組合閥由 3 個直動電磁閥組成，電磁閥的性能直接影響組合閥的性能，從而影響控制棒水壓驅(qū)動技術(shù)的運行性能。而電磁閥線圈的正常運行直接影響電磁閥的工作性能，因此，本文對電磁線圈發(fā)熱情況進行了研究。運用ANSYS 電磁場分析軟件，變化輸入電流，對直動電磁閥線圈進行了溫度場特性分析，并予以了實驗驗證。結(jié)果表明，當(dāng)電流增大時，溫度升高;內(nèi)壁溫度高于外壁溫度，中心溫度高于邊緣溫度，其中內(nèi)壁中心溫度最高;線圈最高溫度低于其破壞溫度;獲得了線圈等效導(dǎo)熱系數(shù);在考慮誤差的條件下，計算分析有較高的準(zhǔn)確性。為電磁閥工作參數(shù)設(shè)計提供了依據(jù)。

　　核反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)是反應(yīng)堆最關(guān)鍵的安全設(shè)備，擔(dān)負著反應(yīng)堆的啟動、功率調(diào)節(jié)及停堆等重要功能�？刂瓢羲畨候�(qū)動系統(tǒng)[2]是一種新型的內(nèi)置式控制棒驅(qū)動技術(shù)，它是在對清華大學(xué)發(fā)明的水力驅(qū)動控制棒系統(tǒng)深入研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合商用壓水堆磁力提升器的優(yōu)點發(fā)展而來的。組合閥是控制棒水壓驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，驅(qū)動機構(gòu)的運動就是通過電磁閥發(fā)出的脈沖水流進行控制調(diào)節(jié)[3]。組合閥是由電磁閥、閥頂蓋、閥本體和閥底座組成，其中直動電磁閥是組合閥的重要組成部分。

　　電磁閥是自動化儀表中執(zhí)行器的一大分支，具有重量輕、尺寸小、型式多樣，動作時間極快，電信號傳輸，便于與計算機連接等等，因此，電磁閥在工農(nóng)業(yè)、運輸業(yè)、航天航空業(yè)、旅游業(yè)以及生活設(shè)施等各個方面均獲得廣泛運用。電磁閥按其能量轉(zhuǎn)換方式可分為以下2 種：直動式電磁閥和先導(dǎo)式電磁閥。

　　本文以直動電磁閥為研究對象，就控制棒水壓驅(qū)動系統(tǒng)運行過程中直動電磁閥線圈多種運行工況運用ANSYS 軟件進行了溫度場特性分析。

1、計算模型

　　控制棒水壓驅(qū)動系統(tǒng)中的組合閥結(jié)構(gòu)由圖 1 可見。主要由頂蓋1、動鐵芯2、定鐵芯3、大推桿4、線圈上蓋板5、外殼6、線圈7、線圈下蓋板8 等組成。其中動鐵芯和定鐵芯的材料為1J50，大推桿的材料為1Cr18Ni9Ti，線圈上蓋板和下蓋板的材料為DT4C，外殼的材料為10 鋼。線圈匝數(shù)為13205 匝。直動電磁閥的輸入電流為直流電0.05–0.25 A。

圖 1 電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖

　　圖2(a)為線圈結(jié)構(gòu)簡圖，其中1，2，3，4，5，6 各點為實驗測量各點。在分析中，獲取其計算值并與實驗室對比。由于電磁線圈具有軸對稱的結(jié)構(gòu)特點，將其簡化為二維模型進行計算求解(圖2(b))。模型分為2 種材料區(qū)域，由表1 所示。其中線圈的導(dǎo)熱系數(shù)未知，首先遍歷求解估計區(qū)間內(nèi)所有導(dǎo)熱系數(shù)值，然后對照實驗結(jié)果得出。

表1 材料導(dǎo)熱系數(shù)

5、結(jié)語

　　(1) 隨著時間增加，溫度增加，且達到穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)電流增大時，溫度升高，且呈現(xiàn)2 次關(guān)系。內(nèi)壁溫度高于外壁溫度，中心溫度高于邊緣溫度。

　　(2) 獲取了線圈的等效導(dǎo)熱系數(shù)經(jīng)驗公式，為電磁閥設(shè)計提供了參考數(shù)據(jù)。

　　(3) 線圈的最高溫度低于其破壞溫度,保證其正常運行。

　　(4) 在考慮環(huán)境溫度影響下，數(shù)值模擬值和實驗值符合較好。