CN105548351A - 一种监测管道内有无液态金属的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于液态金属监测领域，具体涉及一种监测管道内有无液态金属的装置，包括垂直设置在所述管道外侧的涡流传感器，固定所述涡流传感器的固定支架以及与所述涡流传感器电连接的信号处理机，其中，所述涡流传感器包括外壳，设置在所述外壳内的绕线骨架，同轴绕制在所述绕线骨架上的初级线圈、感应线圈和补偿线圈，所述感应线圈与所述补偿线圈对称绕制在所述初级线圈的两侧，且距管道由近至远依次为所述感应线圈、所述初级线圈和所述补偿线圈。本发明具有安装和维护方便、测量灵敏度高、稳定性好以及易实现批量化生产等有益效果。

Description

一种监测管道内有无液态金属的装置

技术领域

本发明属于液态金属监测领域，具体而言，涉及一种监测管道内有无液态金属的装置。

背景技术

电磁泵驱动液态金属传热是一种高效传热方式，可用于核反应堆、芯片冷却、飞行器主动冷却等诸多领域。例如，目前，第四代核能系统——液态钠冷却快堆系统的一些钠回路上安装电磁泵，然而，必须保证在安装电磁泵的钠管道充满液态钠情况下才能允许启动电磁泵，否则将烧毁电磁泵。通常在电磁泵出口垂直钠管道上安装监测装置，以监测管道中是否充满液态钠。

当前，监测管道内有无液态金属的监测装置主要由差动式互感线圈一次传感器、二次仪表和相应的连接电缆组成，利用线圈互感及涡流效应的原理实现对管道内有无液态金属进行监测。其缺点一是一次传感器的互感线圈绕在管道上（即传感器与管道为一体），安装、维护困难；二是互感线圈是两线圈结构，背景信号大，测量灵敏度低以及稳定性差；三是因有多种口径的管道需要监测，一次传感器难以实现批量化生产。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种监测管道内有无液态金属的装置，拟解决现有监测装置安装和维护困难、测量灵敏度低、稳定性差以及难以实现批量化生产等技术问题。

为此，本发明提供了一种监测管道内有无液态金属的装置，包括垂直设置在所述管道外侧的涡流传感器，固定所述涡流传感器的固定支架以及与所述涡流传感器电连接的信号处理机，其中，所述涡流传感器包括外壳，设置在所述外壳内的绕线骨架，同轴绕制在所述绕线骨架上的初级线圈、感应线圈和补偿线圈，所述感应线圈与所述补偿线圈对称绕制在所述初级线圈的两侧，且距管道由近至远依次为所述感应线圈、所述初级线圈和所述补偿线圈。

进一步地，所述补偿线圈至所述初级线圈的间距d2与所述感应线圈至所述初级线圈的间距d1的关系为：(d1-d2)/(d1+d2)≤2.5%。

进一步地，所述补偿线圈的匝数等于所述感应线圈的匝数。

进一步地，所述固定支架包括固定板和紧固件。

进一步地，所述固定板为C型板，所述紧固件为抱箍，所述C型板的两端与所述抱箍相连，所述C型板的中间设有固定涡流传感器的接口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述监测管道内有无液态金属的装置还包括与信号处理机电连接的温度传感器。

进一步地，所述温度传感器固定在所述管道上。

进一步地，所述温度传感器为热电偶。

在本发明实施例提供的装置中，采用模块化的涡流传感器结构，通过固定支架将涡流传感器固定在管道外侧，即涡流传感与管道分离，不仅安装和维护方便，还能适应不同口径的管道监测，易实现批量化生产；此外，涡流传感器的线圈采用同轴对称的三线圈结构，降低了背景信号，提高了测量灵敏度和稳定性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种监测管道内有无液态金属的装置示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的涡流传感器结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1、图2，本发明实施例提供了一种监测管道内有无液态金属的装置，包括垂直设置在所述管道1外侧的涡流传感器3，固定所述涡流传感器3的固定支架4以及与所述涡流传感器3通过信号电缆6连接的信号处理机5，其中，涡流传感器3包括外壳31，设置在外壳31内的绕线骨架32，以及同轴绕制在绕线骨架32上的初级线圈34、感应线圈35和补偿线圈33，感应线圈35与补偿线圈33对称绕制在初级线圈34的两侧，且距管道由近至远依次为感应线圈35、初级线圈34和补偿线圈33。

具体地，上述对称绕制方式优选为：补偿线圈33至初级线圈34的间距d2与感应线圈35至初级线圈34的间距d1的关系为：(d1-d2)/(d1+d2)≤2.5%；补偿线圈33的匝数等于感应线圈35的匝数。其中，d2与d1的实质关系为d2与d1的差值越小越好，即使背景信号趋向于最小值。上述涡流传感器线圈的对称绕制方式降低了背景信号，提高了测量灵敏度和稳定性。具体而言，一方面，补偿线圈33至初级线圈34的间距d2等于或近似等于感应线圈35至初级线圈34的间距d1，补偿线圈33的匝数等于感应线圈35的匝数，因此，初级线圈34在感应线圈35和补偿线圈33中产生的背景信号相等或近似相等，温度变化影响感应线圈35和补偿线圈33的电导率也相等；另一方面，由于补偿线圈33至管道1或液态金属的距离大于感应线圈35至液态金属的距离，因此，初级线圈34在液态金属中产生涡电流后，该涡电流在补偿线圈33中产生的信号，远小于该涡电流在感应线圈35中产生的信号。综上，感应线圈35和补偿线圈33这两路信号在信号处理机相抵后可降低背景信号，达到提高测量灵敏度和稳定性的目的。

优选地，固定支架4包括固定板41和紧固件42。固定板41优选为C型板，紧固件42优选为抱箍。所述C型板的两端与抱箍相连，C型板的中间设有固定涡流传感器3的接口，抱箍通过连接螺栓43固定在管道1上。该固定支架4用于确保每次安装涡流传感器3时，涡流传感器3相对管道1的位置保持不变，从而减少安装位置对测量信号的影响。

为进一步减少温度变化对涡流传感器线圈的影响，提高测量的稳定性。作为上述技术方案的进一步改进，本发明还包括与信号处理机5电连接的温度传感器2。该温度传感器2可以设置在涡流传感器3内或涡流传感器3外。本实施例优选将该温度传感器2固定在管道上，用于测量管道的温度，进一步补偿温度对测量管道及涡流传感器线圈电导率的影响，从而提高测量的稳定性。进一步地，该温度传感器2优选为热电偶。

本发明可用于核反应堆、芯片冷却、飞行器主动冷却等诸多利用液态金属来传热冷却的领域，所述的液态金属可以是液态钠、液态钾、液态钠钾合金、液态镓、液态镓锡等合金等等；也可用于化工、印刷行业，对管道内有无液态铅等有毒重金属的监测；还可用于铸造行业，对管道内输送熔融有色金属铝、铜等的监测。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种监测管道内有无液态金属的装置，其特征在于，包括垂直设置在所述管道外侧的涡流传感器，固定所述涡流传感器的固定支架以及与所述涡流传感器电连接的信号处理机，其中，所述涡流传感器包括外壳，设置在所述外壳内的绕线骨架，同轴绕制在所述绕线骨架上的初级线圈、感应线圈和补偿线圈，所述感应线圈与所述补偿线圈对称绕制在所述初级线圈的两侧，且距管道由近至远依次为所述感应线圈、所述初级线圈和所述补偿线圈。

2.根据权利要求1所述的监测管道内有无液态金属的装置，其特征在于，所述补偿线圈至所述初级线圈的间距d2与所述感应线圈至所述初级线圈的间距d1的关系为：(d1-d2)/(d1+d2)≤2.5%。

3.根据权利要求1或2所述的监测管道内有无液态金属的装置，其特征在于，所述补偿线圈的匝数等于所述感应线圈的匝数。

4.根据权利要求1所述的监测管道内有无液态金属的装置，其特征在于，所述固定支架包括固定板和紧固件。

5.根据权利要求4所述的监测管道内有无液态金属的装置，其特征在于，所述固定板为C型板，所述紧固件为抱箍，所述C型板的两端与所述抱箍相连，所述C型板的中间设有固定涡流传感器的接口。

6.根据权利要求1所述的监测管道内有无液态金属的装置，其特征在于，还包括与信号处理机电连接的温度传感器。

7.根据权利要求6所述的监测管道内有无液态金属的装置，其特征在于，所述温度传感器固定在所述管道上。

8.根据权利要求6或7所述的监测管道内有无液态金属的装置，其特征在于，所述温度传感器为热电偶。