力的降低,水压缸步升前充压过程、步升增压过程和步升至顶端后压力变化过程所需时间逐渐增加,且步升增压过程终点压力逐渐减少。该研究结果为获得控制棒水压驱动系统的步进时间提供了理论基础。     

控制棒水力驱动系统在摇摆工况下的运行特性

通过由控制棒水力驱动系统实验本体、六自由度船舶运动模拟器及测量与控制系统组成的实验装置，进行了实验本体随模拟器摇摆时控制棒的步升、步降及全程快速落棒实验，还进行了实验本体横倾４５°静态下的快速落棒实验，取得了一系列实验数据。实验结果表明：控制棒水力驱动系统在摇摆角达３５°，周期为１０ｓ时仍具有良好的运行可靠性和固有安全性；在横倾４５°时仍能靠重力顺利落棒。因而该系统经过适当改进后可以满足摇摆工况下要求，为该系统应用于船用核动力堆提供了实验依据。     

水力驱动安全棒的运动分析

水力驱动安全棒结构简单 ,具有良好的固有安全性、运行可靠性和经济性。该文从水力学角度出发分析了安全棒水力驱动系统的驱动原理 ,提出了安全棒水力驱动计算模型 ,推导了提棒速度和落棒速度的计算公式 ,通过实例计算分析了提棒和落棒位移 -时间曲线、活塞与驱动缸间隙 -提棒和落棒时间曲线、阀门阻力系数 -提棒和落棒时间曲线。计算结果表明 ,这种水力驱动安全棒提棒缓、落棒快、速度可调 ,满足反应堆安全棒的设计要求     

压水堆控制棒导向筒结构改进对落棒的影响

为改善横向水力载荷对控制棒导向筒的作用，对靠近上腔室出口管嘴附近的控制棒导向筒（对称的４组：０２－２６，０３－２５，１１－２９，１２－２８）加设了保护套．在秦山核电站压水堆上腔室１４的可视化模拟体中，以水为介质进行了实验研究，把结果与未加设保护套的实验结果作了分析比较，得到了对靠近上腔室出口管嘴附近的控制棒导向筒加设保护套有助于改善流场对控制棒导向筒的水力载荷作用和确保控制棒能按指令在导向筒中自由升降和快速下插的结论．     

发动机电磁气门驱动的LQR法软着陆控制

为减轻发动机电磁气门驱动(electromagnetic valve actuation,EVA)的落座冲击,对EVA初始化和过渡过程的前期都用开环控制,运动后期,即当衔铁/气门接近落座位置时采用线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)法控制落座速度。并对作者研制的EVA建立了数学模型,将其在落座位置附近线性化,编制了控制软件;在EVA实验测试系统上实现了初始化、单次过渡过程控制以及EVA连续动作控制;LQR法的3个状态量是实测的衔铁/气门位移、速度和线圈电流。结果表明,EVA初始化、单次过渡过程以及EVA连续动作的落座速度分别是0.05m/s、0.06m/s和0.20m/s。     

核反应堆控制棒水压驱动技术

介绍了控制棒水压驱动系统的技术方案、工作原理、技术效果和安全特性。在对清华大学发明的水力驱动控制棒系统深入研究的基础上,结合商用压水堆磁力提升器的优点,开发一种新型内置式控制棒驱动技术。该驱动技术解决了磁力提升器把驱动机构置于核反应堆压力壳外的缺点,但保留了抓式机构驱动的优点;解决了水力驱动控制棒系统动压驱动因工况变化而引起的驱动特性的复杂性的缺点,继承了内置式控制棒驱动机构不贯穿压力壳、传动线短、避免了弹棒事故等优点。该驱动技术主要应用于一体化布置核反应堆,可以推广到其他研究堆。     

控制棒水压驱动机构单缸步进动态过程

针对控制棒水压驱动机构单个水压缸的步进性能,通过实验获得了水压缸步进的动态过程。结合水压缸的结构特点,分析了步进过程的动态机理和特征动态参数随配重的变化规律。结果表明:水压缸步升动态流量峰值是由于水压缸内套步升到上止点,内套上升导致缸内容积增大而引入的附加流量达到最大值所致,该点与步升压力动态曲线拐点相对应;步降动态流量峰值是由于水压缸内套步降到下止点,内套下落而引起的出缸流量达到最大值所致。该分析为水压缸步进动态过程理论建模以及水压缸密封结构泄漏流阻的研究提供了依据。     

HTR-10控制棒传动机构的能量分析

针对 10 MW高温气冷堆 (HTR- 10 )控制棒传动机构可能出现的事故隐患——链条断裂、联轴器键损坏等现象 ,建立了其传动机构的理论分析模型 ,进行了能量分析。结果表明 :缓冲器吸收能力与联轴器强度的匹配问题是联轴器可能出现损坏的主要原因 ;温度的升高降低了涡流阻尼力 ,造成缓冲器吸收能力与联轴器强度的不匹配 ;缓冲器的变形量与作用在联轴器上的作用力有关。为 HTR- 10控制棒传动机构的设计提供了理论依据     

压水堆线圈编码控制棒位置探测器的数学模型

为了设计数字式控制棒位置探测器,根据线圈编码棒位探测器编码机理,确定了探测器的3个编码要素,即测量线圈的布置方式、线圈的分组接线方式和衔铁运行位置。提出了包括编码三要素的函数、4个定义以及探测器输出码推导的数学模型。探测器的输出码(GRAY码)矩阵表征了控制棒在堆内的实际运行位置。以大亚湾核电站的控制棒位置探测器为例,其输出码计算结果表明了线圈编码棒位探测器的数学模型的正确性。该数学模型对于其他类型的数字式棒位探测器同样适用。     

高速线材飞剪的自动化控制

飞剪是高速线材生产中的关键性设备.介绍了飞剪在线材轧制工艺中的功能和自动控制原理.采用数字直流传动系统和数字位置自动控制系统完成飞剪对轧件的自动剪切.通过计算机的输入、输出信号实现飞剪的启动停止、飞剪速度的建立、剪切长度的控制以及飞剪运行状态的变换.最后介绍了飞剪剪切电流的特殊控制.     

采用步进电机驱动的摩擦传动微进给机构

为解决微小型机电系统大行程、高精度进给的问题,设计实现了一种由旋转电机驱动的摩擦传动微进给机构。采用对称预紧设计使加于摩擦传动主支承轴承上的预紧正压力的合力为零、从而减少传动误差。当步进电机采用5万步/转细分驱动时,经减速比为10:1的摩擦传动机构,输出直线位移分辨率可达到0.16μm。位移测试实验显示该摩擦传动微进给机构具有可靠的运动传递性能,系统的位移输出特性基本上取决于所采用的步进电机及细分驱动电路的特性。进给速度可通过改变驱动脉冲的频率调节,机构在高频驱动大位移动作时亦表现出准确的步进特性,可用于小型机电系统的开环进给驱动。