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。

控制棒水压驱动系统水压缸参数特性分析

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。水压缸属于该项技术的关键部件,水压缸的性能直接影响控制棒水压驱动技术的运行性能。本文建立了水压缸理论模型并进行了实验验证,对影响水压缸运行的主要参数进行了参数特性分析。计算结果表明,泵扬程、管道长度及直径、弹簧系数、外界载荷、密封环泄漏通道宽度,直接影响水压缸内套运动时间和水压缸内套运动到终点的瞬间冲击能量。其中,泵扬程、管道长度和管道直径对水压缸运动影响较大。本文结果为水压缸和驱动机构的驱动力优化奠定了分析基础。

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。

控制棒水压驱动系统落棒减速性能实验研究

控制棒水压驱动系统是清华大学为低温核供热堆发明的新型的内置式控制棒驱动技术,控制棒水力减速部件是水压驱动系统的关键部件之一,通过其对控制棒落棒过程进行减速,在保证落棒时间的前提下,降低控制棒快速落棒过程的冲击力。分析了水力减速部件组成和工作原理,确定了水力减速箱侧壁开孔方案,完成了不同开孔方案工况下控制棒水压驱动系统冷态落棒减速性能实验,在实验结果的基础上对比和分析了不同方案下的落棒减速机理和落棒过程特征参数随开孔方案的变化规律。分析结果表明:随开孔面积的增大,落棒时间逐渐减小,落棒峰值速度逐渐增大。在开孔面积大于0.004 m^2时,随开孔面积的增大,落棒峰值速度增大过程趋于平缓,落棒稳定速度和落棒延迟时间变化不大,控制棒触碰碟簧速度缓慢增大。实验研究成果为控制棒水压驱动系统落棒减速部件的理论建模和设计优化提供了基础。

控制棒水压驱动系统落棒减速部件三维流场分析

控制棒水压驱动系统是清华大学为低温核供热堆研制的新型内置式控制棒驱动技术,控制棒水力减速部件是水压驱动系统的关键部件之一,在保证落棒时间的前提下,通过其对落棒过程进行减速,降低控制棒快速落棒过程的冲击力,避免控制棒十字翼的变形和损坏。本文分析了控制棒水压驱动系统落棒减速机理,利用CFD软件FLUENT对驱动系统水力减速箱流道进行了三维流场数值分析,并分析了对应不同落棒位置水力减速箱流道在不同边界条件下的流场分布特性。在流场分析结果的基础上计算得到了水力减速箱侧壁孔流道和底部缓冲腔流道流量系数随落棒位移的变化,将该结果与驱动系统落棒减速理论模型联立,获得了控制棒落棒位移曲线,理论计算结果同冷态落棒性能实验结果符合得很好,从而验证了流场分析结果的正确性,在此基础上分析了落棒过程减速箱内外差压和落棒速度与水力减速箱流量系数的关系,为控制棒水压驱动系统落棒减速部件的设计和优化提供了指导。

控制棒水压驱动系统水压缸升压过程机理

就控制棒水压驱动系统(CRHDS)运行过程中所出现的工况,利用流体力学理论方式研究分析了水压缸步进过程。首先建立了水压缸升压理论模型,对水压缸升压过程进行了分析;其次,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:在升压过程中,当内套停止运动后,缸内压力出现拐点;内套位移增加,速度逐步减小;由于缸内压力增加,缸内和缸外的压差增大,密封环泄漏流速增大。缸内压力模型能够提供各个所需的物理量,为水压缸和驱动机构运动机理分析提供了理论基础。

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。

控制棒水压驱动系统步降过程瞬变流特性分析

控制棒水压驱动系统(CRHDS)是一种新型的内置式控制棒驱动技术,主要应用于如NHR200低温供热堆等一体化堆。CRHDS在工作过程中会产生水击现象,导致驱动系统回路和设备振动,干扰仪表工作,需要通过试验和理论模型研究对瞬变流动过程进行分析。该文完成了CRHDS瞬变流动特性试验,分析了步降过程机理;在此基础上建立了驱动系统步降过程瞬变流模型,发现模型计算结果与试验结果符合度较好。进一步将模型应用于热态变驱动压力工况下,结果表明:步降过程中包含1次水击过程,压力衰减速度较快;随着驱动压力的增大,步降前时间逐渐增大,步降时间逐渐减小,步降平均速度和压力波动幅值逐渐增大。该文研究成果可为CRHDS减振设计和运行监测提供依据。

高压水压轴向柱塞泵特性试验

为了开展水压轴向柱塞泵研究,研制了高压水驱动系统试验台.该试验台能完成水压泵、马达和阀的性能试验以及水压缸的同步试验.用该试验台对某排量为25.3mL/min的高压水压轴向柱塞泵进行了动静特性和吸水能力试验.试验结果表明,该水压轴向柱塞泵的响应速度为1.1ms,但在转速低于1000r/min时随着压力的提高容积效率下降明显.减小泄漏是提高水压泵性能的关键.

水压缸密封性能实验研究

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拥有自主知识产权的一项新型发明专利技术。作为该系统的核心部件,水压缸密封特性会直接影响整套系统的运行性能。通过搭建密封测试实验装置,获得了常温下水压缸的启动压力和不同内外压差下的泄漏量等反映密封性能的数据。实验结果表明,采用3个密封环的水压缸的密封性能完全达到控制棒水压驱动技术的要求;水压缸的泄漏量在恒定的内外压差下总体保持稳定,并随水压缸的内外压差基本呈线性关系。实验结果为水压缸运动模型的建立提供了实验依据,为控制棒水压驱动技术的进一步设计和优化提供了基础。

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。

直动电磁阀结构变化对电磁场特性的敏感性分析

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ANSYS电磁场分析软件,变化输入电流,对直动电磁阀的8种设计结构进行了电磁场特性分析,并予以实验验证。分析结果表明:在电流增大情况下,电磁力增加,且平角铁芯吸合面电磁阀的电磁力增加较快;铁芯之间的环形密封结构对不同吸合面的电磁阀有不同的效果;分段导磁材料结构对电磁力增幅有较大的促进作用。

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。

控制棒电磁阀阀头温度场特性数值研究

水压驱动控制棒是一种全新的核反应堆控制技术,直动电磁阀是其关键部件.电磁阀的性能直接影响控制棒水压驱动系统的稳定运行.运用ANSYS电磁场分析软件研究直动电磁阀阀头在不同输入电流的工况下温度场的特性.结果表明,当电流增大时,阀头温度升高;阀头中心温度高于边缘温度,中心最高温度低于阀头破坏温度;内壁温度高于外壁温度,其中内壁中心温度为最高壁温;计算结果与实验数据的对比说明,该数值计算分析有较高的准确性.

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。

组合阀流动阻力实验研究与数值模拟

组合阀流动阻力是控制棒水压驱动系统设计的关键参数之一。对改进后的新阀进行实验研究,获得了各流道差压、流量、阻力系数和流量系数等关键数据。利用计算流体动力学软件CFX进行数值模拟,分析了雷诺数Re对流动阻力的影响。在此基础上,拟合得到了阻力系数的经验公式,为驱动系统优化设计和理论分析提供了实验基础和理论依据。

组合阀流动阻力数值实验

组合阀的流动阻力是控制棒水压驱动系统设计的关键参数之一。利用计算流体力学软件CFX—5.6对组合阀进行数值模拟实验和三维流场计算,得到在不同差压下所对应的稳定流量,进而算出各流道阻力系数。通过比较流动阻力的计算结果,证实9阀的工作性能比6阀得到了提高。利用后处理工具分析9阀流道的流速、压力等流场分布特性,指出阻力损失的主要部分位于来水—侧壁—阀芯区这一段,并提出进一步的结构优化改进意见。

Analysis of nonlinearities and effects in direct drive electro-hydraulic position servo system

The direct drive electro-hydraulic servo system is a new approach hydraulic system. It is much smaller and easier controlled than traditional systems and is a perfect energy saver. This paper will briefly introduce the popular nonlinearities in the electro-hydraulic system and analyse the effect of nonlinearities in direct drive electro-hydraulic position servo system by means of simulation research. Some valuable conclusions are given.