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基于爆破阀的微流体引流控制芯片研究

仪器仪表学报 2022年第1期43卷 54-61页

作者：杨明鹏刘佳李言杰葛静南京信息工程大学自动化学院南京210044 南京信息工程大学江苏省大数据分析技术重点实验室南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044

微量流体的收集与控制是微流控领域的关键技术,微流体引流控制不仅需要对流速、时间等参数进行精确控制,而且要避免流体在多个检测区的交叉混染。本文设计一种基于爆破阀的微流体引流控制芯片。首先,对爆破阀机理进行分析,并采用MEMS工... 详细信息

微量流体的收集与控制是微流控领域的关键技术,微流体引流控制不仅需要对流速、时间等参数进行精确控制,而且要避免流体在多个检测区的交叉混染。本文设计一种基于爆破阀的微流体引流控制芯片。首先,对爆破阀机理进行分析,并采用MEMS工艺制备微流控芯片;然后,对影响爆发阀特性的材料亲水性进行跟踪测量,对微流控芯片的引流特性进行宏观和微观观测;更进一步地,对爆破阀的爆破压力进行理论计算和实验实测,3种爆破阀的实测爆破压力分别为90、690、2440 Pa;最后,对不同进样速率下爆破阀的爆破特性进行测试。实验结果表明,通过爆破阀的合理设计,可实现微流体的引流控制,使其按预定次序、预定时间流入检测区,进而有效避免流体的交叉混染。

关键词：微流体爆破阀引流控制等离子处理微压力测量

AP/CAP核电厂爆破阀药筒驱动装置输出性能试验方法与装置开发

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核动力工程 2023年第1期44卷 183-186页

作者：李玮周强强章济闫国华俞照辉国核电站运行服务技术有限公司上海200233 上海核工程研究设计院有限公司上海200233

根据AP/CAP核电厂爆破阀的试验大纲,需要对爆破阀药筒驱动装置进行输出性能试验,为完成试验开发了专用试验装置。介绍了AP/CAP核电厂爆破阀药筒驱动装置输出性能试验的原理、方法以及试验装置的开发内容。开发的试验装置点燃爆破阀药筒... 详细信息

根据AP/CAP核电厂爆破阀的试验大纲,需要对爆破阀药筒驱动装置进行输出性能试验,为完成试验开发了专用试验装置。介绍了AP/CAP核电厂爆破阀药筒驱动装置输出性能试验的原理、方法以及试验装置的开发内容。开发的试验装置点燃爆破阀药筒驱动装置产生高温气体,通过采集装置内包容的气体压力数据、绘制并分析压力-时间曲线,对药筒驱动装置的输出性能进行评价,并针对不同类型与规格的药筒驱动装置分别进行了测试。结果证明,该试验装置适用于多型号规格的爆破阀药筒驱动装置的试验,且性能可靠、操作方便。

关键词：爆破阀药筒驱动装置密闭爆发器数据采集

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材质对爆破阀剪切盖受剪冲击过程的影响

核技术 2013年第8期36卷 76-80页

作者：李志杰吴辉顾卫国王德忠上海交通大学上海200240 中核苏阀科技实业股份有限公司苏州215219

爆破阀是新一代核电厂关键阀门,尚未实现国产化,剪切盖的失效过程是其国产化过程中必须研究的问题。为研究不同材质爆破阀剪切盖受剪冲击失效的过程,运用有限元方法对不同材质(镍铬合金690、304不锈钢和321不锈钢)剪切盖受剪冲击的过程... 详细信息

爆破阀是新一代核电厂关键阀门,尚未实现国产化,剪切盖的失效过程是其国产化过程中必须研究的问题。为研究不同材质爆破阀剪切盖受剪冲击失效的过程,运用有限元方法对不同材质(镍铬合金690、304不锈钢和321不锈钢)剪切盖受剪冲击的过程进行了数值模拟,得到了剪切盖的断裂时间及剪切完成后活塞速度余量的变化规律,并提出了爆破阀开启过程中活塞与剪切盖接触时速度临界值的确定方法,由此方法确定的不同材质剪切盖对应的活塞临界冲击速度有共同的动能余量特征:动能余量为初始动能的25%。

关键词：爆破阀剪切盖材料受剪失效临界速度

核电站用DN350爆破阀剪切盖的动力学分析

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核技术 2013年第4期36卷 352-356页

作者：周劭翀上海核工程研究设计院上海200233

第3代非能动核电站中引入了DN350爆破阀。爆破阀设计中需要计算开阀所需的活塞动能,以确定合适的火药量。使用LS-DYNA程序对活塞撞击切断剪切盖端板过程进行动态仿真计算。计算中建立多部件模型,材料模型考虑应变率影响及失效,应用动态... 详细信息

第3代非能动核电站中引入了DN350爆破阀。爆破阀设计中需要计算开阀所需的活塞动能,以确定合适的火药量。使用LS-DYNA程序对活塞撞击切断剪切盖端板过程进行动态仿真计算。计算中建立多部件模型,材料模型考虑应变率影响及失效,应用动态松弛加载内压和螺钉预紧力,建立缓冲组件的等价材料模型,并合理设置接触。计算得到动能,速度和阀体载荷等结果。活塞速度与试验结果吻合较好。计算方法和模型可用于阀门结构的设计及定型。

关键词：爆破阀动力学 LS—DYNA 弹塑性

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AP1000核电厂爆破阀研制技术难点分析

核科学与工程 2018年第5期38卷 855-859页

作者：熊冬庆卫东王闯赵立彬邓冬沈伟环境保护部核与辐射安全中心北京100082

爆破阀是AP1000核电厂中的重要设备,也是AP1000核电厂最早进行国产化的设备之一。详细介绍爆破阀在AP1000机组中的运用情况、设计要求及主要特点,结合国内外爆破阀研究情况,总结了爆破阀研制过程中设计和制造的技术难点。通过对各技术... 详细信息

爆破阀是AP1000核电厂中的重要设备,也是AP1000核电厂最早进行国产化的设备之一。详细介绍爆破阀在AP1000机组中的运用情况、设计要求及主要特点,结合国内外爆破阀研究情况,总结了爆破阀研制过程中设计和制造的技术难点。通过对各技术难点深入剖析,使得研制单位在爆破阀国产化及后续技术改进过程中目标明确,为我国后续核电项目研制出高可靠性的爆破阀产品。

关键词：爆破阀 AP1000 国产化

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爆破阀剪切盖用690合金热处理工艺研究

爆破阀剪切盖用690合金热处理工艺研究

作者：李军业兰州理工大学

学位级别：硕士

爆破阀是AP1000核电站非能动堆芯冷却系统的关键和特殊设备,其应用于压水堆核电机组在世界范围内尚属首次。爆破阀剪切盖材料采用Inconel 690合金棒材,该合金是一种30%铬含量的奥氏体型镍基耐蚀合金。由于爆破阀火药驱动动作的特点,要求... 详细信息

爆破阀是AP1000核电站非能动堆芯冷却系统的关键和特殊设备,其应用于压水堆核电机组在世界范围内尚属首次。爆破阀剪切盖材料采用Inconel 690合金棒材,该合金是一种30%铬含量的奥氏体型镍基耐蚀合金。由于爆破阀火药驱动动作的特点,要求690合金的机械性能指标落在一个很窄的区间内,以匹配药筒火药量的设计分析。目前690合金传热管普遍采用气体保护固溶热处理+真空脱敏热处理的热处理工艺方式,以获得符合蒸汽发生器传热管性能要求的690合金组织、力学和耐蚀性能。鉴于爆破阀剪切盖用690棒材直径尺寸和单批次热处理的重量,如果对爆破阀剪切盖用690棒材也采用真空或气体保护固溶热处理+真空脱敏热处理(TT)的方式进行热处理,将对热处理装备提出更高的要求,这将大大增加材料成本。本文分别采用“真空固溶+真空脱敏热处理”和“空气炉固溶+空气炉脱敏热处理”两种不同的热处理方式,对比研究这两种不同热处理方式对爆破阀剪切盖用690合金棒材组织、力学和耐蚀性能的影响,通过一系列模拟试验研究,得到以下重要结论:1)通过控制合理的空气炉热处理工艺参数,以及后续对热处理后棒材表面采取合适的机加工处理,爆破阀剪切盖用690棒材采用空气炉热处理工艺可获得满足性能指标要求的材料。2)空气炉热处理时,在模拟试验条件下,建议合金棒材进行全表面切削加工,机加工余量值≥0.1mm。3)在模拟试验合金化学成分条件下,推荐的合适固溶温度为1050℃左右,690合金棒材的组织和性能可以满足爆破阀剪切盖材料的考核指标要求。最后,对成品棒材按空气炉热处理进行了试制,结果表明完全满足爆破阀剪切盖材料的考核指标要求。本文为国产爆破阀用690合金棒材采用空气炉热处理工艺提供了实验室模拟数据,解决了爆破阀剪切盖用690合金的热处理工艺选择问题,即采用空气炉热处理工艺也可获得满足性能指标要求的合格材料。

关键词：爆破阀剪切盖材料 690合金热处理工艺

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瓦斯抽采注浆封孔器定值爆破阀设计

煤矿安全 2021年第4期52卷 137-141页

作者：孙志东马耕孙玉宁河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 河南能源化工集团有限公司河南郑州450000 河南理工大学深井瓦斯抽采与围岩控制技术国家地方联合工程实验室河南焦作454000

以煤矿瓦斯抽采注浆封孔实践为背景,针对现有爆破阀无法满足新型注浆封孔器需要的现状,研制了1种新型爆破阀,明晰了爆破片的破坏机制,并通过实验室试验优选了该新型爆破阀的关键参数。设计的定值爆破阀具备定值开启的功能,同时能够有效... 详细信息

以煤矿瓦斯抽采注浆封孔实践为背景,针对现有爆破阀无法满足新型注浆封孔器需要的现状,研制了1种新型爆破阀,明晰了爆破片的破坏机制,并通过实验室试验优选了该新型爆破阀的关键参数。设计的定值爆破阀具备定值开启的功能,同时能够有效的防止浆液回流。针对设计的拱形爆破片展开有限元分析,发现爆破片一般在已经固定的边缘发生破坏,并且高径比越大其损伤越显著,这表明随着爆破片的变形,爆破片越发趋于破坏。实验室试验表明:爆破压力随着垫片直径增大而降低,随着铝箔厚度而升高;此外,3种不同厚度的铝箔片的爆破系数Kb值并不为同一定值,而是随着铝箔的厚度增加而增大。

关键词：瓦斯抽采封孔器爆破阀爆破压力破坏机制

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考虑应变率效应的核电爆破阀动力学分析

考虑应变率效应的核电爆破阀动力学分析

作者：马俊升大连理工大学

学位级别：硕士

爆破阀是核电结构中的一项重要设备,其工作原理是当出现紧急事故时,可以开启来确保核电主体的安全。爆破阀的开阀过程是在短时间内发生的具有高度非线性的动力冲击和断裂过程。这个过程中,结构的部分材料会承受高应变率,而剪切盖所用材... 详细信息

爆破阀是核电结构中的一项重要设备,其工作原理是当出现紧急事故时,可以开启来确保核电主体的安全。爆破阀的开阀过程是在短时间内发生的具有高度非线性的动力冲击和断裂过程。这个过程中,结构的部分材料会承受高应变率,而剪切盖所用材料Inconel 690合金的力学行为受应变率影响显著,不但不同应变率下具有不同的材料本构关系,而且高应变率下会出现明显的脆性失效行为。本文考虑了应变率效应的影响,研究了爆破阀开阀的动力学过程。活塞冲断剪切盖是爆破阀开阀的关键环节,这个过程中需要活塞拥有足够的冲击速度。本文利用LS-DYNA的显式动力学功能,分析活塞冲断剪切盖的过程,比较了不同活塞初始冲击速度的情况,得出活塞的临界冲击速度。为了准确模拟高应变率下活塞冲断剪切盖的过程,本文在几种高应变率材料本构方程的基础上,根据Zerilli-Armstrong模型拟合了Inconel 690材料的本构曲线,得出了其在更高应变率下的应力-应变关系。使用拟合后的材料曲线代入仿真模型进行计算,并与原模型进行了结果对比。通过研究剪切盖断面上的应变率分布,发现在活塞较高冲击速度下,使用拟合后的材料模型能够得到更准确的应变率结果。通过分析爆破阀开阀全过程发现,在给定的火药药量下,现有模型能够顺利实现阀门的开启。拉力螺栓的拉断过程比较干脆,剪切盖也能顺利被剪断。提取管路高应力区的应力情况,可知管路在开阀过程中不会发生塑性变形。并且,因为冲击过程中剪切盖断面附近出现了高应变率,在试验结果中这块区域发现了韧性断裂和脆性断裂共存的现象。通过分析剪切盖上的应变率分布,发现高应变率区域脆性断裂更为严重,证实了是由高应变率引发的韧脆转变行为。活塞冲断剪切盖后还有一定的剩余速度,需要采用缓冲装置来吸收。本文最后分析了不同缓冲管壁厚、数目和高度对缓冲结果的影响,给相关设计以参考。并且将数值模拟结果与工程样机的试验结果相对比,吻合度较好,说明了本文计算结果的准确性。

关键词：爆破阀冲击显式动力学应变率韧脆转变

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爆破阀可靠性试验数据处理方法研究

发电设备 2016年第6期30卷 412-416页

作者：吴杰何劼包堂堂上海核工程研究设计院上海200233

将核电厂爆破阀三部分(点火器、药筒、机械组件)可靠性试验的数据分别转化为Beta分布,并通过蒙卡抽样方法,求解爆破阀的可靠度先验分布,结合数据质量因子的贝叶斯更新方法和整机试验数据得到爆破阀的可靠性后验分布。

关键词：爆破阀可靠性数据 Beta分布蒙卡抽样