一种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台及应用的制作方法

本发明涉及核反应堆核控制棒驱动机构领域，具体而言，涉及一种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台及应用。

背景技术：

海洋核动力平台作为未来小型化核反应堆的应用场合，其核反应堆设备的安全运行一直是研究人员关注的重点。而作为核反应堆运行的核心部件-核控制棒驱动机构，其是否能够正常、安全、可靠的运行是直接影响反应堆正常运行和安全可靠运行的关键。

现有的控制棒驱动机构试验平台大多关注于核控制棒驱动机构其他试验平台及技术或核控制棒驱动机构制造工艺及性能研究，海洋核动力堆的核控制棒驱动机构在海洋环境下的安全、可靠运行的试验平台及试验工艺，国内均没有相关的试验平台、试验工艺方法及相关的核控制棒驱动机构可靠性评判标准的研究。

技术实现要素：

本发明提供了一种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台及应用，旨在解决现有技术中核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台及应用存在的上述问题。

本发明是这样实现的：

一种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台，包括支架体、核控制棒驱动机构连接工装、伺服驱动电机、变速箱和电气控制部；

所述伺服驱动电机的外壳和所述变速箱的外壳与所述支架体固定连接；

所述伺服驱动电机的输出端与所述变速箱的输入端配合连接；

所述变速箱的输入端与主旋转轴配合连接，所述主旋转轴远离所述变速箱的一端支出所述支架体并与所述核控制棒驱动机构连接工装固定连接；

所述主旋转轴的外侧与所述支架体之间通过圆锥滚子轴承对配合；

所述伺服驱动电机与所述电气控制部电连接。

在本发明的一种实施例中，所述电气控制部包括控制器、功率模块、人机互动模块和i/o模块；

所述功率模块与所述伺服驱动电机电连接，所述功率模块、所述人机互动模块和所述i/o模块均与所述控制器电连接；

所述伺服驱动电机通过电机编码器与所述控制器电连接。

在本发明的一种实施例中，所述功率模块还与制动模块电连接，所述制动模块包括制动继电器和抱闸电机。

在本发明的一种实施例中，所述人机互动模块为触摸屏。

在本发明的一种实施例中，所述支架体包括上部支架，所述上部支架具有容置空间，所述伺服驱动电机和所述变速箱设置于所述容置空间内，所述上部支架设置有用于所述主旋转轴穿过的安装孔，所述核控制棒驱动机构连接工装设置在所述容置空间外。

在本发明的一种实施例中，所述圆锥滚子轴承对包括对称设置的两个圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承外侧作用于所述安装孔内壁，所述圆锥滚子轴承内侧套设所述主旋转轴，所述圆锥滚子轴承对远离所述变速箱的一侧设置有与所述上部支架固定连接的第一轴承端盖，所述圆锥滚子轴承对靠近所述变速箱的一侧设置有与所述上部支架固定连接的第二轴承端盖。

在本发明的一种实施例中，所述支架体还包括与所述上部支架固定连接的下部支架，所述下部支架远离所述上部支架的一端设置有支撑框。

一种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的应用，将上述的核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台用于控制棒驱动机构专用的试验样机的模拟实验，包括步骤：

将所述核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的所述核控制棒驱动机构连接工装与所述试验样机连接；

将所述试验样机摇摆至预设角度并保持不动，验证所述试验样机在预设角度的工作状态；

通过所述伺服驱动电机驱动将所述试验样机倾翻180°并保持静止不动，检测所述试验样机的安全锁紧机构的状态。

一种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的应用，将上述的核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台用于控制棒驱动机构专用的试验样机的模拟实验，包括步骤：

将所述核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的所述核控制棒驱动机构连接工装与所述试验样机连接；

通过所述电气控制部设置所述主旋转轴的摇摆速度、摇摆幅度和摇摆周期；

启动所述核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台，观察所述试验样机的工作状态；

通过所述伺服驱动电机驱动将所述试验样机倾翻180°，检测所述试验样机的安全锁紧机构的状态。

在本发明的一种实施例中，改变所述主旋转轴的摇摆速度、摇摆幅度和摇摆周期；

启动所述核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台，观察所述试验样机的工作状态；

通过所述伺服驱动电机驱动将所述试验样机倾翻180°，检测所述试验样机的安全锁紧机构的状态。

本发明的有益效果是：通过本实施例提供的核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台能够实现核控制棒驱动机构沿其固定点的径向方向旋转任意角度并能够紧急制动停止在任意角度。也能够实现核控制棒驱动机构沿其固定点的径向方向实现模拟简谐摆动、单一方向摆动(90°单一方向摆动)且摆动的最大角度及摆动周期均可以设置。还能够实现核控制棒驱动机构沿其固定点的径向方向倾翻180°并保持一定时间。通过这种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的应用可以实现观察静态下，试验样机的工作状态，尤其是安全锁紧机构能否经受倾翻测试。进而模拟海洋核动力平台在海洋环境下风浪对核控制棒驱动机构的运行情况的影响和极端海洋状态下造成海洋平台倾翻状况下，核控制棒驱动机构是否能够快速停堆并保持核反应堆在停堆状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的剖视图；

图3是本发明实施方式提供的核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的电气控制部的连接示意图。

图标：1-核控制棒驱动机构连接工装；2-上部支架；3-变速箱；4-伺服驱动电机；5-下部支架；6-前轴承端盖；7-圆锥滚子轴承对；8-主旋转轴；9-后轴承端盖；10-控制器。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

本实施例提供了一种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台，请参阅图1和图2，这种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台包括支架体、伺服驱动电机4、变速箱3、电气控制部和用于直接连接控制棒驱动机构专用试验样机的核控制棒驱动机构连接工装1；

其中支架体包括上部支架2和下部支架5，上部支架2用于安装并保护组件，下部支架5远离上部支架2的一端设置有支撑框，支撑框用于提供稳定的支撑力，避免支架体倾倒。

上部支架2具有容置空间，伺服驱动电机4和变速箱设置于容置空间内，伺服驱动电机4的外壳和变速箱3的外壳与上部支架2固定连接，伺服驱动电机4的输出端与变速箱3的输入端配合连接，上部支架2设置有用于主旋转轴8穿过的安装孔，主旋转轴8远离变速箱3的一端支出支架体并与核控制棒驱动机构连接工装1固定连接，主旋转轴8的外侧与上部支架2的安装孔内侧通过圆锥滚子轴承对7配合，伺服驱动电机4与电气控制部电连接。

其中，通过电气控制部检测伺服驱动电机4的参数，并控制伺服驱动电机4的输出功率，输出节奏，进而实现复杂的实验控制。

在本实施例中，圆锥滚子轴承对7包括对称设置的两个圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承外侧作用于安装孔内壁，圆锥滚子轴承内侧套设主旋转轴8，圆锥滚子轴承对7远离变速箱3的一侧设置有与上部支架2固定连接的第一轴承端盖，圆锥滚子轴承对7靠近变速箱3的一侧设置有与上部支架2固定连接的第二轴承端盖。

第一轴承端盖和第二轴承端盖将圆锥滚子轴承对7夹设其中，保护圆锥滚子轴承对7的同时，也可以承受圆锥滚子轴承对7的轴向应力。

请参阅图3，具体的，电气控制部包括控制器10、功率模块、人机互动模块和i/o模块；

功率模块与伺服驱动电机4电连接用于直接控制伺服驱动电机4的输出功率，功率模块、人机互动模块和i/o模块均与控制器10电连接，其中人机互动模块为触摸屏，通过触摸屏可以实现直观的交互控制。本实施例中，控制器10采用西门子公司d410-2dp/pn型号的控制单元，具有简洁的操作系统以实现伺服驱动电机4的系统化设置。

具体的，核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的系统软件部分采用西门子公司的scout软件进行组态及相关的动作逻辑编程来达到对装置的各种动作进行控制，能够实现核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的电气控制要求。

具体的，伺服驱动电机4通过电机编码器与控制器10电连接，实现伺服驱动电机4与控制器10的电信号传输。

在本实施例中，功率模块还与制动模块电连接，制动模块包括制动继电器和抱闸电机，用于控制伺服电机的紧急制动。

通过本实施例提供的核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台能够实现核控制棒驱动机构沿其固定点的径向方向旋转任意角度并能够紧急制动停止在任意角度。也能够实现核控制棒驱动机构沿其固定点的径向方向实现模拟简谐摆动、单一方向摆动(90°单一方向摆动)且摆动的最大角度及摆动周期均可以设置。还能够实现核控制棒驱动机构沿其固定点的径向方向倾翻180°并保持一定时间。

实施例二

本实施例提供了一种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的应用，该实施例为静态试验，这种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的应用使用实施例一中的核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台用于控制棒驱动机构专用的试验样机的模拟实验，包括步骤：

a.检查核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台各处连接是否牢固、可靠，安全措施是否满足设计要求，启动电源，空运行，检查功能是否正常；

b.检查试验样机是否按设计要求安装，结构完整、外观；

c.将核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台与试验样机可靠地连接，特别防止脱落；

d.将核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的核控制棒驱动机构连接工装1与试验样机连接；

e.将试验样机摇摆至预设角度(该角度可以在-90°至+90°之间的任意角度)并保持不动，验证试验样机在预设角度的工作状态；

f.通过伺服驱动电机4驱动将试验样机倾翻180°并保持静止不动，检测试验样机的安全锁紧机构的状态，确定安全锁紧机构是否有效工作。

g.应用核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台将试验样机恢复至初始状态，检查试验样机的试验状态。

通过这种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的应用可以实现观察静态下，试验样机的工作状态，尤其是安全锁紧机构能否经受倾翻测试。进而模拟海洋核动力平台在海洋环境下风浪对核控制棒驱动机构的运行的情况的影响和极端海洋状态下造成海洋平台倾翻状况下，核控制棒驱动机构是否能够快速停堆并保持核反应堆在停堆状态。

实施例三

本实施例提供了一种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的应用，该实施例为动态试验，这种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的应用使用实施例一中的核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台用于控制棒驱动机构专用的试验样机的模拟实验，包括步骤：

a.检查核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台各处连接是否牢固、可靠，安全措施是否满足设计要求，启动电源，空运行，检查功能是否正常；

b.检查试验样机是否按设计要求安装，结构完整、外观；

c.将核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台与试验样机可靠地连接，特别防止脱落；

d.将核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的核控制棒驱动机构连接工装1与试验样机连接；

e.通过电气控制部设置主旋转轴8的摇摆速度、摇摆幅度和摇摆周期；本实施例中，摇摆即主旋转轴8绕轴心周期转动。

f.启动核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台，观察试验样机的工作状态；

g.通过伺服驱动电机4驱动将试验样机倾翻180°，检测试验样机的安全锁紧机构的状态；

h.应用核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台将试验样机恢复至初始状态，检查试验样机的试验状态。

改变主旋转轴8的摇摆速度、摇摆幅度和摇摆周期，重复步骤e到步骤h，实现不同动态数据的模拟观察。

通过这种核控制棒驱动机构海洋环境模拟试验平台的应用可以实现观察动态下，试验样机的工作状态，尤其是安全锁紧机构能否经受倾翻测试。进而模拟海洋核动力平台在海洋环境下风浪对核控制棒驱动机构的运行的情况影响和极端海洋状态下造成海洋平台倾翻状况下，核控制棒驱动机构是否能够快速停堆并保持核反应堆在停堆状态。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。