摘要：聚变堆主机关键系统综合研究设施(Comprehensive Research Facility for Fusion Technology,CRAFT)超临界氦阀箱内的超临界氦循环泵为超导磁体提供大流量超临界氦,根据功能要求对超临界氦泵体的隔热区域进行了隔热设计。确定了氦循环泵的隔热结构,计算分析了热沉位置范围,对氦循环泵的漏热量进行了核算;采用仿真软件ANSYS,数值分析了氦循环泵的隔热性能和热沉位置对泵体漏热的影响,结果显示热沉位置H为0.064 m时,可保证液氦质量流量,泵体漏热达到最小值8.71 W,满足此值小于10 W的指标要求。

摘要：EAST装置的8对铜电流引线于2007年升级改造为HTS电流引线。基于改造后的冷却回路和降温操作经验,在低温DCS中设计并实现了HTS电流引线降温操作的自动控制,包括降温流程的顺序控制和自动安全监控,以及液位和温度等关键过程参数的自动控制回路。经过降温实验验证,以上自动控制策略完全满足HTS电流引线的降温要求。

摘要：在制冷和低温系统中,氦低温系统的效率主要取决氦透平膨胀机的效率。利用ANSYA软件对氦透平膨胀机中工作轮和制动轮进行叶片造型,并对模型进行数值模拟计算。分析结果显示ANSYS可以比较方便快捷的设计出符合设计参数的透平膨胀机工作轮和制动轮,对提高氦透平膨胀机制冷效率和稳定性等方面都有实际意义。

摘要：随着超导磁体在大科学工程上的快速发展,大型氦制冷机得到了广泛的应用。由于过程模拟技术有助于系统动态特性认识、控制策略设计、过程操作优化等,大型氦制冷机过程模拟技术开始出现并取得了快速发展。本文调研2004年以来大型氦制冷机过程模拟技术文献,分析大型氦制冷机过程模拟技术特点。根据氦制冷机过程模拟方法和模拟成果,归类总结大型氦制冷机过程模拟技术实施手段和应用领域,讨论大型氦制冷机过程模拟技术及其发展趋势。鉴于过程模拟技术的优越性,未来将会出现功能更强的大型氦制冷机过程模拟器和更多的过程模拟应用。

摘要：针对超导托卡马克(Experimental advanced superconducting Tokamak,EAST)氦制冷机中的低温氦透平膨胀机运行不稳定性问题,从雷诺方程出发,推导出可以一次性计算得到静压气体轴承4个性能参数的计算程序:承载能力、刚度系数、气体消耗量和摩擦功耗。做出承载能力和气体消耗量随小孔直径和随半径间隙的变化曲线。在现有条件下提出改进氦透平膨胀机的设计方法,试验结果表明,此方法能有效改善氦透平膨胀机的稳定性,该研究成果是下一步整体改进EAST低温氦透平膨胀机重要理论的前提。

摘要：为聚变堆主机系统综合研究设施(CRAFT)超导磁体提供低温环境,满足超导磁体大流量迫流冷却需求,设计了350 g/s的超临界氦循环泵的流道部分,利用N-S方程和SST k-ω模型,研究超临界氦在泵中的流动特性,获得了压力分布场、速度场等,得到不同流量下泵的外特性曲线。结果表明:泵在设计流量350 g/s下水力效率达86.2%,出口压力为6.2 bar,流道压力分布均匀,流道设计满足要求。

摘要：氢透平是氢液化循环系统的重要部件之一,其三元叶轮的设计与分析是氢透平设计的主要内容。本文针对5吨/天氢液化循环中的一台透平,设计了向心式氢膨胀叶轮及喷嘴,采用数值仿真对其进行了流动特性分析,进一步预测了透平在定转速和定特性比调节方式下的变工况运行性能。结果表明,流道内流体整体上处于亚音速流动状态,流动损失主要发生在喷嘴出口、叶片压力面进口处、叶片吸力面中部及叶顶间隙内;喷嘴中压降、温降均大于叶轮;当流量在0.4~0.6 kg/s的区间内变化时,功率与质量流量呈现了拟线性的增长关系;变工况运行时,定特性比调节比定转速调节具有更高的等熵效率,且低负荷工况下这种优势更为明显。

摘要：通过工艺流程分析,明确了500 W氦制冷机的控制流程及控制需求,设计实现了制冷机操作模式与过程参数调节控制回路。针对PLC控制系统的硬件和软件设计做了详细说明,并具体给出了500 W氦制冷机制冷模式自动控制的设计与实现。

摘要：为避免热应力对EAST托卡马克装置的损坏,超导磁体与冷屏的300—80 K预冷过程需要严格控制降温温差;同时低温系统还需提供合适的流量与压降,以保证各冷质部件同步快速降温。通过低温控制流程分析,明确了预冷控制回路与控制需求,设计了预冷操作模式及其顺序控制流程。针对预冷过程中温差-压降耦合问题,设计了分阶段的解耦控制方案。以上控制策略在低温DCS中组态实现,经两轮降温实验运行验证,解耦控制稳定,实现了快速同步降温。预冷过程自动控制取代了持续十几天的预冷手动操作,系统的自动化程度得到了极大提升。

摘要：为确保EAST超导磁体安全、稳定地进行降温,通过分析超导磁体氦迫流冷却回路并结合低温系统降温操作流程,在低温控制系统中设计并实现了氦循环泵的自动启动和失超处理等顺序控制流程;采用选择性控制结构和改进的增量式PID控制算法,实现了氦循环泵入口压力的自动控制。经过降温实验验证,氦循环泵的自动控制策略满足低温系统的运行要求,在一定程度上提高了系统的自动化程度。