CN103900659A

CN103900659A - 一种基于热传导的连续水位测量方法

Info

Publication number: CN103900659A
Application number: CN201210570576.2A
Authority: CN
Inventors: 何鹏; 何正熙; 余俊辉; 李小芬; 苟拓; 王华金; 李红霞; 陈静; 霍雨佳; 朱加良
Original assignee: Nuclear Power Institute of China
Current assignee: Nuclear Power Institute of China
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2014-07-02

Abstract

本发明属于核电厂水位检测技术，具体公开了一种基于热传导的连续水位测量方法。本发明借助水位探测器的热传导原理，通过试验方法获得探测器主动端与参考端在蒸汽中部分的温差Δt_steam和探测器主动端与参考端在水中部分的温差Δt_water，间接得出探测器热电阻浸没在水中部分的长度，即测量的水位信息。本方法能满足核电站中恶劣环境下水位测量的需求，可以应用在反应堆压力容器水位测量、堆坑水位测量、乏燃料水池水位测量等多种场合。

Description

一种基于热传导的连续水位测量方法

技术领域

本发明属于核电厂水位检测技术，具体涉及一种水位测量方法。

背景技术

在核电站中应用的基于热传导的水位测量探测器中，由于采用了热电偶或者热电阻加电加热器的测温方式来获取关键点的水位信息，能够避免在容器底部及侧面开孔，并且受制约因素较少，从而在核电站中获得了较为广泛的应用。但该种探测器使用的是离散点的测量方式，只能获取容器内关键点的水位信息，这对于需要获知容器内连续水位信息的应用是不可接受的。因此，开发一种基于热传导技术的连续水位测量方法成为必要。

现有的水位探测器如图1所示，主动端M1为表面有阴螺纹的金属棒。包括一支热平衡芯棒B1，材料为纯镍（也可为其他热传导性能良好的材料），其表面有阴螺纹，通过双绕操作均匀缠绕着铠装热电阻R1（敏感元件为耐辐照并且线性度好的热电阻材料，铠装材料为不锈钢，敏感元件和铠装外壳之间采用氧化铝或者氧化镁粉末进行绝缘填充）和铠装电加热丝H1（加热丝材料为Cr20Ni80或者其他高电阻电热合金，铠装外壳为不锈钢，加热丝和铠装外壳之间采用氧化铝或者氧化镁粉末进行绝缘填充），且R1和H1并列缠绕。参考端M2与M1的结构形式完全一致，只是在使用过程中，通过为M1的H1加热，而M2的H1不加热来达到测量目的。

实际使用过程中，将探测器从顶部插入需要进行水位测量的容器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用水位探测器的一种基于热传导的连续水位测量方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于热传导的连续水位测量方法，它包括如下步骤：

1）确定探测器的线功率密度q_l的范围是[0,50]mW/cm；

2）确定探测器主动端与参考端在蒸汽中部分的温差Δt_steam；

3）确定探测器主动端与参考端在水中部分的温差Δt_water；

4）利用下式获得水位数据

L_{water} = \frac{S (R_{1} - R_{2}) - α R_{0} LΔ t_{steam}}{α R_{0} (Δ t_{water} - Δ t_{steam})}

其中：L_water为探测器热电阻浸没在水中部分的长度；L为探测器热电阻的总长；α，R₀为热电阻阻值拟合公式R_t=R₀(1+αt)中的系数；S为探测器热电阻的截面积；R₁，R₂分别为探测器主动端和参考端热电阻的阻值。

在上述的一种基于热传导的连续水位测量方法中，所述的步骤2）具体步骤如下：

A）在充满蒸汽的容器中，将探测器插入容器中；

B）对容器中的蒸汽进行加热，使容器中蒸汽的温度t_steam从20℃~350℃之间每隔5℃取一个值；

C）在每个不同的t_steam下，对探测器进行加热，使探测器的线功率密度达到q_l；

D）记录下每个不同的t_steam下，探测器主动端与参考端在蒸汽中部分的温差Δt_steam；

E）对于步骤B）中未取到的容器中蒸汽的温度t_steam，其对应的Δt_steam取值通过临近的两个蒸汽的温度值对应两个温差值的插值获取。

在上述的一种基于热传导的连续水位测量方法中，所述的步骤3）具体步骤如下：

a）在充满水的容器中，将探测器插入容器中；

b）通过对容器中的水进行加热，使从20℃~350℃之间每隔5℃取一个值；

c）在每个不同的t_water下，对探测器进行加热，使探测器的线功率密度达到q_l；

d）记录下每个不同的t_water下，探测器主动端与参考端在蒸汽中部分的温差Δt_water；

e）对于步骤b）中未取到的容器中水的温度t_water，其对应的Δt_water取值通过临近的两个水温度值对应两个温差值的插值获取。

本发明的显著效果在于：本发明借助水位探测器的热传导原理，通过试验方法获得探测器主动端与参考端在蒸汽中部分的温差Δt_steam和探测器主动端与参考端在水中部分的温差Δt_water，间接得出探测器热电阻浸没在水中部分的长度，即测量的水位信息。本方法能满足核电站中恶劣环境下水位测量的需求，可以应用在反应堆压力容器水位测量、堆坑水位测量、乏燃料水池水位测量等多种场合。

附图说明

图1为水位探测器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

1）确定探测器的线功率密度q_l，q_l的范围是[0,50]mW/cm，本实施例中取25mW/cm；

2）利用水位探测器主动端与参考端电阻，获得探测器主动端与参考端在蒸汽中部分的温差Δt_steam；

具体步骤如下：

A）在充满蒸汽的容器中，将探测器插入容器中；

3）利用水位探测器主动端与参考端电阻，获得探测器主动端与参考端在水中部分的温差Δt_water；

具体步骤如下：

a）在充满水的容器中，将探测器插入容器中；

b）通过对容器中的水进行加热，使从20℃~350℃之间每隔5℃取一个值。其中，100℃以下的温度，容器中的压力为常压；100℃以上的温度，容器中的压力使得其中的水为饱和态；

4）利用下式获得水位数据

L_{water} = \frac{S (R_{1} - R_{2}) - α R_{0} LΔ t_{steam}}{α R_{0} (Δ t_{water} - Δ t_{steam})}

其中：L_water为探测器热电阻浸没在水中部分的长度；

L为探测器热电阻的总长；

α，R₀为热电阻阻值拟合公式R_t=R₀(1+αt)中的系数；

S为探测器热电阻的截面积；

R₁，R₂分别为探测器主动端和参考端热电阻的阻值；

探测器热电阻浸没在水中部分的长度即为探测的水位值，L，S为制造过程已确定的探测器的外形参数；α，R₀为热电阻所选用材料的物理参数，可通过试验确定其数值；Δt_steam、Δt_water由步骤2）和3）可以得到。

Claims

1.一种基于热传导的连续水位测量方法，其特征在于，它包括如下步骤：

1）确定探测器的线功率密度q_l的范围是[0,50]mW/cm；

2）确定探测器主动端与参考端在蒸汽中部分的温差Δt_steam；

3）确定探测器主动端与参考端在水中部分的温差Δt_water；

4）利用下式获得水位数据

L_{water} = \frac{S (R_{1} - R_{2}) - α R_{0} LΔ t_{steam}}{α R_{0} (Δ t_{water} - Δ t_{steam})}

2.如权利要求1所述的一种基于热传导的连续水位测量方法，其特征在于，所述的步骤2）具体步骤如下：

A）在充满蒸汽的容器中，将探测器插入容器中；

3.如权利要求1所述的一种基于热传导的连续水位测量方法，其特征在于，所述的步骤3）具体步骤如下：

a）在充满水的容器中，将探测器插入容器中；