RU2536835C1 - Inductive level gauge - Google Patents
Inductive level gauge Download PDFInfo
- Publication number
- RU2536835C1 RU2536835C1 RU2013127878/28A RU2013127878A RU2536835C1 RU 2536835 C1 RU2536835 C1 RU 2536835C1 RU 2013127878/28 A RU2013127878/28 A RU 2013127878/28A RU 2013127878 A RU2013127878 A RU 2013127878A RU 2536835 C1 RU2536835 C1 RU 2536835C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- level
- protective cover
- coils
- level gauge
- winding
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области контроля уровня электропроводных сред и может быть использовано преимущественно для измерения уровня жидкометаллических теплоносителей в атомной энергетике.The present invention relates to the field of monitoring the level of electrically conductive media and can be used primarily for measuring the level of liquid metal coolants in nuclear energy.
Известен уровнемер по патенту РФ №2252397. Этот уровнемер содержит обмотку возбуждения, питаемую переменным током, и измерительную обмотку, сигнал которой изменяется пропорционально величине контролируемого уровня. Обе обмотки размещаются в защитном чехле, погруженном в контролируемую среду. В этом же чехле выше измерительной обмотки закреплена компенсационная обмотка, служащая для компенсации температурной погрешности сигнала измерительной обмотки.Known level gauge according to the patent of the Russian Federation No. 22252397. This level gauge contains an excitation winding, powered by alternating current, and a measuring winding, the signal of which changes in proportion to the value of the monitored level. Both windings are housed in a protective case immersed in a controlled environment. In the same case above the measuring winding, a compensation winding is fixed, which serves to compensate for the temperature error of the signal of the measuring winding.
Указанный уровнемер имеет удовлетворительные метрологические характеристики при стационарном температурном режиме работы емкости с контролируемой средой и стабильной во времени электропроводностью жидкого металла, что не всегда обеспечивается при работе реакторной установки. Кроме того, наличие дополнительной компенсационной обмотки увеличивает высоту датчика и может вызвать ложные показания уровнемера, если в аварийных ситуациях уровень в емкости поднимется выше рабочего диапазона и достигнет компенсационной обмотки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является индуктивный уровнемер по патенту РФ №2328704. Этот уровнемер содержит обмотку возбуждения, выполненную в виде ряда катушек, закрепленных в защитном чехле, погруженном в контролируемую среду, и измерительную обмотку, состоящую из ряда катушек, расположенных между катушками возбуждения. В этом уровнемере исключены недостатки предыдущего, он соответствует техническим требованиям, предъявляемым к большинству уровнемеров реакторных установок, и будет использован на АЭС для контроля уровня в емкостях с жидким металлом, где по регламенту эксплуатации допускается извлечение чувствительного элемента из защитного чехла для периодической поверки уровнемера или разрешена расчетная методика поверки на основе анализа величины сигналов всех измерительных катушек. Однако для контроля уровня теплоносителя в баке реактора предъявляются особые требования - периодическая поверка соответствующего уровнемера должна производиться без извлечения уровнемера из защитного чехла (так называемая бездемонтажная поверка). Это связано с конструктивными особенностями размещения уровнемера под биологической защитой на крышке реактора и высокой активацией материалов датчика в нейтронных и гамма-потоках над активной зоной реактора. В силу особых требований к надежности контроля уровня в баке реактора расчетная методика поверки этого уровнемера также считается недостаточно точной. Необходима прямая проверка точности показаний уровнемера без демонтажа датчика, т.е. этот уровнемер должен содержать в своем составе все необходимые элементы для периодической поверки.The specified level gauge has satisfactory metrological characteristics at a stationary temperature mode of operation of the tank with a controlled environment and stable in time electrical conductivity of the liquid metal, which is not always ensured during operation of the reactor installation. In addition, the presence of an additional compensation winding increases the height of the sensor and can cause false readings if, in emergency situations, the level in the tank rises above the operating range and reaches the compensation winding. The closest in technical essence to the proposed device is an inductive level gauge according to the patent of the Russian Federation №2328704. This level gauge comprises an excitation winding made in the form of a series of coils fixed in a protective case immersed in a controlled medium, and a measuring winding consisting of a series of coils located between the excitation coils. The flaws of the previous one are eliminated in this level gauge, it meets the technical requirements for most level gauges in reactor plants, and will be used at nuclear power plants to control the level in tanks with liquid metal, where, according to the operating rules, it is possible to remove the sensitive element from the protective cover for periodic calibration of the level gauge or is allowed Calculation procedure for verification based on the analysis of the magnitude of the signals of all measuring coils. However, to control the level of the coolant in the reactor tank, special requirements are imposed - periodic verification of the corresponding level gauge should be carried out without removing the level gauge from the protective cover (the so-called dismantling calibration). This is due to the design features of placing the level gauge under biological protection on the reactor cover and the high activation of the sensor materials in neutron and gamma streams above the reactor core. Due to the special requirements for the reliability of level control in the reactor tank, the calculation procedure for checking this level gauge is also considered insufficiently accurate. A direct verification of the accuracy of the level gauge without dismantling the sensor, i.e. this level gauge should contain all the necessary elements for periodic verification.
Предлагается уровнемер, обеспечивающий выполнение всех вышеперечисленных требований. Конструкция предложенного устройства схематично представлена на рис.1, где приняты следующие обозначения.A level gauge is provided to ensure that all of the above requirements are met. The design of the proposed device is schematically shown in Fig. 1, where the following notation is accepted.
1. Контролируемая среда - жидкий металл.1. Controlled medium - liquid metal.
2. Защитный чехол.2. A protective cover.
3. Катушки обмотки возбуждения.3. Field winding coils.
4. Катушки измерительной обмотки.4. Coils of a measuring winding.
5. Полый трубчатый канал.5. Hollow tubular channel.
6. Чувствительный элемент подвижного зонда (детектора уровня).6. The sensitive element of the movable probe (level detector).
7. Штанга.7. The barbell.
8. Электрический разъем.8. Electrical connector.
9. Узел фиксации.9. The fixation unit.
H - уровень контролируемой среды.H is the level of the controlled environment.
h - высота расположения чувствительного элемента.h is the height of the sensing element.
Uвых - выходное напряжение чувствительного элемента.U o - the output voltage of the sensing element.
Работа предложенного устройства происходит следующим образом.The operation of the proposed device is as follows.
В штатном режиме эксплуатации работа уровнемера осуществляется аналогично уровнемеру по патенту РФ №2328704 - на катушки обмотки возбуждения 3 подается переменное напряжение от генератора, возбуждаемое этими катушками электромагнитное поле наводит в катушках измерительной обмотки 4 переменное напряжение, величина которого зависит от наличия или отсутствия жидкого металла 1 в зоне расположения соответствующей соседней пары катушек 3 и 4. При «затоплении» измерительной катушки 4 ее сигнал уменьшается в 4÷10 раз по сравнению с сигналом «сухой» катушки 4. Если уровень контролируемой среды Н соответствует частичному «затоплению» катушки 4, степень ослабления ее выходного сигнала будет принимать промежуточное значение, зависящее от глубины «погружения» пары катушек 3 и 4 в жидкий металл. По количеству полностью «затопленных» катушек измерительной обмотки 4 и степени «затопления» пары катушек 3 и 4, находящихся в зоне уровня контролируемой среды 1, измерительная схема уровнемера вычисляет величину уровня Н.In normal operation, the operation of the level meter is carried out similarly to the level gauge according to RF patent No. 23228704 - an alternating voltage from the generator is supplied to the field coil 3, the electromagnetic field excited by these coils induces an alternating voltage in the coils of the measuring coil 4, the magnitude of which depends on the presence or absence of liquid metal 1 in the zone of location of the corresponding adjacent pair of coils 3 and 4. When the measuring coil 4 is “flooded”, its signal decreases by 4–10 times in comparison with the “dry” signal coil 4. If the level of the controlled medium corresponds to a partial H "flooding" of the coil 4, the degree of attenuation of the output signal it will take an intermediate value, depending on the depth of the "immersion" pair of coils 3 and 4 in the liquid metal. By the number of completely “flooded” coils of the measuring winding 4 and the degree of “flooding” of a pair of coils 3 and 4 located in the level zone of the controlled medium 1, the measuring circuit of the level gauge calculates the level N.
В штатном режиме эксплуатации подвижный индикатор уровня выключен и в режиме измерения текущей величины уровня Н не участвует. В режиме поверки уровнемера, которая обычно производится во время плановой остановки реактора, каждой поверяемой величине уровня Н предшествует его измерение, аналогичное ранее описанному при работе в штатном режиме. После этого выключается питание катушек обмотки возбуждения 3 и включается питание подвижного индикатора уровня. Подвижный индикатор уровня представляет собой штангу 7, на нижнем конце которой закреплен чувствительный элемент 6 в виде группы индуктивно связанных между собой катушек, а на верхнем конце штанги 7 установлен электрический разъем 8, к которому подключены выводы чувствительного элемента 6, проложенные внутри штанги 7. Для фиксации штанги 7 в любом из положений ее диапазона перемещений и контроля ее положения над защитным чехлом 2 уровнемера расположен узел фиксации 9, который может быть выполнен, например, в виде винтового прижима штанги 7 к направляющему каналу узла фиксации 9. По высоте штанги нанесена разметка, соответствующая высоте расположения ее чувствительного элемента 6 над дном защитного чехла 6. Перемещение штанги 7 с чувствительным элементом 6 производится внутри полого трубчатого канала 5, неподвижно закрепленного внутри защитного чехла 2. Чувствительный элемент 6 подвижного индикатора представляет собой пару рядом расположенных индуктивных катушек, включенных в плечи индуктивного моста, или дифференциальный трансформатор, содержащий обмотку возбуждения и расположенные вплотную к ней две одинаковые встречно включенные измерительные обмотки, при этом обмотка возбуждения подключается к отдельному генератору переменного напряжения, и измерительные обмотки - к измерителю напряжения. И в первом, и во втором варианте исполнения чувствительного элемента 6 его сигнал при перемещении относительно уровня контролируемой среды Н будет иметь вид, представленный на рис.1. Если чувствительный элемент 6 полностью погружен в жидкий металл 1 или находится выше зеркала металла его выходное напряжение Uвых равно или близко к нулю в силу баланса индуктивного моста или равенства сигналов симметрично расположенных встречно включенных измерительных обмоток. Если же уровень Н среды 1 находятся в зоне индуктивных катушек чувствительного элемента 6, их электрическая симметрия нарушается и возрастает, причем его максимальное значение будет иметь место, когда нижняя катушка находится под зеркалом уровня контролируемой среды Н, а верхняя катушка - над зеркалом этого уровня. Таким образом, операция поверки уровнемера заключается в сравнении его показаний с величиной уровня контролируемой среды Н, определенной подвижным индикатором уровня. Для точного определения действительной величины уровня контролируемой среды Н перемещают подвижный индикатор уровня из нижнего положения вверх, плавно увеличивая высоту h расположения его чувствительного элемента. В момент равенства h и Н выходное напряжение чувствительного элемента Uвых примет максимальное значение, соответствующая этому напряжению высота расположения чувствительного элемента h будет соответствовать действительной величине уровня контролируемой среды Н. Для более точного определения этого уровня операцию перемещения индикатора вверх и вниз повторяют несколько раз и вычисляют среднее значение уровня. При необходимости операцию сравнения показаний уровнемера и подвижного зонда по указанной методике проводят при различных положениях уровня контролируемой среды H.In normal operation, the movable level indicator is off and does not participate in the mode of measuring the current value of level H. In the verification mode of the level gauge, which is usually performed during a scheduled shutdown of the reactor, each verified value of the H level is preceded by its measurement, similar to that previously described during normal operation. After that, the power of the field coil 3 is turned off and the power of the moving level indicator is turned on. The movable level indicator is a rod 7, on the lower end of which a sensing element 6 is fixed in the form of a group of coils inductively interconnected, and an electrical connector 8 is installed on the upper end of the rod 7, to which the terminals of the sensing element 6, which are laid inside the rod 7, are connected. fixing the rod 7 in any of the positions of its range of movements and controlling its position over the protective cover 2 of the level gauge there is a fixing unit 9, which can be performed, for example, in the form of a screw clamp rod 7 to n guide channel of the fixing unit 9. The height of the rod is marked according to the height of its sensitive element 6 above the bottom of the protective cover 6. The movement of the rod 7 with the sensitive element 6 is carried out inside the hollow tubular channel 5 fixedly mounted inside the protective cover 2. Sensitive element 6 of the movable the indicator is a pair of adjacent inductive coils located on the shoulders of the inductive bridge, or a differential transformer containing the field winding and Proposition close thereto two identical oppositely included measuring coil, wherein the excitation winding is connected to a separate alternating-voltage generator and the measuring coil - a voltage meter. In both the first and second versions of the sensing element 6, its signal when moving relative to the level of the controlled medium H will have the form shown in Fig. 1. If the sensing element 6 is completely immersed in the liquid metal 1 or is located above the metal mirror, its output voltage U o is equal to or close to zero due to the balance of the inductive bridge or the equality of the signals of the symmetrically located counter-connected measuring windings. If the level H of medium 1 is in the zone of inductive coils of the sensing element 6, their electrical symmetry is broken and increases, and its maximum value will occur when the lower coil is under the mirror of the level of the controlled medium H, and the upper coil is above the mirror of this level. Thus, the operation of checking the level gauge consists in comparing its readings with the level of the level of the monitored medium H determined by the moving level indicator. To accurately determine the actual value of the level of the controlled medium H, the movable level indicator is moved from the lower position upwards, gradually increasing the height h of the location of its sensitive element. At the moment of equality of h and H, the output voltage of the sensing element U o will take the maximum value corresponding to this voltage, the height of the sensing element h will correspond to the actual value of the level of the controlled environment N. For a more accurate determination of this level, the operation of moving the indicator up and down is repeated several times and calculated average level value. If necessary, the operation of comparing the readings of the level gauge and the movable probe according to the specified method is carried out at various positions of the level of the controlled environment H.
Рабочие частоты уровнемера, работающего в штатном режиме, и подвижного индикатора уровня различны. Частота питающего напряжения чувствительного элемента 6 индикатора должна быть ниже, чем частота питающего напряжения катушек обмотки возбуждения 3 уровнемера. Это связано с необходимостью обеспечить прохождение электромагнитного поля чувствительного элемента 6 к измеряемой среде 1 через конструктивные элементы, ослабляющие это поле: полый трубчатый канал 5, катушки обмотки возбуждения 3 или катушки измерительной обмотки 4, защитный чехол 2. Оптимальными для работы уровнемера в штатном режиме являются частоты 1÷2 кГц, а для подвижного индикатора уровня 100÷200 Гц.The operating frequencies of the level gauge, operating in the normal mode, and the moving level indicator are different. The frequency of the supply voltage of the sensing element 6 of the indicator should be lower than the frequency of the supply voltage of the coils of the field winding 3 of the level gauge. This is due to the need to ensure the passage of the electromagnetic field of the sensing element 6 to the measured medium 1 through structural elements that weaken this field: a hollow tubular channel 5, field coil 3 or coil of the measuring coil 4, protective cover 2. Optimal for the level gauge to operate normally frequency 1 ÷ 2 kHz, and for a moving level indicator 100 ÷ 200 Hz.
Использование предложенного устройства для контроля уровня жидкого металла в самых ответственных объектах реакторных установок - баках реакторов, баках главных циркуляционных насосов I контура - позволит обеспечить требуемые метрологические характеристики, надежность работы и длительный ресурс эксплуатации уровнемеров в жестких температурных и радиационных условиях их эксплуатацииThe use of the proposed device for controlling the level of liquid metal in the most critical objects of the reactor installations - reactor tanks, tanks of the main circulation pumps of the first circuit - will ensure the required metrological characteristics, reliable operation and long service life of the level gauges in severe temperature and radiation conditions of their operation
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013127878/28A RU2536835C1 (en) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | Inductive level gauge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013127878/28A RU2536835C1 (en) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | Inductive level gauge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013127878A RU2013127878A (en) | 2014-12-27 |
| RU2536835C1 true RU2536835C1 (en) | 2014-12-27 |
Family
ID=53278413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013127878/28A RU2536835C1 (en) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | Inductive level gauge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2536835C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769278C1 (en) * | 2021-09-20 | 2022-03-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Device for discrete determination of level of liquid-metallic coolant of nuclear reactor |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU434270A1 (en) * | 1972-07-14 | 1974-06-30 | Ю. Гаркуша , И. И. Романенко | INDUCTIVE LEVEL |
| SU901833A1 (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-30 | Предприятие П/Я В-2679 | Inductive level gauge for liquid metals |
| RU2239792C2 (en) * | 2002-11-19 | 2004-11-10 | Лешков Владимир Васильевич | Inductive level gauge |
| RU2328704C1 (en) * | 2006-11-23 | 2008-07-10 | Лешков Владимир Васильевич | Inductive level gauge |
| US20080202599A1 (en) * | 2004-10-29 | 2008-08-28 | American Power Conversion Corporation | Fuel level measurement and run time interpolation |
| US20120323503A1 (en) * | 2010-12-16 | 2012-12-20 | Roland Welle | Measuring apparatus, control apparatus and measuring device for fill-level measuring |
-
2013
- 2013-06-18 RU RU2013127878/28A patent/RU2536835C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU434270A1 (en) * | 1972-07-14 | 1974-06-30 | Ю. Гаркуша , И. И. Романенко | INDUCTIVE LEVEL |
| SU901833A1 (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-30 | Предприятие П/Я В-2679 | Inductive level gauge for liquid metals |
| RU2239792C2 (en) * | 2002-11-19 | 2004-11-10 | Лешков Владимир Васильевич | Inductive level gauge |
| US20080202599A1 (en) * | 2004-10-29 | 2008-08-28 | American Power Conversion Corporation | Fuel level measurement and run time interpolation |
| RU2328704C1 (en) * | 2006-11-23 | 2008-07-10 | Лешков Владимир Васильевич | Inductive level gauge |
| US20120323503A1 (en) * | 2010-12-16 | 2012-12-20 | Roland Welle | Measuring apparatus, control apparatus and measuring device for fill-level measuring |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769278C1 (en) * | 2021-09-20 | 2022-03-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Device for discrete determination of level of liquid-metallic coolant of nuclear reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013127878A (en) | 2014-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3948100A (en) | Probe for measuring the level of a liquid | |
| US5266899A (en) | Salt analyzer switchably capable of employing contact and non-contact conductivity probes | |
| RU2536835C1 (en) | Inductive level gauge | |
| US20220084705A1 (en) | Nuclear fuel failure protection method | |
| RU2328704C1 (en) | Inductive level gauge | |
| RU2477456C1 (en) | Inductive level gauge | |
| CN105628137B (en) | Sodium liquid level detection device | |
| Vel’t et al. | Magnetic flowmeter for fast sodium reactors | |
| CN112924786B (en) | Method and device for testing temperature rise characteristic of thermal simulation device of transformer winding temperature controller | |
| Sylvia et al. | Development of mutual inductance type sodium level detectors for PFBR | |
| CN105737934B (en) | A kind of sodium liquid level detection device | |
| RU2558010C2 (en) | Inductive level gauge of liquid-metal coolant | |
| CN105352562A (en) | Induction type servo liquid metal liquid level measurement device and method | |
| RU2664926C1 (en) | Liquid level monitoring system in process tanks | |
| JPS61150305A (en) | Life diagnosing equipment for oil-filled electric apparatus | |
| CN205209580U (en) | Servo liquid metal liquid level measurement device of exchangeable formula | |
| RU2558144C1 (en) | Inductive level gage for conducting fluids | |
| RU2239792C2 (en) | Inductive level gauge | |
| RU2498284C1 (en) | Comparator unit for measurement of sea water salinity | |
| RU2365909C2 (en) | Saline tester | |
| RU2545521C2 (en) | Method and device for continuous monitoring of process channel pipe bend | |
| RU2799774C1 (en) | Inductive level gauge | |
| RU88799U1 (en) | SEDIMENT LEVEL SIGNAL IN ELECTRIC WIRE FLUID | |
| Wolf | Linear variable differential transformer and its uses for in-core fuel rod behavior measurements | |
| RU2252397C1 (en) | Inductive level meter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150619 |