220 kV退役复合绝缘子芯棒整体回收再利用可行性研究

复合绝缘子在输电线路中得到了大规模应用,但早期投运的复合绝缘子开始批量退役,且数量逐年增加,因此,需要有效的回收利用方法来处理退役的复合绝缘子。该文以220 kV退役复合绝缘子芯棒的高压段、中间段和低压段作为研究对象,对比了退役芯棒与新芯棒的物理、热学、电气及力学性能和微观形貌差异,并基于性能评估结果进行推广,探索了退役芯棒的再利用价值和快速性能评估手段。结果表明,退役芯棒的环氧树脂基体含量下降程度保持在1.31%以内,饱和吸湿率小于0.008%;击穿强度基本保持在20 kV/mm以上,水煮6天泄漏电流值保持在50μA以内,具有良好的电气强度和绝缘性能;拉伸、弯曲和剪切强度分别保持在640 MPa、1500MPa和130 MPa以上,力学性能保持较高水平;内部纤维及树脂基体界面粘结性较好,材料孔隙率保持在1%以内,无明显大孔隙出现。总体而言,退役芯棒的整体性能良好,具有较高的回收再利用价值。研究结论对实现退役芯棒的高效回收再利用具有重要的参考价值。

长寿期小型棒控压水堆控制棒方案研究

小型棒控压水堆舍弃了可溶硼,并高度依赖控制棒与可燃毒物棒控制堆芯的反应性。为研究控制棒对堆芯关键性能的影响,本文以核动力破冰船用KLT-40模型为对象,以轴向功率偏移、堆芯寿期、燃料利用率与径向功率峰因子为指标,开展长寿期小型棒控压水堆控制棒布置与动作策略设计分析。首先,基于OpenMC程序开发带棒燃耗程序;其次,比较堆芯带控制棒与无控制棒运行时的堆芯寿期等指标;最后,分析不同动作策略对轴向功率偏移等指标的影响。结果表明:控制棒将堆芯寿期从590 EFPDs(等效满功率天,Effective full power days)延长至650~698 EFPDs;低价值棒组优先动作策略使轴向功率偏移程度由−0.69与+0.80分别下降至−0.29与+0.52。因此,要准确计算长寿期压水堆寿期必须采用带控制棒燃耗计算策略,并且通过合理的动作策略能够有效减小控制棒带来的轴向功率偏移。

热管堆固态堆芯燃料辐照-热-力耦合性能分析

热管冷却反应堆(简称:热管堆)具有高可靠性和固有安全性、体积小、模块化和全固态堆芯等特点。固态堆芯燃料服役过程在高温、强辐照、固态约束多因素作用下堆芯的传热和力学性能受到严重影响,基体接触导致应力与间隙换热都随燃耗加深而发生较大非线性改变,且两者相互影响,因此基体在服役过程中的多物理场耦合的辐照-热-力行为复杂。本文基于有限元多物理场分析软件针对固态堆芯燃料开展辐照-热-力耦合分析,考虑UO2芯块与316不锈钢基体的辐照变形效应以及蠕变效应,并在固态堆芯间隙中引入间隙传热模型,探究固态堆芯寿期内间隙变化特点以及传热和力学耦合作用特性。结果显示:基体与燃料包壳的完全接触会导致芯块温度上升以及基体与包壳蠕变现象加强,燃料棒周围平均热管数量较少会导致附近区域较高的温度和应力分布,且寿期中该区域包壳因燃料棒内压和基体-包壳接触压力具有蠕变失效风险。分析结果表明间隙接触会对热管堆固态堆芯的传热和力学性能造成影响,甚至提高包壳的失效风险。

芯杆齐平度偏差对抽芯铆钉力学性能影响及机理分析

抽芯铆钉广泛应用于航空制造与装配领域,其芯杆断面相对钉套头表面凸出量(芯杆齐平度)有定量规定标准,但芯杆齐平度对于连接结构力学性能的影响并不明确。针对这一问题,开展了不同芯杆齐平度下装配结构的静力学性能及疲劳性能试验,并对结构的装配以及静力学性能进行了仿真验证。通过试验探究发现,芯杆齐平度合格样件剪切力破坏强度平均值为9570.535 N,标准差为107.001 N,芯杆齐平度不合格样件剪切力破坏强度平均值为9532.14 N,标准差为327.261 N,两者标准差差异显著,可见相较于超差试样,合格试样结构稳定性更强;疲劳试验中芯杆齐平度合格样件疲劳循环次数平均值为456770次,芯杆齐平度不合格样件疲劳循环次数平均值为456022.7次,疲劳强度受该方面的影响较小。对抽铆的仿真发现,两种情况下芯杆的绝对干涉量几乎没有区别,该结论解释了为何两组试验的剪切力没有太大区别,并且在仿真过程中发现两者的力–位移曲线几乎没有区别,进一步验证了试验结论。

阀壳类铸钢件防漂芯研究及应用

通过对阀壳类铸钢件典型缺陷的分析,找到造型下芯不稳定、芯骨刚度不足导致砂芯变形或浇注过程砂芯上浮的根本原因,提供一种新型双排芯骨的设计方法,通过砂芯的芯头固定、合箱验箱、反变形量多种措施的结合,解决了阀壳类铸钢件的漂芯问题,从而提高了产品的质量。

轨道交通小长径比复合绝缘子研制

近年来,结构高度与绝缘伞裙外径尺寸比值较小的小长径比复合绝缘子在轨道交通接触轨支撑领域需求较大,该外形特征的复合绝缘子较难满足较高的机电性能要求。本文从原材料选择、结构设计、关键工艺控制方面,提出了提高此类小长径比复合绝缘子机电性能的建议方案,并通过相关试验验证了方案的可行性。

早期股骨头坏死采用改良髓芯减压植骨术结合多孔钽棒材料治疗的可行性分析

目的探讨对早期股骨头坏死(ONFH)患者采用改良髓芯减压植骨术结合多孔钽棒材料治疗的可行性。方法选取2021年1月至2022年10月空军军医大学第一附属医院收治的72例(72髋)早期ONFH患者作为研究对象。采用随机数字表法分为对照组和观察组,各36例。对照组给予常规髓芯减压植骨术治疗,观察组给予改良髓芯减压植骨术结合多孔钽棒材料治疗。对比2组围手术期指标,术前及术后6个月疼痛视觉模拟量表(VAS)评分、Fugl-Meyer平衡量表(FMA)评分、Harris髋关节功能评分,髋关节活动度,临床疗效,以及术后并发症发生情况。结果观察组手术时间、术中出血量、骨折愈合时间短于/少于对照组[(51±17)min比(62±15)min、(103±26)ml比(135±36)ml、(11.5±1.6)周比(13.2±2.6)周],差异均有统计学意义(均P<0.05)。术后6个月观察组VAS评分低于对照组,FMA评分、Harris髋关节功能评分均高于对照组,差异均有统计学意义(均P<0.001)。术后6个月2组髋关节外旋、内旋、外展、内收、后伸、前屈角度均大于术前,且观察组均大于对照组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。观察组临床疗效优良率高于对照组[97.2%(35/36)比80.6%(29/36)],差异有统计学意义(χ^(2)=5.063,P=0.024)。观察组和对照组并发症总发生率差异无统计学意义(P>0.05)。结论改良髓芯减压植骨术结合多孔钽棒材料治疗早期ONFH可行。该方法安全性高且操作简便,能够有效减轻早期ONFH患者髋膝部疼痛,改善髋关节活动度与平衡能力。

基于某娱乐广场工程的抗浮设计分析

以某娱乐广场工程的抗浮设计为例,依据《建筑工程抗浮技术标准JGJ476-2019》及其他现行规范条文,较为深入地对该类工程抗浮设计的思路进行分析探讨。包括水浮力计算、组合系数分项系数确定、抗浮措施的选择、抗浮锚杆的设计等多个内容,可供类似工程参考借鉴。

基于PCA的气冷微型堆堆芯在线监测方法研究

先进微型堆的研发面临仅依靠少量堆外探测器信号实现堆芯在线监测的挑战。本研究提出一种通过主成分分析和堆外探测器空间响应函数进行堆芯功率重构和棒位预测的方法,并在气冷微型堆上初步验证其可行性。研究结果表明,通过核设计程序构建不同工况下堆芯节块功率分布数据库,可以选择少于堆外探测器信号个数的主成分实现堆芯功率分布的降维,且样本恢复精度在2.5%以内;为保证主成分的适用性,应使功率分布数据库包含尽量全面的工况因素;堆外探测器响应函数受其与堆芯节块的相对位置影响显著,轴向探测器响应受前后反射层厚度影响明显,径向探测器响应与全堆燃料组件列均有映射关系;节块级功率重构可基于主成分降维和堆外探测器信号通过最小二乘法实现,重构误差在2.9%以内;轴向芯块级功率重构可基于重构的节块级功率通过多项式拟合实现,最大功率因子拟合误差在0.2%以内;棒位预测可通过构建棒位与功率在主成分上的投影系数之间函数映射模型和非线性最小二乘法拟合实现,棒位预测偏差在0.5 cm以内。该堆芯在线监测方法功率重构、棒位预测精度高,不受堆型和工况限制,可应用在各种先进微堆研发中。

框排架结构梁高空支模施工技术研究

以某生态酿酒项目工程为例,对穿芯棒法用于厂房框排架结构梁施工工艺进行了详细介绍。由于厂房框排架梁支撑架体搭设后,厂房纵向无施工通道,施工机械、泵车及材料运输车辆将无法进入厂房施工作业;在需要留设施工通道位置采用穿芯棒法代替钢管扣件支撑体系进行梁底支模,可在不预留结构的情况下保证施工机械及材料运输车辆的正常通行。

不同结构Terfenol-D棒的高频振动性能研究

为了高效应用Terfenol-D棒,研究了六种结构的棒。利用有限元软件对不同棒的磁芯损耗进行了仿真计算,并对其进行动力学仿真研究。加工了其中三种结构的棒,对棒的输出振幅进行了试验测试。结果表明:外径表面处,未处理棒的磁芯损耗最大;切片处理和切缝处理棒的磁芯损耗均减小,切片处理棒的磁芯损耗小于切缝处理。外径切缝棒整体的损耗最大;径向切割并粘接棒和切片处理棒整体的损耗小于未处理棒和外径切缝棒;两端切片棒整体的损耗大于切片并开槽棒和切片处理棒。未处理棒的谐振频率最高,机械品质因数最大,振幅最小;与未处理棒相比,切片处理棒或切缝处理棒的谐振频率和机械品质因数减小,振幅增大;切片处理棒的谐振频率和机械品质因数小于切缝处理棒,振幅远大于切缝处理棒。

玄武岩纤维增强脂环族改性双酚A环氧树脂的耐盐雾性能

为了提高复合绝缘横担在高温、高湿、高盐等地区的运行可靠性,需要研发具有高耐盐雾性的复合绝缘横担芯棒材料。该研究利用双酚A型环氧树脂(E–51)、脂环族环氧树脂改性双酚A环氧树脂(2021P/E–51)、增韧型二聚酸改性双酚A环氧树脂(EPD–172/E–51)3种树脂体系作为基体树脂,以高耐候性玄武岩纤维作为增强材料,制备了三类芯棒材料(BFRP–E51、BFRP–2021P、BFRP–EPD172),并对比分析了盐雾老化后三类芯棒材料的性能差异。结果表明,盐雾老化28d后BFRP–2021P及BFRP–EPD172的层间剪切性能分别降低至39.77 MPa及37.69 MPa,泄漏电流分别上升至45.70μA及45.53μA,相比于BFRP–E51具备较高的性能稳定性。并且该文通过扫描电镜及红外光谱分析证实了BFRP–2021P及BFRP–EPD172对界面耐盐雾性能的提升是其性能稳定的关键因素。BFRP–2021P及BFRP–EPD172作为复合芯棒材料在高湿高盐的运行环境下具有巨大的应用前景。

不提钻换钻头钻进技术研究与应用

地质钻探施工时起下钻更换钻头,需要占用大量时间,且存在一定的安全隐患,大大影响钻探效率,采用不提钻换钻头钻进技术可以很好地解决这个问题。以S95绳索取心钻杆为使用平台,沿用BH-75钻具基本结构,并针对其存在问题,研制BH-95规格的不提钻换钻头钻具,同时根据BH-95规格钻具的具体结构完善BH-75钻具,提高了BH系列钻具的承压能力和钻具收敛(投送)稳定性,增设了自动除沙机构等。将该技术在江西省宜春市桃地1井(地热井)进行了现场应用,在孔深680.65~704.25 m进行了不提钻换钻头,钻具到位张开成功率100%,岩心采取率达到99.4%,岩心质量好,最大限度减少了起下钻次数,有效预防了起下钻引发的孔内事故。不提钻换钻头钻进技术为深孔地质勘探中钻进强研磨性、“打滑”、软硬频繁交替等地层,提供了及时优化钻头使用方案,降低能源消耗,有效地保护孔壁安全和减轻劳动强度。

基于杆件核心度的输电铁塔健康状态可靠度评价研究

输电铁塔属于由螺栓、杆件等多部件构成的大型复杂体系结构,准确、定量地评价其健康状态始终是输电线路运维的重要方向。本文为解决此类问题,提出了一套基于杆件核心度的输电铁塔健康状态可靠度评价方法。首先,基于现役老旧铁塔状态统计,构建了一套“结构状态荷载响应”式输电铁塔健康状态评价指标体系与评定细则。然后,针对典型铁塔进行ANSYS有限元分析,基于杆件强度极限状态与失稳极限状态,提出了一种输电铁塔杆件核心度分类方法,赋权于各服役杆件。最后,基于系统可靠理论与PNET概率网络算法建立了一套输电铁塔结构健康状态可靠性评估方法,较准确地定量评价输电铁塔健康状态,并选取浙江500 kV阳仪线ZMS5222直线塔进行算例检验。研究结果为输电线路内薄弱铁塔定位及具体薄弱环节确定提供了理论基础,可进一步指导铁塔检修周期、特塔特检等实际铁塔维检困难。

弹顶式内型芯防偏斜注射模设计

针对塑料材质的薄壁形套管注射成型工艺容易发生的典型缺陷问题进行了分析,提出了有别于常规的注射模设计解决这类问题的新方法。介绍了弹顶(弹簧弹力顶杆)机构的工作原理,有效地避免了注射成型时导致的细长型芯偏斜的问题,同时也提出了解决薄壁塑件脱模损伤的方案。

500kV复合绝缘子断裂机理及检测方法

复合绝缘子断裂对输电线路的安全稳定运行构成了严重威胁。结合500 kV复合绝缘子断裂故障,分析了复合绝缘子断裂机理及原因,探讨了红外热像检测及紫外电晕检测技术在复合绝缘子检测中的应用效果。结果表明:在局部强电场和弱酸腐蚀综合作用下,芯棒机械性能降低是复合绝缘子断裂的重要原因;红外热像检测、紫外电晕检测等带电检测手段能有效发现复合绝缘子的缺陷,具有距离远、不接触、准确、实时、快速等优点;为避免复合绝缘子断裂事故,有必要优化复合绝缘子均压环的结构,选择最佳的均压环直径、管径及安装位置,改善复合绝缘子沿面场强及电压分布的不均匀性,抑制复合绝缘子局部区域的电晕放电现象。

高压复合绝缘子用GFRP材料吸湿特性及湿应力分布数值模拟

在我国南方长期高温高湿环境下,外界水分逐渐侵入复合绝缘子芯棒内部,会造成芯棒酥朽劣化甚至会使整支绝缘子断裂,因此准确模拟及分析水分入侵过程对于解决此类问题至关重要。该文仿真计算外界环境温度分别为10℃、20℃和30℃,相对湿度为90%下高压复合绝缘子用玻璃纤维增强环氧树脂(GFRP)材料的瞬态吸湿扩散过程及材料内部的湿应力变化情况。结果显示,水分在GFRP材料内部的扩散过程满足Fick定律,且吸湿扩散率和饱和吸湿率均随环境温度的升高而有所增大;在GFRP材料内部纤维分布密集处和纤维-基体界面处存在较大的湿应力和湿失配应力,且其与吸湿量正相关。当饱和吸湿率在0.008%~0.4%时,材料内部最大湿应力可达到48.07~66.06MPa。进一步研究分析得出,材料内部吸湿和脱湿周期性循环且湿应力水平较高的情况下,易产生微裂纹、微孔洞、纤维-基体界面脱粘开裂等缺陷,并进一步促进材料的吸湿。该文将计算值与已有文献中的试验值进行比较,相对误差在±5%以内,验证了模型的合理性和计算结果的正确性。研究结论对揭示复合绝缘子芯棒酥朽断裂机理、提高复合绝缘子使用寿命具有重要的参考价值。

复合绝缘子护套与芯棒界面粘接性及界面质量检测方法研究

为有效评价复合绝缘子护套与芯棒的界面质量,文中首先提出了一种护套—芯棒压剪试验方法,通过检测护套与芯棒的界面粘接强度对界面粘接性进行评判。对3支运行复合绝缘子不同位置的试样分别进行护套—芯棒压剪试验和解剖试验,结果表明护套—芯棒压剪试验可以有效检测护套与芯棒界面的粘接性。进一步研究护套与芯棒界面质量的检测方法,对水煮后的带护套芯棒试样先后进行改进的水扩散试验和护套—芯棒压剪试验,结果表明界面泄漏电流值和界面粘接强度,可以分别反映护套与芯棒界面的缺陷和粘接性。研究说明结合改进的水扩散试验方法与护套—芯棒压剪试验方法可以对护套与芯棒的界面质量进行有效检测。

超声辅助磨削硬脆材料芯棒直径预测模型

超声辅助磨削是一种套料芯棒加工方法,而硬脆材料在超声辅助磨削加工过程中的去除模式主要为脆性断裂,这将导致加工出的芯棒直径与砂轮内径之间存在尺寸误差。针对上述问题,通过分析超声辅助磨削加工中砂轮表面金刚石磨粒的运动轨迹,运用压痕断裂力学理论建立了超声辅助磨削芯棒的直径预测模型。该模型考虑了脆性材料断裂时产生的侧位裂纹扩展对芯棒直径的影响。通过对K9光学玻璃材料进行超声辅助套料试验对模型进行了标定和验证,接着研究了进给速度和转速对芯棒直径误差的影响规律。通过对比研究发现,模型计算结果与试验结果吻合较好,误差小于5%,验证了模型的有效性。试验结果表明,采用适当的低转速和大进给速度可以有效降低超声辅助磨削芯棒直径的尺寸误差。本文所建模型可为超声辅助磨削套料芯棒的砂轮选择提供理论指导。

深冷处理对制砖模具芯杆组织与性能的影响

为探究深冷处理对制砖模具芯杆使用寿命的影响,采用不同的深冷工艺对制砖模具芯杆(65Mn)进行了深冷处理。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、硬度测试机及摩擦试验机对深冷前后芯杆微观组织结构、硬度与耐磨性进行了观察与测试。结果表明:采用合适的深冷工艺可有效提高芯杆的硬度和耐磨性。其中两次-180℃深冷处理2 h、200℃回火后效果最为明显,芯杆残留奥氏体含量降幅达到24.5%,硬度提高5.7HRC,摩擦因数下降55.2%。深冷过程中板条状马氏体转变为孪晶马氏体,且马氏体和托氏体组织会得到进一步细化,组织中有碳化物析出。