AP1000核电厂反应堆冷却剂泵的供电与控制设计

AP1000核电厂反应堆冷却剂泵采用屏蔽泵,其电机受自身设计参数以及运行工况的限制,需要采用变频调速来满足其运行和技术要求。针对这一特点,对冷却剂泵的供电方式、中压变频技术以及控制逻辑进行研究,以期能全面掌握AP1000核电技术,并将这些技术应用到三代电厂的自主设计中。     

变频技术在核电厂大功率循泵首次应用及调试

各类电厂中的循环水泵主要用于向常规岛凝汽器提供冷却汽轮机中做功后的乏汽所需的循环冷却水,保证机组的正常热力循环。某核电机组循泵在中国核电史上首次采用了变频技术,在循泵调试过程中,发现了部分逻辑设计不合理、设备安装不满足工艺要求的问题,这些问题将影响循泵的安全稳定运行。通过系统研究分析上述设计逻辑及工艺参数,进行了一系列逻辑优化和设计改进,避免了循泵在功率运行期间跳泵导致机组甩负荷,提升了循泵及机组运行的稳定性、安全性及可靠性,并为后续变频技术在大功率循泵上得到应用推广提供借鉴意义。     

基于变频技术的主泵电气系统改进设计

反应堆冷却剂泵(主泵)电气系统向主泵提供电源并实施电气控制与保护.介绍了主泵运行中的实际要求及当前主泵电气系统现状,应用变频技术对主泵电气系统进行整体优化改进设计,并对改进方案进行可行性分析.分析表明,改进设计的主泵电气系统更适合各种运行工况对主泵的运行要求.     

低温堆中间回路循环泵隔振设计研究

低温堆作为船用核动力装置使用时,中间回路循环泵选用低转速变频泵。本文针对该泵开展隔振系统设计研究。通过理论分析研究了管道刚度对系统频率的影响,获得了保证泵机组正常运行的隔振系统参数范围。通过有限元数值分析,研究了隔振形式、隔振器参数等因素对泵机组隔振性能的影响。结合正常运行与隔振性能要求提出了低转速变频泵隔振系统的设计方法。结果表明,低温堆中间回路循环泵采用浮筏隔振系统时,通过合理选择隔振器刚度,可使隔振系统的固有频率不在泵机组工作频率范围内,同时具有良好的隔振性能。     

转子悬臂比对核主泵水力振动的影响

为研究转子悬臂比对核主泵水力振动的影响规律,针对CAP1400核主泵,在其他几何参数均给定的条件下,通过改变泵轴的悬臂比,设计了25个模型方案。应用多重参考系下的雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型对核主泵流体域进行了计算,采用单向流固耦合方法,分析了核主泵叶轮叶片的应力、应变在不同悬臂比、不同工况下的变化规律,并在有预应力和无预应力情况下,对不同悬臂比的核主泵进行了转子动力学特性研究。结果表明：当泵轴伸出端长度一定时,核主泵叶轮叶片的应力、应变及转子系统的前6阶固有频率与悬臂比的相关性不强,但对工况变化的敏感度较高;相同工况下,核主泵叶轮叶片的最大变形量随悬臂长度而增大,但不随悬臂比而变化,最大应力不随悬臂长度及悬臂比而变化;流固耦合作用能降低转子系统的固有频率,且降低幅度随阶数的增加而减小。     

动静叶栅间隙对钠冷快堆二回路泵压力脉动特性的影响

为了研究动静叶栅间隙对钠冷快堆二回路泵压力脉动特性的影响,以钠冷快堆二回路泵原型样机为研究对象,基于剪切应力传输（SST）k-ω湍流模型,对5种导叶进口直径下的模型泵进行非定常数值计算,其中不同模型对应的动静叶栅相对间隙（s）分别为3.030%、4.545%、6.060%、7.575%和9.090%。获得了不同s的模型泵导叶流道区域的压力脉动特性及作用在转子上的径向力特性,分析结果表明:s为7.575%的模型泵,其扬程（H）和效率（η）均为5种模型中最高;导叶流道内各测点的压力脉动主频均为叶轮叶片通过频率,且各测点的叶频处压力脉动幅值沿导叶进口至出口方向逐渐降低;随着动静叶栅间隙增大,各测点处压力脉动及转子所受径向力脉动的叶频处幅值均逐渐降低,且高频脉动成分发生衰减;同时,转子所受径向力矢量大小和方向的波动性也逐渐减弱。      

泵类设备主动浮筏隔振技术研究

随着减振需求的不断提高,世界各国针对泵类设备开展了较为深入的振动控制技术研究,浮筏隔振、主动隔振等振动控制措施得到了不同程度的应用。根据泵类设备振动控制需求,本文提出了一种泵集中布置、浮筏隔振与主动隔振相结合的主被动混合减振技术——主动浮筏隔振技术,以隔离泵宽频振动并抑制特征线谱。通过开展固有频率分析、减振效果分析等对主动浮筏隔振技术可行性进行了验证。分析结果表明,主动浮筏隔振减振效果良好。      

核电厂主泵振动控制技术研究

为解决秦山第三核电厂1号机组3号主泵的振动问题,通过在核电厂反应堆停堆期间,测量主泵系统的振动特性和模态参数,在反应堆启动升功率和满功率运行期间,测量主泵系统运行时的热位移、振动和相位变化过程,结合故障诊断分析技术、主泵运行历史数据分析、反应堆机组各种运行工况及运行参数变化对主泵振动的敏感度分析,确定了控制主泵振动的技术。首次将主泵振动水平控制在可长期稳定运行的优良水平,确保了核电厂反应堆长期安全运行的可靠性。     

上海光源谐波腔系统的前端变频模块方案设计

上海光源是第三代同步辐射光源。在上海光源的二期工程中,超导三次谐波腔将用于拉伸束团长度,提升束流托歇克寿命。三次谐波腔工作在被动模式下,谐波腔工作频率(约1.5 GHz)为主腔工作频率(约500 MHz)的三倍。为实现谐波腔高频系统的调谐控制,需要对1.5 GHz信号进行下变频处理,便于后端对信号采样处理。本文介绍了三种下变频的方案,将1.5 GHz射频信号降频为31.25 MHz中频信号,分析了各个方案的特点和影响下变频结果的因素。测试结果显示:三种变频方案在不同的动态范围具有良好的线性,均已满足谐波腔控制需求。其中基于倍频器的变频模块为最优方案,其线性动态区间大于70 dB,同时产生的中频信号的相位噪声最低,最终将在谐波腔的控制系统中采用。     

核燃料换料机驱动系统控制研究与设计

核燃料换料机驱动系统控制是换料机运行的基础,其他系统是围绕驱动系统设计的。本文简要介绍了换料机的组成和功能,分析换料机的驱动模式和控制方式,采用PLC直接控制变频调速器,使电机工作更加平稳。根据大车、小车和主提升的控制要求,采用双侧二拖二驱动模式和复合式控制方式实现大车两侧的同步运行;利用小车的机械刚性,采用贯穿轴的一拖一驱动模式和闭环控制方式完成小车的准确定位;采用一拖一驱动模式和闭环控制方式,解决主提升的多次启停和反复换速的控制保护难题。     

华龙一号核电机组主泵联锁逻辑研究

主泵是核电厂反应堆一回路系统的核心设备,其能否安全稳定运行关系到核电厂的核安全问题。华龙一号作为我国自主研发的第三代核电机组,其对反应堆一回路的安全性有着很高要求。本文针对华龙一号福清核电厂56号机组主泵的联锁控制逻辑,结合以往核电厂运行经验,对该联锁控制逻辑是否满足华龙一号安全性设计需求的问题进行了分析研究。其意义在于消化吸收国外先进设计理念,总结经验,从而尽早实现主泵全面国产化目标。     

ADS注入器Ⅱ真空控制系统设计

ADS注入器Ⅱ真空控制系统是基于分布式实时控制软件EPICS架构设计的。采用基于数据流设备的通信驱动模块StreamDevice、CSS和JDBC等技术,实现对现场真空设备的远程网络监控和设备状态历史数据查询。对EPICS设备层控制接口采用IOC驱动模块StreamDevice实现,可满足真空计、离子泵、PLC等加速器装置中常用的串口,及以太网口智能设备的网络监控。整个控制系统实现了对加速器真空设备的远程采集、监测和真空阀门的联锁控制,保证束流的稳定运行。     

某圆柱型感应电磁泵设计与验证

电磁泵作为钠冷快堆涉钠辅助系统的驱动装置，其性能的好坏直接关系到系统能否安全可靠地运行。本文基于等效电路法，采用VB语言开发了圆柱型感应电磁泵电磁设计程序，并完成了40 m3/h,0.9 MPa电磁泵样机的工程设计。然后，在钠试验回路上对该电磁泵样机进行综合性能试验，试验结果表明：电磁泵的流量-扬程特性曲线满足设计指标，指标偏差小于5%，可以为工程所应用。     

三轴承支承主泵振动特性研究

根据已有运行经验,分析100D型主泵典型异常振动现象,建立基于立式转子-轴承系统动力学理论的物理模型,剖析该型主泵的振动特性。结果表明,100D型主泵受立式结构、三轴承支承方式、轴封水等影响,在稳定运行工况下,轴系振动基本稳定;在受外界扰动影响或瞬态工况下,轴系振动稳定性较差且振动变化趋势呈现出一定非线性特点;为维持主泵安全运行,需要在热停堆平台通过提高轴系动平衡精度等方式将主泵振动降低到尽可能低的水平。     

需求管理在核主泵转速测量方向中的设计与应用

转速是反应堆冷却剂泵的一个重要运行参数,对表征核主泵的功能具有重要作用和意义。基于核主泵转速测量的工程需求进行需求管理分析,首先整理出工程项目中的需求管理流程;利用树图对核主泵转速测量进行需求分析;基于需求管理模型开展需求管理和需求输出,对现有常用主泵转速的测量方法进行梳理,最终通过光电感应原理,设计出一种光电对射型转速测量装置,以满足特定环境下转速的测量需求。     

基于堆芯线性化模型的液态熔盐堆功率控制研究

液态熔盐堆中熔盐燃料依托主泵驱动在一回路中流动,在流动过程中造成了反应性损失,直接引起堆芯功率变化。考虑到熔盐燃料流动对堆芯功率控制的影响,建立了堆芯非线性模型,并对模型进行线性化处理。基于堆芯线性化模型,采用线性二次型高斯/回路传输（LQG/LTR）技术设计堆芯功率控制系统。以熔盐实验堆为例,开展堆芯反应性扰动控制研究。结果表明,采用堆芯线性化模型和LQG/LTR技术可以实现对液态熔盐堆堆芯功率的控制。      

同步磁阻电机型控制棒驱动机构矢量控制技术研究

针对同步磁阻电机型控制棒驱动机构（CRDM）电磁高度耦合难以对输出力矩进行有效线性调节的问题,研究了同步磁阻电机型CRDM的矢量控制技术。将同步磁阻电机CRDM的数学模型映射至同步旋转坐标系内,对输出电磁力矩与磁链进行解耦。通过励磁电流与力矩电流的独立调节,实现输出力矩的线性控制。利用MATLAB/SIMULINK搭建了同步磁阻电机型CRDM的矢量控制模型,对控制方案进行验证。仿真结果表明,本研究的控制方案具有更优的响应速度、稳态精度以及平稳性。      

氡室^222Rn／^220Rn采样的实时监测与控制系统设计

提出了以Intel 51系列单片机为控制核心的.222Rn/220Rn采样监测与控制系统设计方案.硬件部分对传感器、A/D转换器件、USB芯片、键盘和数码显示芯片、光耦隔离与直流泵驱动芯片的选择和使用进行了详细介绍,并给出了电路设计简图;软件部分包括上下位机软件,分别通过Visual Basic语言和汇编语言实现数据采集转换及直流泵流量控制,并采用PID控制算法对泵流量稳定性进行改善,给出了程序流程图.     

基于WinCE的手持式RID监控系统

提出了一种基于WinCE的手持式核素识别仪（RID）的监控系统设计方案,采用S3C2440（ARM9）嵌入式系统作为硬件平台,以WinCE和微软.NET精简框架为软件平台。内容涵盖了监控系统的软硬件方案和主要技术要点,包括：WinCE下的驱动开发、.NET中对C／C＋＋库的调用和多线程技术。通过调用第三方库,系统可以进行寻源定位和核素识别,主要功能包括采集控制、能谱显示、数据交互、文件存取等。     

屏蔽式主泵飞轮方案论证及转子轴系动态性能敏感性分析

为保证核电主泵满足反应堆停堆和断电事故后惰转时间的要求,对屏蔽式主泵机组的转动惯量要求、飞轮配重方案以及主泵转子轴系的动态性能进行分析,给出了飞轮方案,并进行轴承水膜刚度对转子轴系动态性能影响的敏感性分析.