核電電磁分析方案與項(xiàng)目案例

1、核電電磁分析方案與項(xiàng)目案例大綱背景與需求分析基于CRDM/核電用電機(jī)的研究分析方案簡(jiǎn)介應(yīng)用實(shí)例價(jià)值與優(yōu)勢(shì)小結(jié)背景與需求分析背景控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)是核電廠中的重要安全設(shè)備CRDM從外國引進(jìn)，需要對(duì)CRDM進(jìn)行技術(shù)消化吸收，從而具備自主研發(fā)的能力針對(duì)CRDM電磁運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行研究，了解控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)抽出動(dòng)作的工作原理，為進(jìn)一步優(yōu)化驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能奠定基礎(chǔ)CRDM處理高溫高壓下進(jìn)行工作，需要進(jìn)行冷卻散熱，屏蔽電機(jī)就是動(dòng)力源。背景與需求分析需求分析CRDM的技術(shù)消化，針對(duì)各機(jī)構(gòu)動(dòng)作進(jìn)行分析，必須同時(shí)考慮水阻力、摩擦力、彈簧力等負(fù)載力，必須借助CAE軟件進(jìn)行電磁運(yùn)動(dòng)分析?？紤]到CRD

2、M的國產(chǎn)化需求，對(duì)CRDM的運(yùn)動(dòng)原理分析之后，需要建立相應(yīng)的仿真平臺(tái)，在該平臺(tái)基礎(chǔ)上，可以針對(duì)新的設(shè)計(jì)需求，設(shè)計(jì)出國產(chǎn)化的CRDM系統(tǒng)核電冷卻、安全方面，會(huì)使用到核電特種電機(jī)，排熱泵用電機(jī)、防爆電機(jī)、屏蔽電機(jī)等，這類電機(jī)都處于苛刻的環(huán)境下工作，需要進(jìn)行精確的電磁分析，確保安全裕度。大綱背景與需求分析基于CRDM/核電用電機(jī)的研究分析方案簡(jiǎn)介應(yīng)用實(shí)例價(jià)值與優(yōu)勢(shì)小結(jié)基于CRDM的研究分析方案簡(jiǎn)介CRDM原理分析仿真分析不同激勵(lì)下的CRDM各部件運(yùn)動(dòng)情況，分析運(yùn)動(dòng)的印象因素理想電流實(shí)際電流實(shí)際電壓模擬CRDM運(yùn)行的物理?xiàng)l件水阻力分析。CRDM各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在封閉空間內(nèi)受到的水阻力CRDM控制仿真。建立C

3、RDM的Simulink數(shù)字模型，利用MagNet和Simulink聯(lián)合仿真，實(shí)現(xiàn)CRDM運(yùn)動(dòng)與控制耦合仿真建立CRDM自主設(shè)計(jì)開發(fā)能力以CRDM實(shí)際的電路圖為原型，建立實(shí)際的控制模型在上述基礎(chǔ)上，仿真分析CRDM各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況建立CRDM仿真平臺(tái)，在該平臺(tái)基礎(chǔ)上，自主設(shè)計(jì)CRDM基于核電用電機(jī)的研究分析方案簡(jiǎn)介核能裝置和核能發(fā)電設(shè)備反應(yīng)堆冷卻劑循環(huán)用主泵電機(jī)機(jī)組裝在安全殼內(nèi)，用于驅(qū)動(dòng)由反應(yīng)堆、主管道、蒸汽發(fā)生器所組成的密封系統(tǒng)中的冷卻劑進(jìn)行循環(huán)。主泵電機(jī)組必須保證在現(xiàn)場(chǎng)無人監(jiān)督的情況下，長(zhǎng)期、連續(xù)、安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行磁路法初步設(shè)計(jì)初始方案性能分析依照設(shè)計(jì)目標(biāo)性能改進(jìn)溫度分析考慮工藝改進(jìn)電

4、機(jī)性能分析電機(jī)性能詳細(xì)分析，出工程圖噪聲分析結(jié)構(gòu)分析流體系統(tǒng)溫升分析大綱背景與需求分析基于CRDM/核電用電機(jī)的研究分析方案簡(jiǎn)介應(yīng)用實(shí)例價(jià)值與優(yōu)勢(shì)小結(jié)全頻段電磁特性分析方案簡(jiǎn)介綜合解決方案Infolytica 電磁熱系統(tǒng)解決方案MagNetOptiNetThermNetElecNet磁場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)溫度場(chǎng)電場(chǎng)MotorSolve通用分析模塊專業(yè)電機(jī)設(shè)計(jì)Infolytica軟件基本介紹Infolytica軟件使用場(chǎng)合：電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)變壓器高壓電器電磁閥、核控制棒磁懸浮電磁彈射永磁和電磁鐵電磁制動(dòng)器渦流無損檢測(cè)超導(dǎo)體揚(yáng)聲器感應(yīng)加熱、電磁爐絕緣套管避雷針船磁Infolytica客戶（全球）ABB、 Bl

5、ack & Decker、 Danaher Motion、 Emerson、General Electric、 General Motors R&D、 Hamilton Sundstrand、 Harman Becker Automotive Systems、 Hewlett Packard、 Satcon、 Siemens、 GE (China) R&D Center、 Mitsubishi、 NTT、Okuma、 Seiko、 Sony、 Toshiba、 Weidmann、 American University of Beirut、 Anna University, Power Ele

6、ctronics and Drives Division, SEEE、 Arizona State University、 Ecole Polytechnique de Montreal、 Edith Cowan University、ETS - Ecole de Technologie Superieure、ETS - Ecole de Technologie Superieure, Electrical Engineering Dept、Faculty of Maritime Sciences Kobe University 、Florida International Universit

7、y、Georgia Institute of Technology、Georgia Tech Research Institute、Government College of Engineering, Aurangabad、Government College of Engineering, Pune、Hangzhou Institute of Electronic Engineering、HanNam University、Hosei University, Dept. of Mechanical Engineering、Indiana University - Cyclotron Faci

8、lity (IUCF)、Instituto de Energia Electrica - Univ. Nac. De San Juan、ISSP, University of Tokyo、Katholieke Universiteit Leuven、Keio University 、Kyungpook National University、LNLS (Laoratorio Nacioanl de Luz Sincrotron) - Associacao Brasileira de Technologia de Luz Sincrotron -、Massachusetts Institute

9、of Technology (MIT)、McGill University、McMaster University, Dept. Electrical & Computer Engineering、Michigan Tech University、Nagaoka University of Technology、Nagaoka University of Technology - Central Machine Shop、National Aerospace Lab ( University of Tokyo)、National Institute for Materials Science,

10、 International Center for Young Scientists、Naval Post Graduate School、Nirma Institute of Technology、NY State Psychiatric Institute / Columbia University、Oak Ridge National Laboratory、Osaka Electro Communication University - Dept. of Electro-Mechanics、Osaka Institute of Technology、Osaka Prefecture Un

11、iversity、Queens University, Dept. of Physics、S.R.M. Engineering College、Shahid Beheshti University、Shibaura Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering、Sona College of Technology、Sri Venkateswara College of Engineering、Suzuka National College of Techology、Tampere University of Technolog

12、y、Technical University Gdansk、Technical University of Cluj-Napoca、Technical University of Lodz、Tokyo University of Marine Science & Technology、UC Berkeley Space Sciences Laboratory (see Quantum Applied Science Quasar)、University of Alberta - Dept Electrical & Computer Eng、University of British Colum

13、bia、University of Calgary, Department of Physics、University of Canterbury - New Zealand、University of Cincinnati、University of Colorado at Denver、University of Electro-Communications、University of Kentucky、University of Massachusetts, 37 Years Experience電機(jī)案例分享 汽輪發(fā)電機(jī) 永磁電機(jī) 球形電機(jī) 開關(guān)磁阻電機(jī) 感應(yīng)電機(jī) 爪極電機(jī)高壓電器案例分

14、享 換流變壓器 變壓器引出線 整流變壓器 變壓器 GSU變壓器箱體熱仿真核電特種電機(jī)多自由度運(yùn)動(dòng)與電磁特性分析案例核電特種電機(jī)多自由度運(yùn)動(dòng)與電磁特性分析案例核主泵是核電站中一回路的重要組成部分，它的功能是驅(qū)動(dòng)核島內(nèi)高放射性高溫高壓水循環(huán)，將反應(yīng)堆芯核裂變產(chǎn)生的熱能傳遞給蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。以AP1000主泵為例，由泵和屏蔽電機(jī)組成。主泵屏蔽電機(jī)的組成：定子轉(zhuǎn)子軸承 兩個(gè)徑向軸承和一個(gè)雙向推力軸承，都在電機(jī)一側(cè)，推力軸承承擔(dān)全部載荷。推力軸承負(fù)荷條件不佳的情況下，會(huì)存在多自由運(yùn)動(dòng)問題。飛輪 加載飛輪實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，飛輪質(zhì)量大且隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，存在多自由度振動(dòng)問題電機(jī)冷卻系統(tǒng)AP100

15、0主泵電機(jī)多自由度運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用Infolytica軟件具備多運(yùn)動(dòng)部件多自由度求解功能。MagNet軟件3D瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)求解器，來模擬列車在通電狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)狀況。載有有效載荷的列車具有六個(gè)自由度，這樣，列車就能夠自由地進(jìn)行沿三個(gè)軸線的旋轉(zhuǎn)（顛簸、偏離和翻滾）和沿三個(gè)軸線的直線運(yùn)動(dòng)（左右，上下和前后）磁懸浮軌道的六個(gè)自由度隨時(shí)間變化的曲線 (采用3D瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)求解器）本例為對(duì)采用“Magnetic River”概念的磁懸浮系統(tǒng)的一種模型的仿真；這種模型基于由渦流不斷產(chǎn)生的排斥力。模型用同一組線圈既產(chǎn)生懸浮力又產(chǎn)生推進(jìn)力。本例中線圈結(jié)構(gòu)類似于NASA飛船發(fā)射器系統(tǒng)磁懸浮原型中采用的結(jié)構(gòu)。 多自由度運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用

16、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電磁特性分析方案及項(xiàng)目案例CRDM運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目成果和價(jià)值方法背景和目標(biāo)對(duì)CRDM電磁運(yùn)動(dòng)過程仿真技術(shù)進(jìn)行研究，了解控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)抽出動(dòng)作的工作原理，為進(jìn)一步優(yōu)化驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能奠定基礎(chǔ)利用MagNet軟件建立CRDM電磁模型，該模型考慮考慮重力、水阻力、彈簧力和電磁力的綜合作用，通過電磁仿真模擬提升、落棒、吸合、保持、斷電釋放等過程實(shí)現(xiàn)了CRDM全動(dòng)作仿真，深入解析CRDM運(yùn)動(dòng)原理和動(dòng)作建立CRDM有限元分析仿真平臺(tái)，為后續(xù)優(yōu)化和新設(shè)計(jì)提供幫助。CRDM運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目CRDM運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目整體分析流程第一階段工作內(nèi)容第一階段工作目標(biāo)對(duì)CRDM電磁運(yùn)動(dòng)過程仿真技術(shù)進(jìn)行研究，在MagN

17、et電磁分析軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)專用程序模塊，實(shí)現(xiàn)CRDM在理想電流驅(qū)動(dòng)模式下步躍動(dòng)作全過程電磁運(yùn)動(dòng)仿真。第二階段工作內(nèi)容第二階段工作目標(biāo)對(duì)CRDM電磁運(yùn)動(dòng)過程仿真技術(shù)進(jìn)行研究，在MagNet電磁分析軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)專用程序模塊，實(shí)現(xiàn)CRDM在實(shí)際電流驅(qū)動(dòng)模式下步躍動(dòng)作全過程電磁運(yùn)動(dòng)仿真，數(shù)值模擬運(yùn)動(dòng)體聯(lián)鎖狀態(tài)和載荷轉(zhuǎn)移過程。第三階段工作內(nèi)容第三階段工作目標(biāo)對(duì)CRDM電磁運(yùn)動(dòng)過程仿真技術(shù)進(jìn)行研究，在MagNet電磁分析軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)專用程序模塊，實(shí)現(xiàn)CRDM在電壓驅(qū)動(dòng)模式下電磁運(yùn)動(dòng)仿真,通電線圈互感作用及對(duì)機(jī)構(gòu)的影響仿真，并開發(fā)于Simulink電路仿真模型的接口。第四階段工作內(nèi)容建立CRDM仿

18、真分析平臺(tái)1. 電磁場(chǎng)有限元分析軟件MagNet能夠準(zhǔn)確計(jì)算CRDM結(jié)構(gòu)中的電磁場(chǎng)分布，同時(shí)能對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)體的分步運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬仿真，完成運(yùn)動(dòng)體的連續(xù)動(dòng)作分析2. 為新設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)；管理全運(yùn)動(dòng)周期仿真計(jì)算產(chǎn)生的模型，處理機(jī)構(gòu)動(dòng)作（電磁力、位移、速度等）的數(shù)據(jù)、圖形、周期動(dòng)畫等3. 時(shí)序優(yōu)化改進(jìn)；建立參數(shù)化模型，隨時(shí)修改不同參數(shù)，查閱不同參數(shù)對(duì)于CRDM各機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間的影響，提供多種設(shè)計(jì)方案；4. 提升院工程師對(duì)MagNet底層接口開發(fā)能力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜計(jì)算任務(wù)控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)-控制系統(tǒng)聯(lián)合分析方案及項(xiàng)目案例CRDM控制項(xiàng)目成果和價(jià)值方法背景和目標(biāo)建立考慮水阻力的CRDM運(yùn)動(dòng)與控制聯(lián)合仿真系統(tǒng)完成控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)與控制電路的聯(lián)合仿真控制棒控制系統(tǒng)控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電流控制利用流體軟件分析CRDM各機(jī)構(gòu)部件在近似封閉空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的水阻力利用電磁軟件MagNet和系統(tǒng)控制軟件Simulink實(shí)現(xiàn)CRDM運(yùn)動(dòng)控制仿真利用VB編程，建立CR