反应堆控制棒驱动机构抱紧装置电磁特性研究
                               于天达，杨方亮，陈西南，杨晓晨，唐向东，邓〓强
                 (中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，四川 成都〓610041)
    控制棒驱动机构（CRDM）是核反应堆中的重要设备之一，抱紧装置是CRDM实现运动类型转换的关键部件，其电磁性能直接影响CRDM的运动特性。为更好地分析CRDM的运动特性，提升CRDM关键部件的设计分析精度，利用ANSOFT有限元分析软件，通过理论分析和仿真计算相结合的方法，对抱紧装置的单边磁拉力、轴向电磁力和瞬态动作过程等电磁特性进行了研究，并通过试验测试的方法对计算分析结果的准确性进行了验证。试验结果表明，计算分析方法准确度可达90%。通过研究，获得了有、无偏心两种情况下抱紧装置的动作时程及CRDM运行过程中抱紧装置的受力状态，全面了解了抱紧装置的电磁特性，提升了CRDM整体设计水平。

    控制棒驱动机构（CRDM）是核反应堆的重要设备之一，它能够带动或保持控制棒组件从而实现反应堆的功率调节、正常停堆和事故停堆等。控制棒驱动机构的抱紧装置是将CRDM中运动进行类型转换的关键部件，其电磁性能直接影响CRDM的运动特性。在以往的科研项目中，均是通过解析计算的方式对该部件进行设计分析，由于解析计算的误差相对较大，在设计时一般会留有较大余量，从而导致设计结果不太理想。为了更好地分析CRDM的运动特性，提升CRDM的整体设计水平，本文利用ANSOFT有限元分析软件，通过理论分析和仿真计算相结合的方法，对抱紧装置的单边磁拉力、轴向电磁力和瞬态动作过程等电磁特性进行研究。
1〓抱紧装置单边磁拉力仿真分析
1.1〓抱紧装置偏心有限元仿真模型
   抱紧装置的单边磁拉力可通过在有限元分析软件ANSOFT中建立三维仿真模型进行计算得到，模型如图1所示。该模型由励磁线圈和抱紧装置的电磁结构部分组成，电磁结构部分又分为可以进行开合动作的两部分。按照不同工况调整抱紧装置的偏心位置到指定偏心量，并在励磁线圈中添加额定的电流激励，便可以进行仿真获得抱紧装置的单边磁拉力。
图1〓抱紧装置仿真模型

1.2〓抱紧装置偏心有限元分析
    仿真得到的电磁场分布如图2所示，通过仿真结果可知，抱紧装置的两个开合部分，在励磁线圈产生的电磁场中将分别受到指向各自吸合方向的电磁力，当抱紧装置没有偏心时，其受到的两个电磁力是对称相等的。
当CRDM偏心导致抱紧装置发生径向偏移时，抱紧装置所处的气隙磁密会发生变化，其变化规律与常规电机转子相似：靠近偏心方向上的气隙磁密增大，远离偏心方向上的气隙磁密减小，因此抱紧装置的两部分受到的电磁拉力不等，导致抱紧装置整体产生指向偏心方向的单边磁拉力，该力随转子部件同步旋转。
    仿真输出的单边磁拉力计算结果......

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作者简介：于天达（1985—），男，黑龙江绥化人，中国核动力研究设计院工程师，主要从事反应堆结构设计研究。


（文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

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