EAST装置2 kW/4.5 K氦制冷机透平膨胀机的测试

EAST装置于2006年成功进行工程调试和物理实验,全部超导磁体均已冷却到液氦温度,并获得了第一次等离子体.低温系统共有4台俄制氦透平膨胀机,通过气体绝热膨胀来获得低温.实验表明4台透平的设计满足EAST装置对冷量的需求,透平效率略低于设计值,流量比设计值大.介绍了EAST低温系统中4台透平膨胀机的设计参数、启动过程和运行,并对透平膨胀机在运行过程中的性能参数进行测试和分析.     

低温氦透平膨胀机转子临界转速求解

针对EAST低温氦透平膨胀机开启问题,对传统Riccati传递矩阵法进行了改进,利用Matlab强大的矩阵计算能力,结合PRO/E和CAD软件,综合考虑了影响转子临界转速的各种因素,编写出了高精度的计算程序,分析了EAST启动透平膨胀机B过程中转速随阀门开度和叶轮进口压力的变化曲线和实验数据,计算得出了透平膨胀机B转子的临界转速,为后来试验开启透平膨胀机和进行氦透平转子稳定性研究提供了理论依据。     

周期性冲击对大型超导核聚变低温系统氦透平膨胀机影响研究

超导核聚变装置磁体会因"交流损耗"而产生大量的热,迫使磁体内通道压力升高,导致与之直接相连的氦透平膨胀机的运行稳定性与运行效率受到严重影响,从而影响超导核聚变实验。详细分析超导核聚变装置用低温氦透平膨胀机受周期性冲击的机理与不可回避性,并用提高氦透平膨胀机本身性能、改善制动调节与氦透平膨胀机出口压力调节的反馈控制思想,得出一些提高氦透平膨胀机稳定性、降低冲击的方法。高效气体轴承与优化的转子结构可以有效提高氦透平膨胀机本身的抗干扰能力;快速响应制动功率,使之与负载匹配,可有效改善外界干扰程度;氦透平膨胀机出口压力快速调节,可降低氦透平膨胀机进出口参数,降低影响。     

氦透平膨胀机制动风机机理分析与控制方案

根据氦透平膨胀机的结构,引入欧拉公式的假设,重点分析了制动端的工作机理,并对实际情况加以修正,最终得出制动功率与转速、流量等的关系.为保证透平安全运行,提出了两种放喘振的控制方法.根据制动端的机理分析,提出了两种相应的透平转速控制方案,详细阐述了两种控制方案的机理,并给出了PID控制流程图,最后,简单地给出了入口阀的调节方法.     

空气循环制冷机的有用能分析及优化

对一种空气制冷循环流程进行了计算分析,发现透平膨胀机的效率对系统制冷系数影响最大。结合实验数据,对相应的空气制冷机进行了有用能分析,找出了造成有用能损失的主要部件,损失最大发生在增压式透平膨胀机处,其有用能损失占总损失的44.5%,并提出了相应的优化措施。     

低温氦透平膨胀机静压气体径向轴承的改进设计

针对超导托卡马克(Experimental advanced superconducting Tokamak, EAST)氦制冷机中的低温氦透平膨胀机运行不稳定性问题,从雷诺方程出发,推导出可以一次性计算得到静压气体轴承4个性能参数的计算程序:承载能力、刚度系数、气体消耗量和摩擦功耗.做出承载能力和气体消耗量随小孔直径和随半径间隙的变化曲线.在现有条件下提出改进氦透平膨胀机的设计方法,试验结果表明,此方法能有效改善氦透平膨胀机的稳定性,该研究成果是下一步整体改进EAST低温氦透平膨胀机重要理论的前提.     

超声速流下多供气空圆盘静压止推气体轴承性能分析

应用Fluent软件对多供气节流小孔盘静压止推气体轴承进行三维流场的模拟计算,分析供气小孔数、气膜间隙和供气压力对圆盘静压止推气体轴承性能的影响,并和Reynolds方程解的结果进行比较,分析气膜内发生超音速流和不发生超音速时气膜内的压力分布和马赫数情况.结果表明,应用Fluent数值模拟可以很方便地处理节流小孔进入到气膜内区域的复杂流场流动;增加供气孔数、减小气膜间隙和降低供气压力能够避免多供气孔静压止推气体轴承气膜内发生超音速.     

氦透平膨胀机特性分析及转速控制方法

介绍了透平的几个重要特性:效率、特性比、制动方式以及制冷量的调节,并分析了各个特性的特点和意义。结合理论,给出了4种氦透平膨胀机的转速控制方法,详细说明了转速设定值的计算方法、计算流程及参数确定的方法,并分析说明了其优缺点。最后总结对比分析了几种方法在控制过程中设定值、控制器、执行机构上的差异,为实现氦透平膨胀机的PLC控制提供参考。     

氦透平膨胀机膨胀端机理与控制分析

为实现氦透平膨胀机的自动控制,据透平膨胀端的结构,从控制的角度,采用一元稳定流动理论来简化模型,分析了氦气经过喷嘴、工作叶轮和扩压器的机理,得到了压力与流量、流速等的关系。据此引出两个透平的主控变量:透平转速和入口阀开度,详细阐述了一种透平转速设定值的计算方法,列举了几个影响因子及其确定方法,并给出了转速设定值预处理的流出图。最后针对入口阀提出了一种基于转速和影响因子的控制方法。     

EAST低温系统俄制氦透平膨胀机维修改进与测试

EAST氦低温系统是EAST( Experimental Advanced Super-conducting Tokamak)先进超导托卡马克实验装置重要子系统之一,4台不同进口参数的氦透平膨胀机又是EAST氦低温系统的核心部件,4种类型的氦透平膨胀机全是俄罗斯进口的氦透平膨胀机,其启动过程稳定差,易损坏.主要对俄制损...