直动电磁阀电流变化对电磁场特性的敏感性分析

控制棒水压驱动机构是由清华大学核能与新能源技术研究院发明的一项新型专利.直动电磁阀是该项技术的关键部件,它直接影响控制棒水压驱动机构的运行性能.本工作从电流和气隙两个方面,运用ANSYS电磁场分析软件,对直动电磁阀进行了电磁场特性分析,并进行了实验验证.分析结果表明:在电流增大或铁芯间气隙减少情况下,电磁力增大.并确定了电磁阀的工作电流大小.     

直动电磁阀磁场特性分析

控制棒水压驱动技术是清华大学核能与新能源技术研究院具有自主知识产权的一项新型发明专利技术.组合阀属于该项技术的关键部件,组合阀是由三个直动电磁阀组成,电磁阀的性能直接影响组合阀的性能,从而影响控制棒水压驱动技术的运行性能.本文就控制棒水压驱动系统运行过程中所出现的异常工况,运用ANSYS电磁场分析软件,对其直动电磁阀的多种运行工况进行了电磁场特性分析.分析结果表明:导磁材料的不当使用形成磁路的改变,引起某些工况下磁力反向,使电磁阀在特定情况下出现故障,进而造成控制棒水压驱动系统异常;通过电磁场特性分析可以进一步优化直动电磁阀的设计.     

直动电磁阀参数设计与分析

控制棒水压驱动技术是清华大学核能与新能源技术研究院具有自主知识产权的一项新型发明专利技术,组合阀属于该项技术的关键部件。组合阀由3个直动电磁阀组成,电磁阀的性能直接影响组合阀的性能,从而影响控制棒水压驱动技术的运行性能。本工作运用二次回归正交试验拟合方法和复合形优化方法,对直动电磁阀的参数进行了设计和分析,并进行了部分实验验证。分析结果表明：输入直动电磁阀的电流数值对电磁力大小影响最大;通过优化方法可以得出直动电磁阀的优化设计参数和最大电磁力。     

直动电磁阀线圈温升实验研究

控制棒水压驱动技术是由清华大学核能与新能源技术研究院发明的具有自主知识产权的一项新型专利技术。组合阀是该项技术的关键部件,而组合阀是由3个直动电磁阀组成,因此,电磁阀的性能直接影响组合阀的性能,从而影响控制棒水压驱动技术的运行性能。本文就控制棒水压驱动系统运行过程中所出现的工况,对其直动电磁阀线圈进行了温升实验研究,并运用ANSYS软件进行了理论分析。分析结果表明：在电流增大情况下,线圈温度均会增大;线圈内壁温度高于外壁温度;线圈中间温度高于边缘温度。通过线圈温升研究可进一步优化直动电磁阀的设计。     

直动电磁阀阀头热态温度场实验研究

控制棒水压驱动技术是由清华大学核能与新能源技术研究院发明的具有自主知识产权的一项新型专利技术。组合阀是该项技术的关键部件,而组合阀是由3个直动电磁阀组成的,电磁阀的性能直接影响组合阀的性能,从而影响控制棒水压驱动技术的运行性能。本文就控制棒水压驱动系统运行过程中所出现的工况,对其直动电磁阀阀头进行了热态实验模拟研究,并运用FLUENT软件进行了理论分析。分析结果表明:随着线圈电流增大线圈温度将会增大,线圈内壁温度高于外壁温度,线圈中间温度高于边缘温度。提出了电磁阀高温条件正常运行的检测方法,并通过阀头热态实验模拟研究可优化直动电磁阀的电源参数。     

直动电磁阀线圈温度场特性分析

组合阀由3个直动电磁阀组成,电磁阀的性能直接影响组合阀的性能,从而影响控制棒水压驱动技术的运行性能。而电磁阀线圈的正常运行直接影响电磁阀的工作性能,因此,本文对电磁线圈发热情况进行了研究。运用ANSYS电磁场分析软件,变化输入电流,对直动电磁阀线圈进行了温度场特性分析,并予以了实验验证。结果表明,当电流增大时,温度升高;内壁温度高于外壁温度,中心温度高于边缘温度,其中内壁中心温度最高;线圈最高温度低于其破坏温度;获得了线圈等效导热系数;在考虑误差的条件下,计算分析有较高的准确性。为电磁阀工作参数设计提供了依据。     

直动电磁阀设计参数敏感性分析

运用ANSYS电磁场分析软件和正交实验设计方法,对直动电磁阀的参数进行了敏感性分析,并进行了部分实验验证.结果表明:输入直动电磁阀的电流取值对电磁力大小影响最大;通过对正交表中的数据分析,得到了直动电磁阀的优化设计参数.     

控制棒水压驱动系统冷态性能实验研究

控制棒水压驱动系统是清华大学为低温核供热堆NHR200发明的新型的内置式控制棒驱动技术,该驱动系统由水压驱动机构、组合阀、控制棒和缓冲器等组成。控制棒水压驱动系统冷态性能是控制棒步进时间和系统驱动压力选取的基础。本文分析了控制棒水压驱动系统的组成和工作原理,完成了全尺寸控制棒水压驱动系统冷态性能实验,包括水压缸最小落棒压力实验、提升缸带载步进实验和快速落棒实验等。在实验结果的基础上分析了关键特性参数的变化规律和机理。结果表明：最小落棒压力是保持驱动机构销爪正常工作所需的最小驱动压力,其对应于压力时程曲线上峰值波动过程的变化起点;步升和步降过程压力拐点分别对应位移到位点,随着驱动水压的增加,水压缸充压拐点压力逐渐增加,步升时间、充压拐点时间逐渐减少。实验研究成果为控制棒水压驱动系统的设计、优化和工程应用奠定基础。     

控制棒水压驱动步升过程流动阻力影响分析

控制棒水压驱动系统（CRHDS）是清华大学为NHR200发明的新型内置式控制棒驱动系统。组合阀是驱动系统关键的流量控制部件,其流动阻力对控制棒水压驱动机构的步进性能有重要影响。本文完成了驱动机构不同流动阻力工况步升过程性能试验,建立了驱动机构水压缸步升过程理论模型,得到了水压缸步升过程关键性能参数的动态变化曲线,理论结果与试验结果符合很好。在此基础上,利用模型分析了热态工况驱动机构水压缸变流阻步升动态过程。结果表明：随着流动阻力的增大,步升平均速度逐渐减小,步升时间、步升后压力迟滞时间和步升过程总时间均增大。研究成果为CRHDS组合阀流动阻力的设计和优化奠定基础。     

控制棒水压驱动步升过程流动阻力影响分析

控制棒水压驱动系统(CRHDS)是清华大学为NHR200发明的新型内置式控制棒驱动系统。组合阀是驱动系统关键的流量控制部件,其流动阻力对控制棒水压驱动机构的步进性能有重要影响。本文完成了驱动机构不同流动阻力工况步升过程性能试验,建立了驱动机构水压缸步升过程理论模型,得到了水压缸步升过程关键性能参数的动态变化曲线,理论结果与试验结果符合很好。在此基础上,利用模型分析了热态工况驱动机构水压缸变流阻步升动态过程。结果表明：随着流动阻力的增大,步升平均速度逐渐减小,步升时间、步升后压力迟滞时间和步升过程总时间均增大。研究成果为CRHDS组合阀流动阻力的设计和优化奠定基础。     

Design and analysis of direct action solenoid valve based on computational intelligence

Control Rod Hydraulic Drive Mechanism (CRHDM) is a newly invented patent of the Institute of Nuclear and New Energy Technology Tsinghua University which owns CRHDM's independent intellectual property rights while the integrated valve made up of three direct action solenoid valves is the key part of this mechanism. Therefore, the performance of the solenoid valve affects the integrated valve and the CRHDM directly. In this paper, we present a method to design the parameters of the direct action solenoid valve based on orthogonal experiment design, back propagation (BP) neural network and particle swarm optimization (PSO). The result proves that the method is feasible and accurate to design the parameters in order to obtain the biggest electromagnetic force. Besides, the result also shows that it is the current which influences the electromagnetic force of the direct action solenoid valve most.     

Experimental study and numerical analysis on electromagnetic force of direct action solenoid valve

Control rod hydraulic drive mechanism (CRHDM) is a newly invented patent and Institute of Nuclear and New Energy Technology Tsinghua University owns CRHDM's independent intellectual property rights. The Integrated valve which is made up of three direct action solenoid valves is the key part of this technology, so the performance of the solenoid valve directly affects the function of the integrated valve and the CRHDM. Based on the operation conditions of the Control Rod Hydraulic Drive System, the electromagnetic force of the direct action solenoid valve was analyzed by experiment and numerical method. The result shows that the electromagnetic force of the solenoid valve increases with the increasing current or the decreasing the length of the air gap. In addition, the electromagnetic force is saturated when the current goes up to the threshold, so the working input current should be the threshold. What is more, the electromagnetic force of the solenoid valve with the flat contact surface is larger than the one whose contact surface is cone. Finally, the operation time of the valve with the flat contact surface is shorter than the one with the cone contact surface on the condition that the length of the air gap is longer, but the result is opposite when the length of the air gap is shorter. In order to gain big electromagnetic force and short operation time, the structure of the solenoid valve is that the contact surface is flat with the seal ring.     

Sensitivity analysis of the parameters of the hydraulic cylinder in pressure transients stepping motion for the control rod hydraulic drive system based on Model II

Hydraulic control rod drive technology (HCRDT) is a newly invented patent and Institute of Nuclear and New Energy Technology Tsinghua University owns HCRDT's independent intellectual property rights. The hydraulic cylinder is the key part of this technology, so the performance of the hydraulic cylinder directly affects the function of the integrated valve and the HCRDT. First, the theory Model II which considers the change of inlet velocity has been obtained and the pressure transient has been analyzed. Second, based on the abnormal conditions occurring in the operation of the mechanism, the working performance is obtained and the results are verified by the experiment. Third, the sensitivity analysis of the parameters of hydraulic cylinder was carried out. The results show that the calculated values are in good agreement with the experimental values. The Model II has better numerical stability than the Model I. The influence of various parameters on the operation characteristic of hydraulic cylinder is obtained. The model can be used to analyze and optimize the performance of the HCRDT.     

核电厂MSIV电磁阀性能检测系统开发

针对压水堆核电厂MSIV上电磁阀性能检测的需要,研制了电磁阀开启/关闭特性及密封性等综合性能检测系统,介绍了检测原理方法和系统组成。该系统能有效检测出MSIV上电磁阀的综合性能,继而指导电磁阀后续的维修工作方向,有效避免人因失误,可作为一项重要的检修专用工具。      

控制棒水压驱动系统水压缸降压过程理论分析

控制棒水压驱动技术是清华大学核能与新能源技术研究院具有自主知识产权的一项新型发明专利技术。水压缸属于该项技术的关键部件,而水压缸降压过程直接影响水压缸的复位,水压缸的性能直接影响控制棒水压驱动技术的运行性能。本文建立了水压缸降压理论模型,对该过程进行了分析;根据实验运行工况,计算得出了水压缸运行性能,并利用实验数据验证了计算结果。计算结果表明:在降压过程中,内套位移减小,速度逐步减小,直到停止运动;由于缸内压力减小,缸内和缸外的压差减小,密封环泄漏流速减小。缸内压力模型能提供所需的物理量,为水压缸和驱动机构运动机理分析提供了理论基础。     

光致荧光剂量计β辐照器的研制及性能研究

本文针对空间辐射、核动力远洋、核应急等特殊环境下个人及环境剂量监测量值无法实时校准的问题,研制了一种便携式的β辐照器,可携带至现场对光致荧光剂量计（OSLD）进行校准,为特殊环境下剂量监测的准确性提供计量保障。β辐照器采用可替换的⁹⁰Sr-⁹⁰Y平面电镀源作为校准源,并可溯源至标准β辐射场,通过电磁阀控制辐照动作,其总质量小于3 kg。研究结果表明：β辐照器周围剂量当量率处于环境水平;参考点平均剂量率为0.060~0.083 mGy/s,其相对标准不确定度为6.9%;辐照剂量重复性为3.9%（n=10）。