[发明专利]一种磁力提升型控制棒驱动机构电磁结构模拟单元及应用

说明书

本发明公开了一种磁力提升型控制棒驱动机构电磁结构模拟单元及应用，所述电磁结构模拟单元包括提升单元、移动单元和保持单元，每个单元均包括线圈组件和衔铁组件，线圈组件包括相互配合的上磁轭和下磁轭，上磁轭和下磁轭的内侧设置有线圈骨架，线圈骨架上缠绕有线圈，衔铁组件由磁极、衔铁、弹簧、导向杆、配重托架和配重构成，磁极固定在上磁轭内，衔铁设置在磁极下方，导向杆穿设在磁极和衔铁内，导向杆的下端、衔铁的下端与配重托架的上端通过法兰盘连接，在磁极和衔铁之间设置有弹簧。本发明所述该电磁结构模拟单元能够替代价格昂贵的驱动机构产品，用于棒控系统及控制棒驱动机构电气部件的科研及试验，有效降低了试验成本。

技术领域

本发明涉及控制棒驱动机构技术领域，具体涉及一种磁力提升型控制棒驱动机构电磁结构模拟单元及应用。

背景技术

控制棒驱动机构是反应堆控制和保护系统的伺服机构，与棒控系统配套，按照棒控系统给出的指令带动控制棒组件完成反应堆的启动、调节功率、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能。

在棒控系统及控制棒驱动机构电气部件的科研及试验过程中，一般会用到一套或几套控制棒驱动机构设备配合进行相关试验。但控制棒驱动机构是一种结构复杂、动作原理复杂且造价极高的设备(单套成本200万以上)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁力提升型控制棒驱动机构电磁结构模拟单元，该电磁结构模拟单元能够替代价格昂贵的驱动机构产品，用于棒控系统及控制棒驱动机构电气部件的科研及试验，有效降低了试验成本。

此外，本发明还提供一种上述电磁结构模拟单元的应用。

本发明通过下述技术方案实现：

一种磁力提升型控制棒驱动机构电磁结构模拟单元，包括提升单元、移动单元和保持单元，3个单元相互独立，分别用于模拟驱动机构线圈组件三个线圈，所述提升单元、移动单元或保持单元包括线圈组件和衔铁组件，所述线圈组件包括相互配合的上磁轭和下磁轭，所述上磁轭和下磁轭的内侧设置有线圈骨架，所述线圈骨架上缠绕有线圈，所述衔铁组件由磁极、衔铁、弹簧、导向杆、配重托架和配重构成，所述磁极固定在上磁轭内，所述衔铁设置在磁极下方，所述导向杆穿设在磁极和衔铁内，所述导向杆的下端、衔铁的下端与配重托架的上端通过法兰盘连接，配重托架上设置有配重，在磁极和衔铁之间设置有弹簧，所述导向杆能够在磁极内上下滑动，所述导向杆的顶部设置有限位板。

本发明所述提升单元、移动单元和保持单元的电磁力、行程、负载等相关均与驱动机构实际运行保持了一致，各模拟单元的结构基本一致，但相关尺寸、配重、弹簧、线圈等有较大差异，根据真实驱动机构电磁模型在典型工况下的电感、电阻及提升力计算结果，对等效电磁模型中提升单元、移动单元和保持单元的结构参数进行参数化分析，最终确定了各电磁部件的材料及关键尺寸，且各个模拟单元的电气参数与控制棒驱动机构一致，能够模拟控制棒驱动机构的正常运行。所述线圈是通过等效计算获得简化线圈绕组，其电气参数与控制棒驱动机构设备一致。所述导向杆通过在磁极内孔中自由滑动，为衔铁及配重托架的运动提供导向，配重托架用于安装配重块。限位板、导向杆、衔铁、配重托架和配重共同构成电磁模拟单元的重力负荷。弹簧安装于磁极与衔铁之间，弹簧力取值与真实驱动机构一致，模拟衔铁受力的同时，有助于线圈组件断电时衔铁组件的快速释放。

本发明的工作原理：

当线圈通电时，磁极与衔铁吸合，模拟驱动机构衔铁的吸合动作；当线圈断电时，磁极与衔铁在重力与释放弹簧力的共同作用下分开，模拟驱动机构衔铁的释放动作。

本发明控制棒驱动机构电磁结构分开设计成3个独立的模拟单元，降低了试验件的成本，也便于具体科研试验的针对性开展；控制棒驱动机构钩爪组件主要简化为静止的磁极和运动的衔铁两部分，并通过与衔铁连接的配重模拟驱动机构的负载；采用了简化的线圈绕组，其电气参数与控制棒驱动机构设备一致，模拟了驱动机构真实的电磁结构和运行状态，也降低了试验件的制造成本。