CN103903662B - 一种热扩散式水位探测器在水位探测中测点的判断方法 - Google Patents

一种热扩散式水位探测器在水位探测中测点的判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及核电厂水位检测技术，具体公开了一种热扩散式水位探测器在水位探测中测点的判断方法。通过试验方法确定脉冲电流的幅值和脉冲电流的周期和脉宽范围，进而对探测器探测水位测点的判断，由于测点判断，因而并能减小探测器水位计算的响应时间。同时通过对脉冲电流的参数进行灵活的调节，延长探测器的使用时间，可适用于多种应用工况。

Description

一种热扩散式水位探测器在水位探测中测点的判断方法
技术领域
本发明属于核电厂水位检测技术，具体涉及一种水位探测中测点的判断方法。
背景技术
在先进压水堆中，多采用热扩散式的水位探测器，通过判断主动端和参考端温度敏感元件的温差来判断测点是否被冷却剂淹没，以此来测量压力容器中的水位。
热扩散式的水位探测器，以EPR（欧洲先进压水堆）中使用的RPVL探测器为例，其示意图如图1所示。
对应于每一个水位测点，在探测器的相同轴向位置分别布置1支主动端温度敏感元件和1支被动端敏感元件，并使用1支电加热器对主动端进行加热，利用水汽传热性能的显著差异，即可通过计算主动端和参考端的温差来判定水位测点是否被水淹没。
不同的探测器具体结构和布置形式有所不同，但其基本原理类似，并都具有主动端、参考端和加热器这些部件。
这种水位探测器需要使用电源对主动端探头进行加热控制，目前主要采用的是恒定电流的控制方法。恒定电流的控制方法，在探测器投入使用后，就对探测器使用恒定的电流进行加热，在探测器的主动段可得到恒定的线功率密度，易于后续水位信息的处理，但这种方式由于对探测器的持续加热，会降低探测器的使用寿命，并且难以进行灵活调节。而如果使用脉冲式电流，将可灵活控制主动端和参考端的温差，并可通过对脉冲幅值、脉宽等的调节，能广泛应用于不同的测量场合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热扩散式水位探测器在水位探测中测点的判断方法。
实现本发明的技术方案如下：
一种热扩散式水位探测器在水位探测中测点的判断方法，该方法包括如下步骤：
1）确定脉冲电流的幅值IA，方法如下：
a.将探测器置于容器中，测量记录探测器主动端表面的温度T0；
b.对探测器的主动端使用恒定的电流进行加热，加热电流值从0开始增加，并每隔0.1A取1个电流值；
c.在使用每个恒定电流值进行加热时，记录下探测器主动端表面的温度变化曲线，并标示出该曲线中达到稳态温度63.2%的时间T以及其对应的温度值TT；
d.计算每条曲线所对应的（TT-T0）的值，当该值首次超过20℃时，此时的电流值即为所需确定的IA；
2）确定脉冲电流的周期T和脉宽范围[a，b]
其中，b=100%，a由以下步骤确定：
a.将探测器置于容器中，测量探测器主动端表面的温度TA和参考端表面的温度TR；
b.使用周期为T的脉冲电流对探测器主动端进行加热，脉冲电流的功率P为0~100%，并从0开始以5%的步长递增；
c.使用温度采集设备持续采集TA和TR，记录下T时刻的（TA-TR）值；
d.当（TA-TR）首次超过20℃时，此时的P即为需要确定的a；
3）探测器探测水位测点的判断
当(TA-TR)>TTH时，其中TTH为温差判断的阈值，TTH∈(5,10)℃；
当(TA,t+1-TR，t+1)-(TA,t-TR，t)>vTH时，其中（TA,t+1-TR，t+1）为在（t+1）时刻主动端与参考端的温差，(TA,t-TR，t)为在t时刻主动端与参考端的温差，vTH为温差变化率判断的阈值，vTH∈(0.1,2)℃/s。
在上述一种热扩散式水位探测器在水位探测中测点的判断方法中：所述的步骤3）中温差判断的阈值TTH的值取8，温差变化率判断的阈值vTH的值取1。
本发明所取得的有益效果如下：通过试验方法确定脉冲电流的幅值和脉冲电流的周期和脉宽范围，进而对探测器探测水位测点的判断，由于测点判断，因而并能减小探测器水位计算的响应时间。同时通过对脉冲电流的参数进行灵活的调节，延长探测器的使用时间，可适用于多种应用工况，
附图说明
图1为EPR的RPVL探测器示意图；
图2为脉冲电流示意图；
图中，IA为脉冲电流的幅值，单位为A；
T为脉冲电流的周期，单位为s；
W为脉冲电流的脉宽，单位为s，占空比P=W/T，单位为%。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述。
在本发明中选用的脉冲电流形式为方波脉冲，如图2所示。方波的幅值、频率和频宽均可灵活调节，这就使得使用本控制方法的水位探测器可在多种场合以及多种工况下广泛使用。
1）确定脉冲电流的幅值
脉冲电流的幅值IA，其取值范围为0~2A。
e.将探测器置于容器中，只要能满足探测器整根插入的容器即可，容器中保持常温常压的环境，使用温度探测元件测量探测器主动端表面的温度，记录下探测器未加热时主动端表面的温度T0；
f.对探测器的主动端使用恒定的电流进行加热，加热电流值从0开始增加，并每隔0.1A取1个电流值，并使输入电流保持在该电流值上；
g.在使用每个恒定电流值进行加热时，记录下探测器主动端表面的温度变化曲线，并标示出该曲线中达到稳态温度63.2%的时间τ以及其对应的温度值Tτ；
h.计算每条曲线所对应的（Tτ-T0）的值，当该值首次超过20℃时，此时的电流值即为所需确定的IA。
2）确定脉冲电流的周期和脉宽
设脉冲电流的周期T，其取值为30s。对应于不同的运行工况，加热电流的脉宽不同，以达到灵活应用探测器的目的。在正常运行工况下，脉宽W的取值范围是[a，b]，其中b=100%。a的确定方法为：
a.将探测器置于容器中，只要能满足探测器整根插入的容器即可，容器中保持常温常压的环境，使用温度探测元件测量探测器主动端表面的温度TA和参考端表面的温度TR；
b.使用周期为T的脉冲电流对探测器主动端进行加热，脉冲电流的功率P为0~100%，并从0开始以5%的步长递增，对应每个固定的占空比，进行一次试验；
c.使用温度采集设备持续采集TA和TR，记录下T时刻的（TA-TR）值；
d.当（TA-TR）首次超过20℃时，此时的P即为需要确定的a。
在（a，b）范围内，可由用户对P进行灵活调节，以适应不同工况、不同温度条件下的应用。
3）探测器探测水位测点的判断
利用步骤1）和步骤2）中确定的脉冲电流对水位探测器的主动端进行供电，并持续对主动端和参考端的温差（TA-TR）进行数据采集，采集频率大于1Hz即可。
a.当(TA-TR)>TTH时，其中TTH为温差判断的阈值，TTH∈(5,10)℃，TTH的具体取值在该范围内由实际应用情况确定；
b.当(TA,t+1-TR，t+1)-(TA,t-TR，t)>vTH时，其中（TA,t+1-TR，t+1）为在（t+1）时刻主动端与参考端的温差，(TA,t-TR，t)为在t时刻主动端与参考端的温差，vTH为温差变化率判断的阈值，vTH∈(0.1,2)℃/s。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种热扩散式水位探测器在水位探测中测点的判断方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)确定脉冲电流的幅值IA，方法如下：
a.将探测器置于容器中，测量记录探测器主动端表面的温度T0；
b.对探测器的主动端使用恒定的电流进行加热，加热电流值从0开始增加，并每隔0.1A取1个电流值；
c.在使用每个恒定电流值进行加热时，记录下探测器主动端表面的温度变化曲线，并标示出该曲线中达到稳态温度63.2％的时间τ以及其对应的温度值Tτ；
d.计算每条曲线所对应的(Tτ-T0)的值，当该值首次超过20℃时，此时的电流值即为所需确定的IA；
2)确定脉冲电流的周期T和脉宽范围[a，b]
其中，b＝100％，a由以下步骤确定：
a.将探测器置于容器中，测量探测器主动端表面的温度TA和参考端表面的温度TR；
b.使用周期为T的脉冲电流对探测器主动端进行加热，脉冲电流的功率P为0～100％，并从0开始以5％的步长递增；
c.使用温度采集设备持续采集TA和TR，记录下T时刻的(TA-TR)值；
d.当(TA-TR)首次超过20℃时，此时的P即为需要确定的a；
3)探测器探测水位测点的判断
当TA-TR>TTH时，其中TTH为温差判断的阈值，TTH∈(5,10)℃；
当(TA,t+1-TR,t+1)-(TA,t-TR,t)>vTH时，其中(TA,t+1-TR,t+1)为在(t+1)时刻主动端与参考端的温差，(TA,t-TR,t)为在t时刻主动端与参考端的温差，vTH为温差变化率判断的阈值，vTH∈(0.1,2)℃/s。
2.如权利要求1所述的一种热扩散式水位探测器在水位探测中测点的判断方法，其特征在于：所述的步骤3)中温差判断的阈值TTH的值取8，温差变化率判断的阈值vTH的值取1。
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