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。      

控制棒驱动机构状态监测与故障诊断技术研究

介绍了一种对反应堆控制棒驱动机构(CRDM)进行性能分析与故障诊断的有效工具.它根据CRDM机械部件运行信号特性,采用加速度传感器记录对CRDM运行声信号,然后通过二次仪表对声信号进行处理并提炼出对CRDM运行状态与故障诊断有用的信号,最终实现CRDM动作点的振动特征信号、落棒时间信号的自动检测及处理.     

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。     

控制棒驱动机构故障诊断系统设计

基于典型故障模式分析和传感器测点分析,以控制棒驱动机构(CRDM)为对象提出了2种故障诊断算法,即利用状态观测器模型和基于振动信号的智能算法,预先发现其故障现象,精准识别故障模式并实现故障部件隔离,减少故障后报警带来的危害和损失。同时,初步设计了故障诊断系统的软硬件结构,为后续CRDM的故障诊断系统研发与应用提供了支撑。     

控制棒驱动机构自然循环冷却方式的可行性研究

传统的二代压水反应堆主要是采取鼓风机鼓风的方式对控制棒驱动机构(Control Rod Drive Mechanism,CRDM)进行强制通风冷却,该冷却方式耗能较大且无法保证绝对安全可靠。本文针对于大亚湾核电站中CRDM群的布置方式,采用中广核新型的EMC-B型控制棒驱动机构的结构及材料物性参数,运用了计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析方法,研究了当采用空气自然循环冷却方式时,CRDM群及各线圈的温度分布,探索对CRDM群采用空气自然循环冷却方式的可行性。模拟分析结果表明:总体来看,处于外围和中心位置处的CRDM的线圈温度,要比中间区域的CRDM线圈温度高;对于给定计算工况,各线圈的最高温度为198°C,低于限制温度(200°C),表明对于所研究的CRDM群,依靠空气的自然对流,可以对CRDM进行有效冷却。计算结果可为新型CRDM群分布设计提供参考。     

控制棒驱动机构轴向传热特性试验和理论分析

核反应堆控制棒驱动机构（CRDM）是反应堆关键的安全设备,担负着反应堆的启动、功率调节和安全停堆等重要功能。为保证CRDM在运行工况下的温度,本文对某一型号CRDM轴向传热特性进行试验和理论分析。通过试验,测量磁轭线圈位置处驱动杆内壁温并建立试验系统加热功率与冷却风速的关系,获得了保证磁轭线圈正常工作的最小风速以及最小散热量。通过理论分析,建立了CRDM行程壳体内部热虹吸现象的传热模型,模型计算结果与试验结果吻合良好。     

中国先进研究堆控制棒驱动机构动态反向性能研究

在中国先进研究堆(CARR)调试试验期间,发现控制棒驱动机构在反向过程中存在驱动线圈与控制棒运动不同步的现象。为掌握控制棒驱动机构的反向性能参数,在主冷却剂系统运行条件下进行了控制棒驱动机构动态反向性能测试试验。试验数据和分析结果表明:驱动线圈与控制棒运动不同步是磁悬浮式控制棒驱动机构固有特性;棒位、棒速和驱动线圈通电电流大小等因素对动态条件下反向性能影响不大,且4组驱动机构动态条件下反向性能具有一致性;动态反向性能优于静态,是由控制棒驱动机构电磁力分布决定的。     

田湾核电站3、4号机组控制棒驱动机构的设计改进研究

分析田湾核电站1、2号机组控制棒驱动机构(CRDM)存在的不足,制定3、4号机组CRDM的设计改进方案。并采用计算和试验方法论证设计改进的可行性,为有效提高3、4号机组CRDM的设备可靠性和核电厂运行的经济指标、增强市场竞争力奠定基础。     

基于PostgreSQL的CRDM数据存档系统

数据存档系统是控制棒驱动机构(Control Rod Drive Mechanism,CRDM)样机控制系统的重要组成部分,主要用于存储控制棒的实时、报警信息及其他设备信息等数据,一方面能够使运行人员对熔盐堆CRDM样机的运行、调试和维修等工况进行分析和处理,另一方面为今后基于数据分析的预警和诊断技术发展积累数据资源。本文基于开源、数据类型和接口丰富、扩展功能强大的关系型数据库Postgre SQL,设计实现了熔盐堆CRDM样机数据存档系统的数据库。为提高数据库的性能并确保安全可靠的存储数据,在数据采集上采用了双机热备技术,同时使用Java语言开发了控制棒棒位检索工具并连接数据存档系统。该系统在熔盐堆CRDM样机中的成功应用证明其是一种先进的、低成本的、稳定的数据存档系统。     

核反应堆控制棒驱动机构动作部件状态检测研究

针对反应堆堆内环境条件下控制棒驱动机构（CRDM）常用状态检测方法难以应用的情况,提出了一种新的通过在线测量线圈电感值进行CRDM动作部件状态检测的方法,通过试验获取了线圈电感值与动作部件状态之间关系,并进行了样机模拟故障状态检测试验。结果表明,该方法可准确实现CRDM动作部件状态检测,不需在反应堆上增设额外仪器设备,实施较为方便。      

磁悬浮式控制棒驱动机构静水转向性能研究

在中国先进研究堆(CARR)调试阶段,发现其控制棒驱动机构在转向过程中存在驱动线圈与控制棒运动不同步的现象。为掌握控制棒驱动机构的转向性能参数,在静水条件下进行了控制棒驱动机构转向性能测试试验。试验表明:驱动线圈与控制棒运动不同步是磁悬浮式控制棒驱动机构的固有特性;棒位、棒速和驱动线圈通电电流大小等因素对静水条件下转向性能影响不大,且四组驱动机构静水条件下转向性能具有一致性。     

Ω焊缝焊接工艺参数的正交试验设计

为了确定核电厂反应堆控制棒驱动机构（CRDM）焊接机焊接工艺参数,应用正交试验设计法进行了Ω焊缝焊接工艺评定试验,用数理统计方法分析了对焊缝质量产生影响的各焊接参数的主次顺序,得到了最优生产条件。     

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。     

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。     

控制棒驱动机构抗震支承装置材料国产化研究

核岛设备控制棒驱动机构(CRDM)抗震支承装置是反应堆堆顶重要的抗震和支承部件,属于安全相关级设备(LS级),其生产制造已经实现国产化,因此实现其结构材料以及焊接材料的国产化至关重要.本文就核岛设备CRDM抗震支承装置母材和焊接材料的国产化设计进行了论述,通过与国外成熟核电厂建设中采用的主体结构材料以及焊接材料在化学成...     

控制棒驱动机构移动衔铁释放临界电流研究

基于控制棒驱动机构(CRDM)移动衔铁释放的工作原理,采用理论和试验相结合的方法给出移动衔铁释放临界电流与电磁吸力的关系。通过排查试验确定影响CRDM移动衔铁释放临界电流超差的多种因素,进而提出一种新的CRDM移动衔铁释放临界电流评价验收准则和改善移动衔铁释放临界电流的建议。     

四川华都核设备制造有限公司

<正>高可靠性的耐高温整体式棒位探测器四川华都核设备制造有限公司是反应堆控制棒驱动机构(CRDM)专业制造商研制生产了适用于多种堆型的控制棒驱动机构,并不断改进和提升CRDM各重要部件的技术性能。其中,对于百万千瓦级压水堆核电厂所采用磁力提升型CRDM中的棒位探测器组件,为提高其可靠性、减少线圈接头数量及其故障隐患、全面提升组件耐高温性能,开发出的高可靠性耐高温整体式棒位探测器,具有如下特点:各项性能指标完全满足设计技术要求,并经过充分验证     

反应堆控制棒驱动机构模拟负载系统的研制

介绍了反应堆控制棒驱动机构(CRDM)模拟负载装置的设计原理和方法,研制出了一种新型的模拟负载系统,用来模拟反应堆棒控系统对控制棒的控制过程。对设计的模拟负载系统进行了功能性试验和性能参数测试,并与实际运行系统进行比较后,发现该系统达到了各项功能控制要求,且性能稳定可靠,模拟负载的电磁线圈散热性能与负载特性良好,各项性能指标达到了设计要求。     

控制棒驱动机构响应时间测试与数据分析

针对控制棒驱动机构（CRDM）机电响应时间快且测试环境存在噪声干扰等问题,搭建了一套集PXI数据采集硬件平台和MATLAB数据分析的快速机电响应时间测试系统,能够实现对高频控制棒棒位实时信号的快速采集。利用滑动平均滤波和分区间拟合方法对棒位位移信号进行滤波和拟合,并利用快速傅里叶变换（FFT）频谱分析法验证去噪效果。结果表明,本套测试系统能被成功应用于钍基熔盐液态堆（TMSR-LF1）第一停堆系统CRDM的机电响应时间测试中,在可行性、可靠性和可用性等方面均满足CRDM机电响应时间测试要求。      

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。