HL-2A装置真空室烘烤温度反馈控制系统设计

设计了HL-2A装置主机真空室烘烤温度反馈控制系统,用实验法获得系统近似数学模型,建立了HL-2A装置烘烤系统阶跃响应模型。运用控制理论对系统性能指标进行了设计分析,利用Simulink软件对控制系统进行了稳定性分析,通过西门子PLC300系统对此控制系统进行了软硬件实现。     

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为了提高HL-2A装置的实验数据交换效率,通过在HL-2A上部署EPICS系统,结合HL-2A的控制系统PLC,提出并建立了一种可行的HL-2A指令与数据共享方法,同时给出了程序的实例.     

HL-2M 装置供电系统研制

为满足 HL-2M 装置的供电需求,须配套建设相应的供电系统。通过仿真计算 HL-2M 装置的总体供 电需求,考虑到 HL-2A 装置现有的供电系统设备,提出了兼顾 HL-2A 和 HL-2M 装置供电需求的总体配置方案。介绍了国内首台 300MVA 立式交流脉冲发电机组、磁体电源、高压电源和电源控制系统的研制情况。     

HL-2M 装置烘烤系统管路应力的仿真分析与优化

根据 HL-2M 装置烘烤系统管路设计,建立烘烤系统的管道应力计算模型。对烘烤系统管路作初始 支架设计,并采用系统内的最高温度分布,对烘烤系统进行热应力计算,分析管道应力及设备管口载荷。以热应 力计算结果为依据,对管路布置进行优化,并改善支架的设计,对烘烤系统进行应力校核计算,完成烘烤系统可 靠性验证计算,完成了管口位移量计算。     

HL-2A装置与HL-2M装置控制处理研究与发展

2006年，围绕HL-2A装置实验控制、数据采集与处理，开展了高性能计算系统建设，基于EFIT代码的HL-2A等离子体位形重建以及若干大型代码的引进移植；实施了水平场电源部分有环流控制；设计制作了新型抗干扰采集器；开展了基于模拟信号脉冲识别的计数研究，在此基础上通过SDD诊断数据计算获得了等离子体电子温度；对HL-2A数据存储系统与实验网进行了全面升级，围绕HL-2M项目，开展了HL-2M位形和极向场线圈设计，HL-2M等离子体控制系统的预研．     

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测量了HL-2A装置烘烤期间由于温度变化引起的LHCD天线系统位移,得到了装置真空室达到最高的温升112℃时的真空室和天线的总的最大位移为3.47mm,其中天线系统自身的位移为0.9mm。根据这个位移,定性地算出LHCD系统中可能产生的应力。据此,分析了烘烤对LHCD系统带来的影响以及提出了可能采取的缓解措施。     

HL-2A的中央逻辑控制PLC环网设计

PLC逻辑控制是HL-2A中央控制系统的重要组成部分,改造前的逻辑控制系统基本使用硬连接,维护耗时耗力。结合新一代实时工业以太网PROFINET为HL-2A逻辑控制系统的改造设计了环形冗余网络。采用8台西门子交换机SCALANCE X200通过光纤依次连接成环,交换机的电口连接S7-400和上位机,与等离子体放电相关的重要信号仍走硬连接,其他所有信号都走网络传送。中控系统作为管理站对其他7个子系统进行集中化管理,中控可以轻松快速地获取每个子系统的状态,在等离子体放电错误时能很快的预测事故地点和故障分析。根据放电实验结果表明,光纤环网非常适用于设备分散的慢控制系统,整个控制系统逻辑关系清楚,后期扩展和改造也非常方便。改造后的逻辑控制系统能满足HL-2A和HL-2M两套装置的慢控制,维护简便,事故定位快准,提高了放电效率。     

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介绍了HL-2A等离子体密度反馈控制系统的设计和实现。从密度反馈控制系统的设计原理、硬件设计和软件设计几方面,论述了等离子体密度反馈系统在HL-2A装置上的实现。实验证明,该系统实现了维持稳定可靠的密度波形的要求。     

HL-2A 装置 LHCD 系统灯丝电源远程控制的 一种新方法

为解决 HL-2A 装置低杂波电流驱动(LHCD)系统灯丝电源无法远程控制的问题,介绍了基于西门子 WinCC 监测系统的 HL-2A 装置 LHCD 系统灯丝电源 MSComm 串行通信系统的设计与实现。在 WinCC 图形编辑 器中直接调用 MSComm 控件,编写 VBS 全局脚本实现对串口的访问,解决了硬件组态过程中串行通讯操作被 WinCC 所限制的问题。采用了虚拟串口技术、工业以太网通讯技术、光纤隔离技术等,提高了 WinCC 组态串口 设备的灵活性。HL-2A 装置 LHCD 实验证明,在 HL-2A 装置放电的复杂电磁环境下,LHCD 灯丝电源 MSComm 串行通信系统运行稳定、功能完善。     

基于深度学习的HL-2A装置ELM实时控制系统的研制

利用HL-2A装置已开发的基于深度学习的边缘局域模(ELM)识别算法和超声分子束注入(SMBI)等ELM缓解设备组成了一个ELM实时识别和控制系统。该系统实时采集相关的输入数据,通过神经网络计算分析,输出识别信号,当检测到存在连续ELM时,触发SMBI以缓解ELM。在HL-2A装置放电实验期间对ELM实时控制系统进行了测试,识别效果明显,在1ms控制周期中,达到了ELM的实时缓解与控制。     

HL-2A控制系统及其放电管理

HL-2A控制系统由时序控制系统,逻辑控制系统和反馈控制系统三个部分组成。介绍了这三个部分的硬件和软件构成,并给出了主要被控对象极向场线圈的电气参数。在此基础上,讨论了HL-2A控制系统采用的放电管理软件的特点和功能,以及该控制系统的工作过程。最后给出了初始等离子体放电的实验结果。     

HL-2M 装置真空烘烤控制系统概述

HL-2M 真空烘烤系统采用两台可编程逻辑控制器(PLC)构成一个自动控制系统,根据工艺要求编制 相应逻辑程序来控制各执行机构,实现对系统加热器电功率、换热器热负荷以及阀门开度的程序调节,达到±2℃ 温升梯度的烘烤目的。PLC 与阀岛建立工业以太网(Profinet)通信协议,通过地址映射的方式控制进出真空室和偏 滤器的开关阀,调整烘烤系统的负载投入。     

HL-2M 真空烘烤系统工程设计与介质流量分析

从工艺、结构和设备几个方面对 HL-2M 真空烘烤系统进行设计。在定流量工况下进行仿真分析。 在总流量 2.5kg⋅s⁻¹,真空室流量 2.1kg⋅s⁻¹,偏滤器流量 0.21kg⋅s⁻¹ 下,验证了系统的烘烤效果。     

HL-2M 装置真空抽气系统的研制

HL-2M 装置真空抽气系统包括 4 套涡轮分子泵机组和 4 套低温泵机组。辅助系统主要由设备逻辑 控制与信号测量、水冷却循环系统和设备供气系统 3 部分组成。真空室经过 100℃烘烤后真空度达到 2.3×10⁻⁶Pa, 超过了设计预期真空度,满足超高真空技术要求。     

HL-2A装置反馈控制系统程序放电的实现

HL-2A装置反馈控制系统的主要任务是逐步实现对等离子体电流、位移、形状和密度的实时反馈控制，从而能够按照实验目的对托卡马克等离子体进行各种试验。主要介绍了HL-2A装置反馈控制系统的硬件组成以及软件的结构和特点。这个系统能够很好地满足HL-2A装置程序放电的要求。     

HL-2M 真空室保温层设计及安装

基于 HL-2M 真空室烘烤保温要求，通过有限元分析和原型件实验确定采用陶瓷纤维与纳米级微孔材 料组合作为 HL-2M 真空室保温材料。在 30℃时，保温层的导热系数小于 0.027W⋅m⁻¹·℃⁻¹；300℃时，导热系数 小于 0.038W⋅m⁻¹·℃⁻¹。在保温层厚度 25mm、热面温度 300℃且达到稳态时，冷面可控制在 85℃以下，线圈侧的 温度低于 60℃，整体热损失小于 12kW，满足 HL-2M 真空室烘烤需求。      

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建立了烘烤出气和辉光放电清洗(GDC)出气的物理模型,研究了装置器壁的烘烤出气和辉光放电清洗出气特点.烘烤出气是体出气,出气过程满足扩散方程;GDC出气是溅射脱附过程,它主要是器壁表面的溅射诱导出气.由此分析了HL-1M装置的烘烤出气和辉光放电清洗出气特点,得出了一些经验公式.     

HL-2M 装置软 X 射线阵列系统前置放大器设计

系统地介绍了 HL-2M 装置上软 X 射线阵列系统的工程概念设计、组成部分、关键工艺和技术研制 等。根据 HL-2M 装置的特点(如高温烘烤,真空室空间不足等),在该系统前置放大器设计中采用了很低的失调电 压和超低的偏置电流的高速宽带放大电路来降低暗电流和噪声,使得系统适用于较长距离传输的光电前置放大场 合,从而首次实现了前置放大器外置于真空室的安装布局。该放大器将大大增强整套软 X 射线阵列系统在高温烘 烤条件下的可靠性。