控制棒驱动机构传动件状态诊断仿真研究

滚轮螺母丝杠传动型控制棒驱动机构(CRDM)的主要失效模式是滚轮磨损。以滚轮为研究对象,利用通用的ADAMS仿真软件计算分析滚轮在正常、坑状缺陷及过度磨损状态下的振动信号特性。结果表明:在CRDM工作过程中,会产生明显的冲击信号;随着状态的劣化,冲击信号强度增强。     

核反应堆控制棒驱动机构电机磁偏特性分析研究

核电厂反应堆的控制棒驱动机构（CRDM）采用同步电机作为机电能量转换的关键部件,电机的单边径向磁拉力会导致电机转子轴系变形,并加剧轴承的磨损,对CRDM寿命和核反应堆运行可靠性产生重要影响。本文分析了CRDM电机径向静偏心、径向动偏心、倾斜偏心的机理,并建立了径向磁拉力、轴向磁拉力计算的数学模型,分析获得了径向磁拉力、轴向磁拉力的变化规律以及与偏心量的关系,结果表明CRDM电机的径向磁拉力相对轴向磁拉力显著较大,并且与转子中心偏心量呈线性正比关系,与转子两端最多倾斜偏心量呈非线性正比关系,所得结论能够为CRDM电机优化改进和轴系结构设计提供指导和依据。      

控制棒驱动机构步进载荷动态分析

通过动力学分析和Adams动态仿真,对中国改进型百万千瓦级压水堆(CPR1000)压水堆控制棒驱动机构(CRDM)步进载荷进行计算。结果表明,通过Adams动态仿真可以得到CRDM提升过程和下插过程中钩爪、销轴、可拆接头等部件的步进载荷值,所得值与工程经验相符;提升和下插过程中最大步进载荷出现在可拆接头处;同时销轴的步进载荷值较大,应注意销轴的材料选择与设计;水力缓冲对下插步进运动有重要的缓冲作用,能够减小下插过程的步进载荷。     

核反应堆控制棒驱动机构故障检测仪研制

以控制棒驱动机构为研究对象,基于机构结构噪声检测原理,自主研发了一套故障检测仪,并在试验台架模拟控制棒驱动机构上进行了测试分析,测试结果表明该检测仪可实现控制棒驱动机构的故障鉴别,为核反应堆控制棒驱动机构的安装调试和检修提供了一种科学有效的故障检测手段。      

金属骨架电磁线圈在控制棒驱动机构中的应用

对使用金属骨架电磁线圈的控制棒驱动机构(CRDM)与使用传统非金属骨架线圈进行性能比较。结果表明:虽然两者均符合CRDM设备规格书要求,但金属骨架在耐高温、耐辐射、抗震性能、机械强度、可加工性及经济性方面全面优于传统非金属材料骨架。采用金属骨架可以制作出耐温等级420℃及以上的耐高温CRDM电磁线圈,降低了对反应堆压力容器顶部CRDM通风冷却系统的要求。     

田湾核电站反应堆控制棒驱动机构研究及同类反应堆控制棒驱动机构的对比分析

本文介绍了田湾核电站反应堆控制棒驱动机构的结构及其技术特性,并对国内正在运行和建造中的同类型压水堆控制棒驱动机构的技术特性进行分析比较,得出几项结论,希望对今后的工作有所帮助。     

基于SWT与相空间曲变的控制棒驱动机构退化状态跟踪和识别

控制棒驱动机构（CRDM）是保证反应堆正常运行与安全的重要设备。针对其转速低、性能退化特征微弱且易受其他信号源干扰的特点,本文采用小波半软阈值（SWT）与相空间曲变相结合的方法对其退化状态进行了跟踪与识别。通过与基于振动幅值均方根（RMS）方法的对比,表明该方法能够克服传统基于线性信号处理理论对微弱性能退化状态不能很好地跟踪和识别的缺点,可以较好地对强背景噪声下的旋转机械性能退化状态进行跟踪和识别。      

控制棒驱动机构磁路饱和特性分析

利用理论分析和有限元分析（FEA）相结合的方法,研究了控制棒驱动机构（CRDM）中磁路饱和对电磁参数以及磁路参数的影响。通过建立CRDM等效磁路（EMC）模型,推导获取磁路参数的方法,并基于FEA获得了CRDM电磁参数以及磁路参数随电流和主气隙长度的变化趋势。分析结果表明,主磁路剩余磁阻和线圈电感受磁路饱和的影响较大;CRDM漏磁系数与磁路饱和的关系较小,但受主气隙长度的影响较大;主气隙磁阻的计算应考虑气隙磁通边缘效应。本研究为CRDM的EMC模型优化提供了理论依据。     

基于结构噪声检测的控制棒驱动机构运行故障分析方法研究

针对丝杠滚子螺母型反应堆控制棒驱动机构（CRDM）,研究了CRDM结构噪声检测技术。通过对CRDM运行的结构噪声信号进行时程和频域分析,获取反映CRDM运行故障特性的敏感特征量及其故障判据。模拟试验分析表明:结构噪声的时程和频谱分析可反映CRDM故障特性,可有效地鉴别CRDM故障。      

控制棒新型电磁驱动机构性能实验研究

介绍了反应堆控制棒的一种新型电磁驱动机构,其电磁铁线圈吸引于密封筒内的衔铁,衔铁与驱动对象相连;当密封筒外的电磁铁线圈在驱动机构的带动下移动时,密封筒内的衔铁与驱动对象随之移动。论述了对该机构进行的刚度实验、承载极限实验、断电反应实验、温升实验及原理整机实验,并给出了实验曲线及数据结果,对其特点进行了综合评价。     

运行核电厂控制棒组件及其驱动机构异常事件的经验反馈

从1992年至2012年的我国核电厂以及其他国家核电厂的运行事件资料中,收集了17起与控制棒组件及其驱动机构相关的异常事件,对其进行了统计和分类,并分析了控制棒肿胀或燃料组件变形的影响、驱动机构焊缝的泄漏或渗漏、控制棒棒控系统的可靠性几个重要问题,提出了一些经验反馈的建议.     

核反应堆控制棒驱动机构落棒历程计算

以控制棒驱动机构为研究对象,对其落棒历程进行运动学建模、落棒体受力分析及计算。同时,提出相关转动部件转动惯量的折算办法及电机随动过程中所产生制动力矩的处理办法,编制落棒计算的通用程序,实现了落棒历程中各影响因素时变规律的全程监控。计算结果显示:控制棒驱动机构的设计方案满足反应堆总体设计对其的时间、止动坐标方面的要求;电机最大制动力矩低于电机设计方案的额定制动力矩,验证了控制棒驱动机构现阶段总体方案设计的合理性。     

反应堆内置式控制棒水压驱动回路技术研究

根据内置式控制棒水压驱动技术的特点,提出离心泵连续运行和隔膜泵间歇运行2种驱动回路设计方案,并从振动噪声和耗功的角度对2种方案进行计算、分析和比较。针对隔膜泵间歇运行方案,以某反应堆冷态调试工况为例,计算分析驱动机构水压缸泄漏流量和控制棒动作间隔时间对充水间隔时间和泵运行时间的影响。结果表明,离心泵连续运行方案适用于控制棒数目较多、泄漏流量较大的工况;当泄漏流量较小时,采用隔膜泵间歇运行方案,通过选择合适的隔膜泵流量和储水箱气水比,可减少泵运行时间、增加储水箱充水间隔时间,并减小振动、噪声以及降低功耗。     

基于IGBT的反应堆控制棒驱动机构电源控制装置

反应堆控制棒驱动机构电源控制装置采用闭环调节技术、脉宽调制技术以及可编程控制器控制技术,控制功能完备,实现了控制电路对绝缘栅双极型晶体管的有效控制,使得控制对象上的电流线性可调节,以及电流波形下降沿时间可调节。本装置采用的新的设计方法解决了基于传统国产控制棒驱动机构控制方法设计的装置和目前国外控制棒驱动机构电源控制装置存在的相关问题,与国内外同类控制设备相比主要性能基本一致,在控制技术、设备性能、可靠性和设备总体技术性能方面均达到国外同类先进产品的技术水平。     

控制棒驱动机构动态提升特性研究

基于控制棒驱动机构的磁路和电路方程以及对控制棒驱动机构动态提升过程分析,分别推导出系统静态过程和动态过程的磁路-电路-机械运动耦合方程.采用解析解的方法求解提升起始电流和提升起始时间.采用ASME规范推荐的动态分析的数值仿真方法模拟控制棒驱动机构动态提升过程,分析磁极和衔铁间不同设计间隙下系统的提升特性.结果表明,衔铁起始提升时间随着设计间隙增大而增大,且设计间隙越大,提升所需时间越长;提升速度随着时间的增加而增大,且随着时间的增加,提升加速度增大,设计间隙越小,提升结束时的冲击加速度越大.     

反应堆控制棒新型电磁驱动机构原理实验监控系统

为解决反应堆控制棒新型电磁驱动机构工程样机设计中遇到的一些问题，对该机构的原理样机进行了性能实验。该原理样机实验监控系统采用光栅尺测量控制棒的实际位移，可编程控制器(PLC)控制实验台，计算机采集实验数据，计算机与PLC之间通过RS232串口进行通信。实验表明：该实验监控系统性能可靠，精度高，保证了实验的顺利完成。     

控制棒驱动机构下部Canopy焊缝封堵组件设计与分析

在某些因素的影响下,少量压水堆核电站控制棒驱动机构(CRDM)下部Canopy焊缝区域会发生破损泄漏。通过在焊缝外部安装封堵组件,能有效预防、封堵和遏制破损焊缝的进一步泄漏。本文针对该组件的结构特点,分析关键零件的受力情况,利用有限元软件验证该组件的封堵效果。结果表明,该组件能有效降低焊缝区域的应力水平。同时,通过对比分析预紧力、配合面角度和摩擦系数等因素对焊缝应力水平的影响趋势,得出了各因素的影响关系曲线和最佳参数。所分析数据可应用于结构设计、加工制造和装配工艺,使该组件达到最佳的封堵效果。     

控制棒驱动机构电流响应特性分析

控制棒驱动机构的提升与下插动作需要钩爪部件与3个电磁线圈配合完成,对线圈电流的动态响应过程要求较为严格。采用Simulink软件搭建控制棒驱动机构棒控系统与线圈部件的等效回路,计算分析控制棒驱动机构线圈电阻、电感、端电压等因素对线圈电流响应时间的影响;采用电磁分析软件MAGNET对移动线圈中电流的变化过程进行仿真分析。最终得到控制棒驱动机构线圈电流响应时间与线圈端电压、线圈等效电感、电阻以及棒控回路形式的关系。     

控制棒驱动机构电流监测与故障诊断技术研究

控制棒驱动机构作为反应堆控制和核安全保护系统的执行机构，对其运行状态进行有效监测是防止反应堆发生控制棒卡棒、滑棒和驱动失灵的重要措施。本文在分析控制棒驱动机构动作原理的基础上，通过对驱动机构探测方法、信号分析处理方法以及故障鉴别方法的研究，实现了对控制棒驱动机构的电流监测与故障诊断，为驱动机构电流监测与故障诊断系统的应用奠定了技术基础。