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基于超声波流量计的HFETR二次水流量丈量体系

来源: 国原子能源专题会总体目标院,四川 作著:徐 兵,杨先军,蒋 波,王 雷,江易蔚,徐 宇,韩良文 敲定时间日期:2019-07-04

       摘 要 :高通量工程尝试堆反映堆二次水回路流量丈量在设想时接纳孔板流量计停止丈量,前期为呼应国度节能环保请求,在保障体系运转宁静的条件下,改成仅启动一台二次水主泵对运转时代二次侧冷却水管道停止供水。一台主泵供水致使二次水回路管道不满管,受丈量道理限定,孔板流量计丈量数据没法再精确反映出二次水管道内流量是不是断流,给反映堆运转带来宁静隐患。是以,在原管道上加装超声波流量丈量体系。经测试,超声波流量计在不满管状况下仍然能够或许或许测到不变的二次水回路流量,??标明基于超声波流量计的 HFETR 丈量体系到达体系设想方针。

 
0 弁言
        高通量工程尝试堆(简称 HFETR)流体流量持续监测,对反映堆宁静运转具备主要的意思。原二次水总管进口流量丈量体系接纳差压法丈量二次水流量,由孔板、差压变送器、配电器和数字显现表组成。为呼应国度节能环保请求,在保障体系运转宁静的条件下,改成仅启动一台二次水主泵对运转时代二次侧冷却水管道停止供水。因为一台主泵没法实现管内液体满管,管道上部存有少许氛围,受孔板流量计丈量道理限定,须要频仍地停止排气操纵,严峻影响一般丈量,给反映堆运转带来宁静危险。本体系接纳超声波流量计丈量取代原本的孔板流量计,实现二次水流量较精确的监测,进步丈量的不变性和靠得住性。
 
1 丈量道理对照
        流量传感器是将流量旌旗灯号转化为差压旌旗灯号或频次旌旗灯号的仪表。产业上经常利用的流量丈量仪表品种良多,按照其丈量道理来分类,可分为 :差压式流量计和速率流量计等。差压式流量计是操纵管内流体经由进程节省元件时,其流量与节省件内的压差之间的干系来肯定管道内流量[1];速率式流速丈量仪表是操纵管内流体的流速和流量成比例干系[2] 。
 
 
1.1 孔板流量计
        一体化孔板流量计是将规范孔板与多参数差压变送器配套组成的高量程比差压流量拆卸。在管道中拆卸一个孔板,流体流过孔板时速率增添,压强减小,孔板两侧的静压头之差恰好是管中动压头之差,再经由进程差压变送器将孔板前后的压差旌旗灯号在变送器外部转化为电流或电压旌旗灯号,输入与流量成线性函数干系的直流旌旗灯号。
孔板流量计丈量道理
        孔板流量计的丈量是成立在以孔板不变活动的根本上,当管内流体不满管时,管道中因为气体的流速和压力产生俄然变更,形成脉动流,它能引发差压的动摇。丈量点有脉动景象时,不变道理不存在,间接致使差压变送器输入在零和满量程之间动摇,影响到孔板流量计一般丈量。
 
1.2 超声波流量计
        超声波流量计是实现声、电转换的拆卸,超声波流量计能够或许发射超声波和领受超声波回波,并转换成响应的电旌旗灯号。在流体中,超声波束在液体中传布时,液体的活动将使传布的时候产生细小的变更,并且其传布时候的变更反比于液体的流速,其干系合适以下抒发式 :
20200704155220.jpg
        式(1)中 :θ 为声束与液体活动标的目的的夹角 ;M 为声束在液体的直线传布次数 ;D 为管道内径 ;T up 为声束在正标的目的上的传布时候 ;T down 为声束在逆标的目的上的传布时候。
20200704155237.jpg
        超声波向上下流传布速率因为迭加了流体流速而差别,在相距 L 的两处别离安排两组超声波产生器和领受器(T1,R1)和(T2,R2),两台超声波产生器相向发送超声波旌旗灯号,经由进程丈量超声波发送器上、下流等距离处接管到的超声波旌旗灯号的时候差 ΔT、相位差或频次差来丈量流速[3] 。
 
        按照液体流速,连系管道横截面面积可计较出流体的流量,当管道不满管时,流过管道的液体截面积与管道截面积不相称,影响到流量丈量精确性。
 
        因为二次水管道运转时代管道上部存在有少许氛围,孔板流量计数据动摇较大,固然超声波流量计一样存在丈量不精确等题目,可是数据较为不变,能够或许或许经由进程超声波流量计数据为二次水流量是不是断流供给较为精确的判定按照。并且超声波传感器接纳外夹式拆卸,能够或许或许在不破坏管道的条件下实现拆卸,是以很是终肯定接纳超声波流量计取代孔板流量计实现对二次水流量的丈量。
 
2 体系组成
2.1 体系布局
        基于超声波流量计的二次水流量丈量体系包含超声波探头、流量计主机、旌旗灯号断绝器和记实仪。
 
        本体系接纳速率式流量丈量仪表,操纵管内流体的流速和流量成一定的比例干系。超声波流量计探头丈量上、下流等距离处领受到的超声波旌旗灯号的时候差 ∆T,并将此旌旗灯号输入到流量计主机,流量计主机对超声波时候差 ∆T停止运算,并转换成速率之差,进而测得流体流速。按照管内流体的流速和流量成一定的比例干系的道理计较出流体流量,流体流量显现在流量计主机显现面板上,同时输入 4mA DC ~ 20mA DC 远传流量旌旗灯号,经由进程屏障电缆从超声波流量计主机传输至旌旗灯号断绝器,经 I/V 转换成 1VDC ~ 5V DC 送至数显记实仪显现流量值。超声波二次水流量丈量体系组成如图 2 所示。
超声波二次水流量丈量体系
2.2 体系拆卸
        按照超声波流量计丈量道理,须要在统一管道相邻拆卸两个超声波流量计[4] 。超声波流量计探头接纳外夹式拆卸体例拆卸在“合作桥”四周的 HFETR 二次水进口母管管道上,在操纵平台上部的母管管道正面拔取两个拆卸地位,别离拆卸两个探头,两个探头中间线与管道中轴线程度平行,两个探头间距 0.8m,与管道打仗面地位增加声耦合剂。
 
        用夹具和不锈钢带将探头压紧牢固在管道上,探头拆卸终了后规复管道防腐。超声波流量计主机拆卸在四周柴油机房值班室墙壁上。
 
        旌旗灯号断绝器用导轨拆卸在 HFETR 主控室仪表屏后,将超声波流量计远传旌旗灯号电缆接入旌旗灯号断绝器输入端,输入端毗连记实仪,用于显现和记实二次水流量数据。体系拆卸安排如图 3 所示。
超声波二次水流量丈量体系安排
3 体系测试
        基于超声波流量计的 HFETR 二次水流量丈量体系测试进程分为静态测试和静态测试,静态测试用于测试后端体系转化精度,静态测试用于测试体系全体丈量不变性。
 
3.1 静态测试
        静态测试经由进程将超声波流量计主机与传输线断开,在传输线端子顺次输入 4mA、8mA、12mA、16mA、20mA 规范电流旌旗灯号摹拟超声波流量计主机输入,察看记实仪显现数据。
远传线路与显现仪表调试数据
        由表 1 能够或许看出,远传线路与显现仪表的偏差在许可偏差范围以内,知足利用请求。
 
3.2 静态测试
        静态测试按照二次水的现实运转工况停止,测试分为二次水管道流量满管和不满管两种工况停止。在满督工况下,启动两台大泵,对二次水管线排气后,二次水流量丈量体系趋于不变,距离 10min 记实 1 组流量数据,记实 3组流量数据。
 
        满管测试尝试终了后,仅启动一台小泵,在一台小泵的运转情况下,二次水管道不能满管。二次水流量丈量体系不变后,距离 10min 记实一组流量数据,记实 3 组流量数据,数据记实见表 2。
静态调试数据
        由表 2 中数据能够或许看出,在二次水流量满督工况下,超声波流量计与原孔板流量丈量数据均在 9000t/h 摆布,两套丈量体系丈量值很是大偏差为 320t/h ;在一台小泵运转工况下,超声波流量计有较不变的丈量值,原孔板流量显现负值,没法获得丈量数据。
 
        按照体系各个关键仪器仪表装备的精度停止体系偏差计较[5] 。超声波流量计精度 1 级,旌旗灯号断绝器精度 0.5 级,双笔数显记实仪数显局部 0.5 级,可得基于超声波流量计的 HFETR 二次水流量丈量体系偏差为 :
20200704155420.jpg
 
        知足丈量偏差请求。
 
4 结语
        颠末对体系静态测试和静态测试,基于超声波流量计的 HFETR 二次水流量丈量体系丈量数据不变靠得住,在二次水流量不满管的情况下可一般对流量数据停止丈量,到达了体系设想方针,在流量不满管致使孔板流量计不能一般丈量的情况下能够或许持续对二次水流量停止监测。经持久运转磨练,超声波流量计丈量数据不变靠得住,可取代孔板流量计实现对二次水回路流量的丈量。
 
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