核電電磁分析方案與項目案例

1、核電電磁分析方案與項目案例大綱背景與需求分析基于CRDM/核電用電機的研究分析方案簡介應用實例價值與優(yōu)勢小結背景與需求分析背景控制棒驅(qū)動機構(CRDM)是核電廠中的重要安全設備CRDM從外國引進，需要對CRDM進行技術消化吸收，從而具備自主研發(fā)的能力針對CRDM電磁運動過程進行研究，了解控制棒驅(qū)動機構抽出動作的工作原理，為進一步優(yōu)化驅(qū)動機構的控制和驅(qū)動機構的性能奠定基礎CRDM處理高溫高壓下進行工作，需要進行冷卻散熱，屏蔽電機就是動力源。背景與需求分析需求分析CRDM的技術消化，針對各機構動作進行分析，必須同時考慮水阻力、摩擦力、彈簧力等負載力，必須借助CAE軟件進行電磁運動分析?？紤]到CRD

2、M的國產(chǎn)化需求，對CRDM的運動原理分析之后，需要建立相應的仿真平臺，在該平臺基礎上，可以針對新的設計需求，設計出國產(chǎn)化的CRDM系統(tǒng)核電冷卻、安全方面，會使用到核電特種電機，排熱泵用電機、防爆電機、屏蔽電機等，這類電機都處于苛刻的環(huán)境下工作，需要進行精確的電磁分析，確保安全裕度。大綱背景與需求分析基于CRDM/核電用電機的研究分析方案簡介應用實例價值與優(yōu)勢小結基于CRDM的研究分析方案簡介CRDM原理分析仿真分析不同激勵下的CRDM各部件運動情況，分析運動的印象因素理想電流實際電流實際電壓模擬CRDM運行的物理條件水阻力分析。CRDM各運動機構在封閉空間內(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，實現(xiàn)CRDM運動與控制耦合仿真建立CRDM自主設計開發(fā)能力以CRDM實際的電路圖為原型，建立實際的控制模型在上述基礎上，仿真分析CRDM各機構運動情況建立CRDM仿真平臺，在該平臺基礎上，自主設計CRDM基于核電用電機的研究分析方案簡介核能裝置和核能發(fā)電設備反應堆冷卻劑循環(huán)用主泵電機機組裝在安全殼內(nèi)，用于驅(qū)動由反應堆、主管道、蒸汽發(fā)生器所組成的密封系統(tǒng)中的冷卻劑進行循環(huán)。主泵電機組必須保證在現(xiàn)場無人監(jiān)督的情況下，長期、連續(xù)、安全、可靠、穩(wěn)定的運行磁路法初步設計初始方案性能分析依照設計目標性能改進溫度分析考慮工藝改進電

4、機性能分析電機性能詳細分析，出工程圖噪聲分析結構分析流體系統(tǒng)溫升分析大綱背景與需求分析基于CRDM/核電用電機的研究分析方案簡介應用實例價值與優(yōu)勢小結全頻段電磁特性分析方案簡介綜合解決方案Infolytica 電磁熱系統(tǒng)解決方案MagNetOptiNetThermNetElecNet磁場優(yōu)化設計溫度場電場MotorSolve通用分析模塊專業(yè)電機設計Infolytica軟件基本介紹Infolytica軟件使用場合：電動機、發(fā)電機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器渦流無損檢測超導體揚聲器感應加熱、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電機案例分享 汽輪發(fā)電機 永磁電機 球形電機 開關磁阻電機 感應電機 爪極電機高壓電器案例分

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多自由度運動與電磁特性分析案例核電特種電機多自由度運動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)動核島內(nèi)高放射性高溫高壓水循環(huán)，將反應堆芯核裂變產(chǎn)生的熱能傳遞給蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，推動汽輪機發(fā)電。以AP1000主泵為例，由泵和屏蔽電機組成。主泵屏蔽電機的組成：定子轉子軸承 兩個徑向軸承和一個雙向推力軸承，都在電機一側，推力軸承承擔全部載荷。推力軸承負荷條件不佳的情況下，會存在多自由運動問題。飛輪 加載飛輪實現(xiàn)高轉動慣量，飛輪質(zhì)量大且隨轉子旋轉，存在多自由度振動問題電機冷卻系統(tǒng)AP100

15、0主泵電機多自由度運動的應用Infolytica軟件具備多運動部件多自由度求解功能。MagNet軟件3D瞬態(tài)運動求解器，來模擬列車在通電狀態(tài)下的運動狀況。載有有效載荷的列車具有六個自由度，這樣，列車就能夠自由地進行沿三個軸線的旋轉（顛簸、偏離和翻滾）和沿三個軸線的直線運動（左右，上下和前后）磁懸浮軌道的六個自由度隨時間變化的曲線 (采用3D瞬態(tài)運動求解器）本例為對采用“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)生推進力。本例中線圈結構類似于NASA飛船發(fā)射器系統(tǒng)磁懸浮原型中采用的結構。 多自由度運動的應用

16、控制棒驅(qū)動機構電磁特性分析方案及項目案例CRDM運動項目成果和價值方法背景和目標對CRDM電磁運動過程仿真技術進行研究，了解控制棒驅(qū)動機構抽出動作的工作原理，為進一步優(yōu)化驅(qū)動機構的控制和驅(qū)動機構的性能奠定基礎利用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、斷電釋放等過程實現(xiàn)了CRDM全動作仿真，深入解析CRDM運動原理和動作建立CRDM有限元分析仿真平臺，為后續(xù)優(yōu)化和新設計提供幫助。CRDM運動項目CRDM運動項目整體分析流程第一階段工作內(nèi)容第一階段工作目標對CRDM電磁運動過程仿真技術進行研究，在MagN

17、et電磁分析軟件的基礎上開發(fā)專用程序模塊，實現(xiàn)CRDM在理想電流驅(qū)動模式下步躍動作全過程電磁運動仿真。第二階段工作內(nèi)容第二階段工作目標對CRDM電磁運動過程仿真技術進行研究，在MagNet電磁分析軟件的基礎上開發(fā)專用程序模塊，實現(xiàn)CRDM在實際電流驅(qū)動模式下步躍動作全過程電磁運動仿真，數(shù)值模擬運動體聯(lián)鎖狀態(tài)和載荷轉移過程。第三階段工作內(nèi)容第三階段工作目標對CRDM電磁運動過程仿真技術進行研究，在MagNet電磁分析軟件的基礎上開發(fā)專用程序模塊，實現(xiàn)CRDM在電壓驅(qū)動模式下電磁運動仿真,通電線圈互感作用及對機構的影響仿真，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1. 電磁場有限元分析軟件MagNet能夠準確計算CRDM結構中的電磁場分布，同時能對機構運動體的分步運動進行模擬仿真，完成運動體的連續(xù)動作分析2. 為新設計提供理論依據(jù)；管理全運動周期仿真計算產(chǎn)生的模型，處理機構動作（電磁力、位移、速度等）的數(shù)據(jù)、圖形、周期動畫等3. 時序優(yōu)化改進；建立參數(shù)化模型，隨時修改不同參數(shù)，查閱不同參數(shù)對于CRDM各機構動作時間的影響，提供多種設計方案；4. 提升院工程師對MagNet底層接口開發(fā)能力，實現(xiàn)復雜計算任務控制棒驅(qū)動機構-控制系統(tǒng)聯(lián)合分析方案及項目案例CRDM控制項目成果和價值方法背景和目標建立考慮水阻力的CRDM運動與控制聯(lián)合仿真系統(tǒng)完成控制棒驅(qū)動機構的機械運動與控制電路的聯(lián)合仿真控制棒控制系統(tǒng)控制棒驅(qū)動機構電流控制利用流體軟件分析CRDM各機構部件在近似封閉空間內(nèi)運動時所受到的水阻力利用電磁軟件MagNet和系統(tǒng)控制軟件Simulink實現(xiàn)CRDM運動控制仿真利用VB編程，建立CR