CN108361187B - 一种电磁泵综合性能测试系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁泵综合性能测试系统及其使用方法，该系统包括储钠罐、电磁泵、钠缓冲罐、电磁流量计、电加热器、冷阱、校验箱、储气瓶和氩气缓冲罐；还公开了该系统的使用方法；本发明可以对电磁泵不同功率不同系统阻力下流量扬程特性、电磁泵允许钠温、电磁泵不同功率下对液态金属钠的加热功率、电磁泵长期运行条件下的流量扬程等多种参数进行测试。

Description

一种电磁泵综合性能测试系统及其使用方法

技术领域

本发明属于电磁泵技术领域，具体涉及一种电磁泵综合性能测试系统及其使用方法。

背景技术

电磁泵是输送液态金属的装置，在钠冷快堆中运输液态金属钠，广泛应用于钠冷快堆辅助系统中。电磁泵造价较低，不易泄露，故障率低，在钠冷快堆辅助系统及液态金属钠试验装置中得到广泛应用。

早期由于我国相关技术落后，电磁泵依赖于进口，价格昂贵。经过一定时间的发展，目前国内已有少量厂家具备生产制造电磁泵的技术，也有部分成品。然而由于电磁泵的应用范围仍较小，相关发展较为缓慢，尚无较好的测试系统对其综合性能进行测试，无法对反映其性能的关键参数进行准确的测量。因此设计一种电磁泵综合性能测试系统是十分必要和重要的。

电磁泵综合性能测试主要测量的是电磁泵在不同功率和不同系统阻力下的流量扬程特性、电磁泵最高允许钠温、电磁泵在不同功率下对液态金属钠的加热功率、电磁泵在长期运行条件下的流量扬程参数。以上四个方面不仅反映了电磁泵短时间内的最高性能参数，还体现了电磁泵在长时间运行下所能达到的流量和扬程。

中国专利申请公布号CN102536773A公开了一种电磁泵多参数综合测试控制系统。其主要包括电磁泵流量测试模块、出水压力测试模块、反向压力测试模块和线圈功率测试模块，分别用于测试电磁泵的流量、出水压力、反向压力和线圈功率。但是，该专利的重点是测试时所用的工业控制系统，没有具体的测试电磁泵综合性能的方法。因此该方法只能作为电磁泵综合性能测试时的辅助方法，不适用于测试电磁泵性能参数。

又如中国专利申请公布号CN103091355A公开了一种电磁泵驱动液态金属循环传热性能测试装置。用于验证和测量电磁泵驱动液态金属时其可控硅加热系统及传热控制性能。该装置有一定的自控控制功能，用于测量不同电磁泵、加热器以及不同金属组合下的热传导特性。但是该装置无法对电磁泵的重要性能参数进行测试。

再如中国专利申请公布号CN102254577A公开了一种液态金属钠热工水力实验回路系统。利用该系统可以实现灌钠操作、液态金属钠流动传热特性分析、液态金属钠在线净化、电磁流量计标定、液态金属钠的取样分析及检测等功能，但仍存在一定的局限性，无法提供一种电磁泵综合性能测试方法，无法完成泵参数的测量，不适用于电磁泵综合性能测试。

发明内容

本发明提供一种电磁泵综合性能测试系统及其使用方法，用于解决上述背景技术的缺陷，不仅可用于钠电磁泵性能测试，还可用于其他类型电磁泵。利用本系统可完成电磁泵在不同功率和不同系统阻力下的流量和扬程的测量、电磁泵允许钠温测量、电磁泵在不同功率下对液态金属钠加热功率的测量以及电磁泵在长期运行条件下流量扬程等参数的测量。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电磁泵综合性能测试系统，包括储钠罐1、钠缓冲罐2、电磁泵3、电磁流量计4、电加热器5、冷阱6、校验箱7、储气瓶8和氩气缓冲罐9；

所述储钠罐1在回路停止运行时作为储存金属钠的容器；储钠罐1布置在最低处，通过控制第一钠阀201的开启和关闭，实现与回路的连接和隔离；通过第三气阀303与氩气缓冲罐9相连，通过第五气阀305与大气相通，控制储钠罐1内压力；第四气阀304一直处于开启状态，实时通过第一压力表503测量储钠罐1内压力；储钠罐1罐体外壁不同高度处布置有第一热电偶601、第二热电偶602和第三热电偶603，用于监测储钠罐1内温度分布，其主要作用是判断储钠罐1内金属钠的熔化程度；

所述钠缓冲罐2在回路运行时不仅作为容纳液态金属钠的容器，还用于调节回路内压力；钠缓冲罐2布置在高处，回路运行时作为钠的容器，还能够调节回路压力；钠缓冲罐2钠进口布置在罐体中部，出口通过第一钠阀201连接储钠罐1出口管道，通过第二钠阀202连接电磁泵3入口管道；钠缓冲罐2内布置有第一液位探针701和第二液位探针702，用于监测液态金属钠液位；钠缓冲罐2通过第六气阀306与氩气缓冲罐9相连，通过第八气阀308与大气相通，控制钠缓冲罐2内压力；第七气阀307一直处于开启状态，实时通过第二压力表504测量钠缓冲罐2内压力；

所述电磁泵3作为回路运行的动力，在本系统中还作为试验对象；电磁泵3入口通过第二钠阀202与钠缓冲罐2出口相连，电磁泵3出口经过第三钠阀203后，一条支路连接至电磁流量计4入口，另一条支路通过第六钠阀206连接至冷阱6入口；电磁泵3上设置第十热电偶610；

为了测量电磁泵3进出口压力，在电磁泵3进口截面附近布置了第一压力变送器501，在电磁泵3进出口截面附近布置了差压变送器502，均通过取压管与回路管道连接；取压管与电磁泵3对应截面的距离为两倍管道内径；即80mm。进口取压管长度为200mm，进口取压管100mm处引出一支路通过法兰连接第一压力变送器501的压力膜片，200mm处通过法兰连接差压变送器502的压力膜片；出口取压管长度为100mm，与差压变送器502的另一压力膜片通过法兰连接；取压管与第一压力变送器501和差压变送器502均通过法兰连接，以高温导热油作为压力传递中间介质；为了让液态金属钠能够完全充满取压管，保证测量的精度，安装时取压管需向下倾斜；此外，由于液态金属钠在取压管中基本处于静止状态，流动性较差，容易凝固，从而给压力测量带来极大的误差，因此取压管外需布置电加热丝和保温棉，使取压管内金属钠在测试时始终处于液态；相反，若回路内液态金属钠温度过高，使得取压管内钠温有可能超过第一压力变送器501和差压变送器502应变膜片的温度使用范围，应减小取压管处电加热丝的功率，必要时将功率降为0并打开外层包裹的保温棉，加强散热；总之，需将取压管内钠温维持在钠熔点以上，第一压力变送器501和差压变送器502应变膜片最高允许温度之下；取压管壁布置有第六热电偶606和第七热电偶607，便于监测壁温；电磁泵3进口取压管处热电偶布置在取压管的分支处，电磁泵出口取压管处热电偶距该出口法兰40mm；

电磁泵3进出口直管段中布置了分别用于测量液态金属钠进出口温度的进口第四热电偶604和出口第五热电偶605；由于热电偶插入流道内对液态金属钠速度分布有一定的扰动，有可能影响压力压差的测量，为了消除该影响，测钠温用的热电偶需与取压管保持预设的距离；本回路中距离为四倍管道内径，即160mm，且进口第四热电偶604和出口第五热电偶605需插入管道中心；

所述电磁流量计4用于测量回路液态金属钠的流量，电磁流量计4入口连接第三钠阀203，出口连接至电加热器5；

所述电加热器5用于加热回路内液态金属钠；电加热器5出口一条支路通过第四钠阀204连接至校验箱7，另一条支路通过第五钠阀205连至钠缓冲罐2入口；

所述冷阱6是一种过滤液态金属钠的装置，利用杂质在液态金属钠中溶解度随钠温降低而减小的原理，过滤液态金属钠中的杂质；冷阱6入口通过第六钠阀206连接至电磁流量计4入口，过滤后的液态金属钠通过出口连接至钠缓冲罐2入口管道；回路停止时，冷阱6内液态金属钠通过第七钠阀207和第一钠阀201返回储钠罐1内；冷阱6外壁有第八热电偶608和第九热电偶609，为调节冷阱6外壁电加热丝加热功率和冷阱6外保温套筒的开度提供依据，使冷阱处于过滤效果最佳的温度状态；

所述校验箱7用于标定电磁流量计4的输出电压信号，通过控制第四钠阀204的开启和关闭实现与回路的连接和隔离，通过第九气阀309和氩气缓冲罐9相连，通过第十一气阀311与大气相通，利用第十气阀310和第十一气阀311调节校验箱内压力，第十气阀310一直处于开启状态，通过第三压力表505实时测量校验箱内压力；校验箱7内布置有多根液位探针分别为第三液位探针703、第四液位探针704、第五液位探针705和第六液位探针706，从而实现电磁流量计4的标定；由于电磁流量计4磁场由永磁铁提供，其磁场强度随时间和使用环境的不同会产生变化，因此试验前需对电磁流量计4进行标定；

氩气缓冲罐9入口通过第一气阀301与储气瓶8连通，储气瓶8作为氩气源，提供氩气；氩气缓冲罐9作为暂时储存氩气的容器，有助于调节回路各罐体内压力；

其中，钠缓冲罐2、第二钠阀202、电磁泵3、第三钠阀203、电磁流量计4、电加热器5、第五钠阀205及相连的管道构成主循环系统；

储钠罐1、第一钠阀201、钠缓冲罐2、储钠罐1与钠缓冲罐2相连的管道、储气瓶8、氩气缓冲罐9、第一气阀301、第二气阀302、第三气阀303、第四气阀304、第五气阀305、第六气阀306、第七气阀307、第八气阀308及相关氩气管道构成充排钠系统；

第二钠阀202、第四热电偶604、第一压力变送器501、电磁泵3、第十热电偶610、差压变送器502、第五热电偶605、第三钠阀203、电磁流量计4及相关管道构成试验段；第四热电偶604、第五热电偶605、第一压力变送器501、差压变送器502、第十热电偶610、第三钠阀203、电磁流量计4分别用于测量电磁泵3进口液态金属钠温度、电磁泵3出口液态金属钠温度、电磁泵3进口压力、电磁泵3扬程、电磁泵3绕组线圈温度、调节系统阻力、测量电磁泵3输出流量；

钠缓冲罐2、第二钠阀202、电磁泵3、第三钠阀203、电磁流量计4、电加热器5、校验箱7、第三液位探针703、第四液位探针704、第五液位探针705、第六液位探针706、氩气缓冲罐9、第二气阀302、第六气阀306、第九气阀309及相关的液态金属钠管道和氩气管道构成电磁流量计标定系统；

钠缓冲罐2、第二钠阀202、电磁泵3、第三钠阀203、第六钠阀206、冷阱6、第八热电偶608、第九热电偶609及相关管道构成液态金属钠净化系统；冷阱存在最佳过滤温度，因此布置第八热电偶608和第九热电偶609用于辅助调节冷阱加热或散热功率；

测试系统中储钠罐1内电加热棒、钠缓冲罐2内电加热棒、冷阱6内电加热棒的功率均通过可编程逻辑控制器实现实时远程调控，组成了系统的控制系统。

回路管道均有4～8°的倾斜角度，方便液态金属钠回流到储钠罐1中。此外，由于电磁泵3的钠流道为环形通道，由半径较小的圆形管道扩张到半径较大的环形通道时管道有一定的扩张，所以电磁泵3在安装时需倾斜放置，与水平方向倾角为6°～8°，使环形通道有一定的倾角，防止回路停止时仍有金属钠附着在泵管道中。

为了减小第二钠阀202和第三钠阀203等局部阻力对电磁泵3进出口压力测量的影响，与电磁泵3相连的管道需足够长，且与电磁泵3进出口管道采用相同规格并同轴布置，使得液态金属钠在到达电磁泵3流道前经过足够长的发展段，钠流速在泵通道内尽量均匀；本回路中直管段长度为15倍管道内径，即600mm。

所述储钠罐1采用316L型不锈钢，回路其余罐体及管道和钠阀均为304不锈钢。

所述电加热器5内含有2根功率为7.2kW的电加热棒。

回路运行步骤如下：打开第二钠阀202，开启电磁泵3，钠缓冲罐2内液态金属钠流经电磁泵3、电磁流量计4、电加热器5返回钠缓冲罐2内，完成循环。

试验时，根据试验需求调节电磁泵3输入功率、第三钠阀203的开度、回路加热功率等，完成电磁泵的综合性能测试。

与现有技术相比较，本发明具备如下优点：

1.本发明所述测试系统及方法实现了电磁泵综合性能测试研究，具备精确测量反映电磁泵关键性能参数和辅助参数的能力，可以完成电磁泵在不同输入功率不同系统阻力下的流量扬程特性试验、电磁泵允许钠温试验、电磁泵在不同输入功率下对液态金属钠加热功率测量试验以及电磁泵在长期运行条件下流量扬程试验，实现了对电磁泵的全面测量和综合考评；

2.试验段取压管、热电偶、钠阀的布置能准确反映电磁泵的各项参数，不存在插入热电偶影响压力测量、钠阀安装位置不存在影响压力测量等相互干扰的情况；

3.可以标定电磁流量计，修正其准确度，提高了数据的可靠性；

4.取压管和冷阱设有冷却设施，防止取压管内液态金属钠温度过高损坏压力差压变送器、防止冷阱过滤效率过低；

5.电磁泵进出口均布置有钠阀，便于在电磁泵发生故障的情况下对其进行拆卸，且保护回路管道和罐体的气密性。

附图说明

图1为电磁泵综合性能测试系统的系统图。

图2a为电磁泵进口截面处取压管、热电偶和钠阀等的安装布置图，由于电磁泵进出口呈对称布置，因此给出其1/2布置图；图2b为测液态金属钠温度用的热电偶布置图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明：

如图1所示，本发明一种电磁泵综合性能测试系统，包括储钠罐1、钠缓冲罐2、第二钠阀202、电磁泵3、第三钠阀203、电磁流量计4、电加热器5、第五钠阀205，以及冷阱6、校验箱7、储气瓶8和氩气缓冲罐9等。

储钠罐1在回路停止运行时作为储存金属钠的容器；钠缓冲罐2在回路运行时不仅作为容纳液态金属钠的容器，还可用于调节回路内压力；电磁泵3作为回路运行的动力，在本系统中还作为试验对象；电磁流量计4用于测量回路液态金属钠的流量；电加热器5用于加热回路内液态金属钠；冷阱6用于过滤液态金属钠中的杂质；校验箱7用于标定电磁流量计4；储气瓶8作为氩气源，提供氩气；氩气缓冲罐9作为暂时储存氩气的容器，有助于调节回路各罐体内压力。

其中，钠缓冲罐2、第二钠阀202、电磁泵3、第三钠阀203、电磁流量计4、电加热器5、第五钠阀205及相连的管道构成主循环系统。

储钠罐1、第一钠阀201、钠缓冲罐2、储钠罐1与钠缓冲罐2相连的管道、储气瓶8、氩气缓冲罐管9、第一气阀301、第二气阀302、第三气阀303、第四气阀304、第五气阀305、第六气阀306、第七气阀307、第八气阀308及相关氩气管道构成充排钠系统。

第二钠阀202、第四热电偶604、第一压力变送器501、电磁泵3、第十热电偶610、差压变送器502、第五热电偶605、第三钠阀203、电磁流量计4及相关管道构成试验段。第四热电偶604、第五热电偶605、第一压力变送器501、差压变送器502、第十热电偶610、第三钠阀203、电磁流量计4分别用于测量电磁泵3进口液态金属钠温度、电磁泵3出口液态金属钠温度、电磁泵3进口压力、电磁泵3扬程、电磁泵3绕组线圈温度、调节系统阻力、测量电磁泵3输出流量。

钠缓冲罐2、第二钠阀202、电磁泵3、第三钠阀203、电磁流量计4、电加热器5、校验箱7、第三液位探针703、第四液位探针704、第五液位探针705、第六液位探针706、氩气缓冲罐9、第二气阀302、第六气阀306、第九气阀309及相关的液态金属钠管道和氩气管道构成电磁流量计标定系统。

钠缓冲罐2、第二钠阀202、电磁泵3、第三钠阀203、第六钠阀206、冷阱6、第八热电偶608、第九热电偶609及相关管道构成液态金属钠净化系统。冷阱存在最佳过滤温度，因此布置第八热电偶608和第九热电偶609用于辅助调节冷阱加热或散热功率。

如图2中图2a所示为试验段处取压管、热电偶和钠阀的安装位置，由于电磁泵3进出口呈对称布置，因此给出了电磁泵1/2安装布置图。需要加以说明的是，第二钠阀202、第三钠阀203、管道和电磁泵3同轴布置，并与水平面保持6°～8°倾角。图2中图2a所示为测液态金属钠温度用的热电偶布置图。

测试系统上布置的所有温度传感器、压力传感器、压差传感器、流量传感器均通过信号采集系统连接到计算机上，以上组成了系统的测量采集系统。

测试系统中储钠罐1内电加热棒、钠缓冲罐2内电加热棒、冷阱6内电加热棒的功率均通过可编程逻辑控制器实现实时远程调控，组成了系统的控制系统。

如图1所示，本发明电磁泵综合性能测试系统及其使用方法，试验开始前对钠缓冲罐进行充钠：调节储钠罐1内电加热棒和储钠罐1罐体电加热丝功率，将储钠罐1内固态金属钠熔化至液态，同时通过回路电加热棒、电磁泵和电加热丝预热回路管道、电磁泵钠流道及所有钠阀；熔钠完成后，打开第一气阀301、第二气阀302和第三气阀303，通过储气瓶8和氩气缓冲罐9给储钠罐1加压至0.15MPa～0.20MPa后关闭第一气阀301，同时打开第八气阀308，降低钠缓冲罐2内压力，打开第一钠阀201，液态金属钠在储钠罐1与钠缓冲罐2间压差作用下流入钠缓冲罐2中；当储钠罐1和钠缓冲罐2间压差不足以将液态金属钠压至钠缓冲罐2时，关闭第一钠阀201，关闭第八气阀308，同时打开第一气阀301继续给储钠罐1加压至0.2MPa，再打开第八气阀308和第一钠阀201给钠缓冲罐2充钠；反复进行充压和充钠操作，当钠缓冲罐2内第二液位探针702响应时，关闭第一钠阀201，充钠完成；此时，储钠罐1本体及与回路相连的管道、第一钠阀201仍需维持加热状态，为紧急状态下将液态金属钠排回储钠罐1中做准备。

根据不同的测试内容，详细说明其使用方法：

1.电磁泵在不同功率下的流量扬程特性测量：①开启电磁泵3并让电磁泵3在预设功率下运行，调节回路加热装置(罐体电加热棒和回路管道上的电加热丝)加热功率，使液态金属钠在某一温度保持稳定(钠温变化小于1℃)半小时以上；②调节电磁泵3出口处第三钠阀203阀门开度，使第三钠阀203保持全开，待电磁流量计4信号、第一压力变送器501和差压变送器502信号保持稳定后，记录电磁泵电压、电流、频率、流量、压力、压差等试验数据；③调节电磁泵3出口第三钠阀203开度，待试验保持稳定后，测量电磁泵3在同一功率不同阀门开度下的流量扬程等试验数据；④改变电磁泵3的输入功率，调节回路加热装置加热功率，使液态金属钠稳定在与步骤①中相同的钠温，重复步骤②～③；

每改变一次电磁泵3的输入功率，均需多次改变电磁泵3出口第三钠阀203开度，从而获得电磁泵3在不同功率和不同阀门开度组合下的流量扬程特性数据。

2.电磁泵允许钠温测量：①调节电磁泵3至最低功率，通过回路电加热装置将液态金属钠加热至180℃～200℃；②增大电磁泵3输入功率并保持，不改变回路电加热装置的加热功率，利用电磁泵3对液态金属钠的加热能力加热液态金属钠直至液态金属钠温度达到稳定；③若在步骤②中第四热电偶604进口钠温和第五热电偶605出口钠温达到稳定前，第十热电偶610绕组线圈温度达到安全限值，说明此时钠温已超过电磁泵3允许钠温，需适当降低电磁泵3功率，直至液态金属钠温度达到稳定，即测得电磁泵3允许钠温；反之，若步骤②中进口第四热电偶604和出口第五热电偶605达到稳定后，第十热电偶610绕组线圈温度未达到安全限值，说明此时钠温并未达到允许钠温温度；缓慢增大回路电加热装置加热功率，直至第四热电偶604进口钠温、第五热电偶605出口钠温和第十热电偶610绕组线圈温度均达到稳定且第十热电偶610绕组线圈温度接近安全限值，此时钠温即为允许钠温温度。

3.电磁泵加热流体功率的测量：①调节电磁泵3至最低功率，通过回路电加热装置将液态金属钠加热至180℃～200℃；②关闭回路所有电加热和冷却装置，仅依靠电磁泵3加热液态金属钠；③增大电磁泵3功率，立即开始记录试验数据，直至第十热电偶610绕组线圈温度达到安全限值时立即关闭电磁泵，并在绕组线圈冷却后开启电磁泵并保持低功率运行；

通过试验开始和试验结束时钠温的温差，开展热力学分析获得试验期间内液态金属钠从电磁泵3获得的热能，从而定量分析出电磁泵3在不同输入功率下对流体的加热功率。

4.电磁泵长期运行条件下性能参数：①调节电磁泵3至最低功率，通过回路电加热装置将液态金属钠加热至180℃～200℃；②根据第十热电偶610绕组线圈温度每2小时调节一次电磁泵输入功率，若第十热电偶610绕组线圈温度低于195℃时，可增大电磁泵3输入功率，尽可能获得更高输入功率下的电磁泵参数，若第十热电偶610绕组线圈温度达到195℃以上，则减小电磁泵3输入功率；③不断重复步骤②，根据获得的大量试验数据，包括电磁泵扬程、电磁泵输出流量、电磁泵输入电源功率、电磁泵输入电源频率、电磁泵泵沟壁面温度、电磁泵绕组线圈温度，能够精确得出电磁泵3在长期运行条件下所能达到的最佳性能参数。

通过长期运行试验，有效避免电磁泵3在最大输入功率时极高的性能参数对电磁泵实际性能的夸大。电磁泵3在高功率运行时，流量扬程参数较大，但同时第十热电偶610绕组线圈温度会快速攀升至安全限值，不利于电磁泵3的安全运行，因此需通过长期运行试验获得电磁泵3的真实性能参数。

Claims (6)

1.一种电磁泵综合性能测试系统，其特征在于：包括储钠罐(1)、钠缓冲罐(2)、电磁泵(3)、电磁流量计(4)、电加热器(5)、冷阱(6)、校验箱(7)、储气瓶(8)和氩气缓冲罐(9)；

所述储钠罐(1)在回路停止运行时作为储存金属钠的容器；储钠罐(1)布置在最低处，通过控制第一钠阀(201)的开启和关闭，实现与回路的连接和隔离；通过第三气阀(303)与氩气缓冲罐(9)相连，通过第五气阀(305)与大气相通，控制储钠罐(1)内压力；第四气阀(304)一直处于开启状态，实时通过第一压力表(503)测量储钠罐(1)内压力；储钠罐(1)罐体外壁不同高度处布置有第一热电偶(601)、第二热电偶(602)和第三热电偶(603)，用于监测储钠罐(1)内温度分布，其主要作用是判断储钠罐(1)内金属钠的熔化程度；

所述钠缓冲罐(2)在回路运行时不仅作为容纳液态金属钠的容器，还用于调节回路内压力；钠缓冲罐(2)布置在高处，回路运行时作为钠的容器，还能够调节回路压力；钠缓冲罐(2)钠进口布置在罐体中部，出口通过第一钠阀(201)连接储钠罐(1)出口管道，通过第二钠阀(202)连接电磁泵(3)入口管道；钠缓冲罐(2)内布置有第一液位探针(701)和第二液位探针(702)，用于监测液态金属钠液位；钠缓冲罐(2)通过第六气阀(306)与氩气缓冲罐(9)相连，通过第八气阀(308)与大气相通，控制钠缓冲罐(2)内压力；第七气阀(307)一直处于开启状态，实时通过第二压力表(504)测量钠缓冲罐(2)内压力；

所述电磁泵(3)作为回路运行的动力，在本系统中还作为试验对象；电磁泵(3)入口通过第二钠阀(202)与钠缓冲罐(2)出口相连，电磁泵(3)出口经过第三钠阀(203)后，一条支路连接至电磁流量计(4)入口，另一条支路通过第六钠阀(206)连接至冷阱(6)入口；电磁泵(3)上设置第十热电偶(610)；

为了测量电磁泵(3)进出口压力，在电磁泵(3)进口截面附近布置了第一压力变送器(501)，在电磁泵(3)进出口截面附近布置了差压变送器(502)，均通过取压管与回路管道连接；取压管与电磁泵(3)对应截面的距离为两倍管道内径；进口取压管长度为200mm，进口取压管100mm处引出一支路通过法兰连接第一压力变送器(501)的压力膜片，200mm处通过法兰连接差压变送器(502)的压力膜片；出口取压管长度为100mm，与差压变送器(502)的另一压力膜片通过法兰连接；取压管与第一压力变送器(501)和差压变送器(502)均通过法兰连接，以高温导热油作为压力传递中间介质；为了让液态金属钠能够完全充满取压管，保证测量的精度，安装时取压管需向下倾斜；此外，由于液态金属钠在取压管中基本处于静止状态，流动性较差，容易凝固，从而给压力测量带来极大的误差，因此取压管外需布置电加热丝和保温棉，使取压管内金属钠在测试时始终处于液态；相反，若回路内液态金属钠温度过高，使得取压管内钠温有可能超过第一压力变送器(501)和差压变送器(502)应变膜片的温度使用范围，应减小取压管处电加热丝的功率，必要时将功率降为0并打开外层包裹的保温棉，加强散热；总之，需将取压管内钠温维持在钠熔点以上，第一压力变送器(501)和差压变送器(502)应变膜片最高允许温度之下；取压管壁布置有第六热电偶(606)和第七热电偶(607)，便于监测壁温；电磁泵(3)进口取压管处热电偶布置在取压管的分支处，电磁泵出口取压管处热电偶距该出口法兰40mm；

电磁泵(3)进出口直管段中布置了分别用于测量液态金属钠进出口温度的进口第四热电偶(604)和出口第五热电偶(605)；由于热电偶插入流道内对液态金属钠速度分布有一定的扰动，有可能影响压力压差的测量，为了消除该影响，测钠温用的热电偶需与取压管保持预设的距离；且进口第四热电偶(604)和出口第五热电偶(605)需插入管道中心；

所述电磁流量计(4)用于测量回路液态金属钠的流量，电磁流量计(4)入口连接第三钠阀(203)，出口连接至电加热器(5)；

所述电加热器(5)用于加热回路内液态金属钠；电加热器(5)出口一条支路通过第四钠阀(204)连接至校验箱(7)，另一条支路通过第五钠阀(205)连至钠缓冲罐(2)入口；

所述冷阱(6)是一种过滤液态金属钠的装置，利用杂质在液态金属钠中溶解度随钠温降低而减小的原理，过滤液态金属钠中的杂质；冷阱(6)入口通过第六钠阀(206)连接至电磁流量计(4)入口，过滤后的液态金属钠通过出口连接至钠缓冲罐(2)入口管道；回路停止时，冷阱(6)内液态金属钠通过第七钠阀(207)和第一钠阀(201)返回储钠罐(1)内；冷阱(6)外壁有第八热电偶(608)和第九热电偶(609)，为调节冷阱(6)外壁电加热丝加热功率和冷阱(6)外保温套筒的开度提供依据，使冷阱处于过滤效果最佳的温度状态；

所述校验箱(7)用于标定电磁流量计(4)的输出电压信号，通过控制第四钠阀(204)的开启和关闭实现与回路的连接和隔离，通过第九气阀(309)和氩气缓冲罐(9)相连，通过第十一气阀(311)与大气相通，利用第十气阀(310)和第十一气阀(311)调节校验箱内压力，第十气阀(310)一直处于开启状态，通过第三压力表(505)实时测量校验箱内压力；校验箱(7)内布置有多根液位探针分别为第三液位探针(703)、第四液位探针(704)、第五液位探针(705)和第六液位探针(706)，从而实现电磁流量计(4)的标定；由于电磁流量计(4)磁场由永磁铁提供，其磁场强度随时间和使用环境的不同会产生变化，因此试验前需对电磁流量计(4)进行标定；

氩气缓冲罐(9)入口通过第一气阀(301)与储气瓶(8)连通，储气瓶(8)作为氩气源，提供氩气；氩气缓冲罐(9)作为暂时储存氩气的容器，有助于调节回路各罐体内压力；

其中，钠缓冲罐(2)、第二钠阀(202)、电磁泵(3)、第三钠阀(203)、电磁流量计(4)、电加热器(5)、第五钠阀(205)及相连的管道构成主循环系统；

储钠罐(1)、第一钠阀(201)、钠缓冲罐(2)、储钠罐(1)与钠缓冲罐(2)相连的管道、储气瓶(8)、氩气缓冲罐(9)、第一气阀(301)、第二气阀(302)、第三气阀(303)、第四气阀(304)、第五气阀(305)、第六气阀(306)、第七气阀(307)、第八气阀(308)及相关氩气管道构成充排钠系统；

第二钠阀(202)、第四热电偶(604)、第一压力变送器(501)、电磁泵(3)、第十热电偶(610)、差压变送器(502)、第五热电偶(605)、第三钠阀(203)、电磁流量计(4)及相关管道构成试验段；第四热电偶(604)、第五热电偶(605)、第一压力变送器(501)、差压变送器(502)、第十热电偶(610、第三钠阀(203)、电磁流量计(4)分别用于测量电磁泵(3)进口液态金属钠温度、电磁泵(3)出口液态金属钠温度、电磁泵(3)进口压力、电磁泵(3)扬程、电磁泵(3)绕组线圈温度、调节系统阻力、测量电磁泵(3)输出流量；

钠缓冲罐(2)、第二钠阀(202)、电磁泵(3)、第三钠阀(203)、电磁流量计(4)、电加热器(5)、校验箱(7)、第三液位探针(703)、第四液位探针(704)、第五液位探针(705)、第六液位探针(706)、氩气缓冲罐(9)、第二气阀(302)、第六气阀(306)、第九气阀(309)及相关的液态金属钠管道和氩气管道构成电磁流量计标定系统；

钠缓冲罐(2)、第二钠阀(202)、电磁泵(3)、第三钠阀(203)、第六钠阀(206)、冷阱(6)、第八热电偶(608)、第九热电偶(609)及相关管道构成液态金属钠净化系统；冷阱存在最佳过滤温度，因此布置第八热电偶(608)和第九热电偶(609)用于辅助调节冷阱加热或散热功率；

测试系统中储钠罐(1)内电加热棒、钠缓冲罐(2)内电加热棒、冷阱(6)内电加热棒的功率均通过可编程逻辑控制器实现实时远程调控，组成了系统的控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种电磁泵综合性能测试系统，其特征在于：回路管道均有4～8°的倾斜角度，方便液态金属钠回流到储钠罐(1)中；此外，由于电磁泵(3)的钠流道为环形通道，由半径较小的圆形管道扩张到半径较大的环形通道时管道有一定的扩张，所以电磁泵(3)在安装时需倾斜放置，与水平方向呈6°～8°倾角，使环形通道有一定的倾角，防止回路停止时仍有金属钠附着在泵管道中。

3.根据权利要求1所述的一种电磁泵综合性能测试系统，其特征在于：为了减小第二钠阀(202)和第三钠阀(203)等局部阻力对电磁泵(3)进出口压力测量的影响，与电磁泵(3)相连的管道需足够长，且与电磁泵(3)进出口管道采用相同规格并同轴布置，使得液态金属钠在到达电磁泵(3)流道前经过足够长的发展段，钠流速在泵通道内尽量均匀；本回路中直管段长度为15倍管道内径，即600mm。

4.根据权利要求1所述的一种电磁泵综合性能测试系统，其特征在于：所述储钠罐(1)采用316L型不锈钢，回路其余罐体及管道和钠阀均为304不锈钢。

5.根据权利要求1所述的一种电磁泵综合性能测试系统，其特征在于：所述电加热器(5)内含有2根功率为7.2kW的电加热棒。

6.权利要求1至5任一项所述的电磁泵综合性能测试系统的使用方法，其特征在于：试验开始前对钠缓冲罐进行充钠：调节储钠罐(1)内电加热棒和储钠罐(1)罐体电加热丝功率，将储钠罐(1)内固态金属钠熔化至液态，同时通过回路电加热棒、电磁泵和电加热丝预热回路管道、电磁泵钠流道及所有钠阀；熔钠完成后，打开第一气阀(301)、第二气阀(302)和第三气阀(303)，通过储气瓶(8)和氩气缓冲罐(9)给储钠罐(1)加压至0.15MPa～0.20MPa后关闭第一气阀(301)，同时打开第八气阀(308)，降低钠缓冲罐(2)内压力，打开第一钠阀(201)，液态金属钠在储钠罐(1)与钠缓冲罐(2)间压差作用下流入钠缓冲罐(2)中；当储钠罐(1)和钠缓冲罐(2)间压差不足以将液态金属钠压至钠缓冲罐(2)时，关闭第一钠阀(201)，关闭第八气阀(308)，同时打开第一气阀(301)继续给储钠罐(1)加压至0.2MPa，再打开第八气阀(308)和第一钠阀(201)给钠缓冲罐(2)充钠；反复进行充压和充钠操作，当钠缓冲罐(2)内第二液位探针(702)响应时，关闭第一钠阀(201)，充钠完成；此时，储钠罐(1)本体及与回路相连的管道、第一钠阀(201)仍需维持加热状态，为紧急状态下将液态金属钠排回储钠罐(1)中做准备；

根据不同的测试内容，详细说明其使用方法：

1)电磁泵在不同功率下的流量扬程特性测量：①开启电磁泵(3)并让电磁泵(3)在预设功率下运行，调节回路加热装置即罐体电加热棒和回路管道上的电加热丝的加热功率，使液态金属钠在某一温度保持稳定即钠温变化小于1℃半小时以上；②调节电磁泵(3)出口处第三钠阀(203)阀门开度，使第三钠阀(203)保持全开，待电磁流量计(4)信号、第一压力变送器(501)和差压变送器(502)信号保持稳定后，记录电磁泵电压、电流、频率、流量、压力和压差试验数据；③调节电磁泵(3)出口第三钠阀(203)开度，待试验保持稳定后，测量电磁泵(3)在同一功率不同阀门开度下的流量扬程试验数据；④改变电磁泵(3)的输入功率，调节回路加热装置加热功率，使液态金属钠稳定在与步骤①中相同的钠温，重复步骤②～③；

每改变一次电磁泵(3)的输入功率，均需多次改变电磁泵(3)出口第三钠阀(203)开度，从而获得电磁泵(3)在不同功率和不同阀门开度组合下的流量扬程特性数据；

2)电磁泵允许钠温测量：①调节电磁泵(3)至最低功率，通过回路电加热装置将液态金属钠加热至180℃～200℃；②增大电磁泵(3)输入功率并保持，不改变回路电加热装置的加热功率，利用电磁泵(3)对液态金属钠的加热能力加热液态金属钠直至液态金属钠温度达到稳定；③若在步骤②中第四热电偶(604)进口钠温和第五热电偶(605)出口钠温达到稳定前，第十热电偶(610)绕组线圈温度达到安全限值，说明此时钠温已超过电磁泵(3)允许钠温，需适当降低电磁泵(3)功率，直至液态金属钠温度达到稳定，即测得电磁泵(3)允许钠温；反之，若步骤②中进口第四热电偶(604)和出口第五热电偶(605)达到稳定后，第十热电偶(610)绕组线圈温度未达到安全限值，说明此时钠温并未达到允许钠温温度；缓慢增大回路电加热装置加热功率，直至第四热电偶(604)进口钠温、第五热电偶(605)出口钠温和第十热电偶(610)绕组线圈温度均达到稳定且第十热电偶(610)绕组线圈温度接近安全限值，此时钠温即为允许钠温温度；

3)电磁泵加热流体功率的测量：①调节电磁泵(3)至最低功率，通过回路电加热装置将液态金属钠加热至180℃～200℃；②关闭回路所有电加热和冷却装置，仅依靠电磁泵(3)加热液态金属钠；③增大电磁泵(3)功率，立即开始记录试验数据，直至第十热电偶(610)绕组线圈温度达到安全限值时立即关闭电磁泵，并在绕组线圈冷却后开启电磁泵并保持低功率运行；

通过试验开始和试验结束时钠温的温差，开展热力学分析获得试验期间内液态金属钠从电磁泵(3)获得的热能，从而定量分析出电磁泵(3)在不同输入功率下对流体的加热功率；

4)电磁泵长期运行条件下性能参数：①调节电磁泵(3)至最低功率，通过回路电加热装置将液态金属钠加热至180℃～200℃；②根据第十热电偶(610)绕组线圈温度每2小时调节一次电磁泵输入功率，若第十热电偶(610)绕组线圈温度较低，增大电磁泵(3)输入功率，若第十热电偶(610)绕组线圈温度较高，则减小电磁泵(3)输入功率；③不断重复步骤②，根据获得的大量试验数据，包括电磁泵扬程、电磁泵输出流量、电磁泵输入功率、电磁泵输入电源频率、电磁泵泵沟壁面温度和电磁泵绕组线圈温度，能够精确得出电磁泵(3)在长期运行条件下所能达到的最佳性能参数。