CN106768159B - 一种核电站反应堆堆芯液位探测器 - Google Patents

一种核电站反应堆堆芯液位探测器 Download PDF

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Abstract

一种核电站反应堆堆芯液位探测器,其特征在于:包括承压套管、铠装加热缆、铠装热电偶、镍粉和Al2O3粉，承压套管内包含铠装热电偶、N(N≥2)支被加热的铠装热电偶和包含有N(N≥2)段加热电阻丝的铠装加热缆，铠装热电偶位于承压套管的底部，在N段加热电阻丝轴向长度区域内填充压实的镍粉，除此之外的轴向区域，填充压实的Al2O3粉，铠装热电偶与加热处的铠装热电偶构成测量液位的热电偶测量对。其既增加了液位测量的灵敏度，又提高了测量的抗干扰能力。

Description

一种核电站反应堆堆芯液位探测器
技术领域
本发明涉及一种加热式热电偶液位传感器，特别涉及一种用于核电站反应堆堆芯温度和液位的测量。
背景技术
目前,压水堆核电站的压力容器和火力发电厂的高温、高压锅炉或储液池这类高可靠性要求的场合使用的液位传感器,大多采用差压式液位计、浮子液位计、磁性液位计以及透明玻璃管(板)等液位计,这些液位计中有些属于间接测量,有些可靠性不高,有些使用寿命较短。而这些高可靠性要求的场合中液位测量的可靠性直接关系到生产设备的安全和人身安全,所以迫切需要一种高可靠性的能直接监测承压容器内液位的设备。另外,(1) 已有的热端加热式热电偶液位计是监测单点液位的, 用于多点液位监测,需要布置多支热端加热式热电偶液位计，存在着体积大、容器壁贯穿孔多的缺点; (2) 已有的分段加热式热电偶液位传感器,虽有体积小和测点多的优点，但存在着套管内分段电阻丝和差分热电偶测点的准确位置定位困难和MgO热传导较差的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的上述不足而提供一种核电站反应堆堆芯液位探测器，使其能直接、准确和快速地监测容器内介质的液位，更适合在核场与高可靠性要求的场合中使用。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
一种核电站反应堆堆芯液位探测器, 其特征在于:包括承压套管、铠装加热缆、铠装热电偶、镍粉和Al2O3粉，承压套管内包含铠装热电偶、N(N≥2)支被加热的铠装热电偶和包含有N(N≥2)段加热电阻丝的铠装加热缆，铠装热电偶位于承压套管的底部，在N段加热电阻丝轴向长度区域内填充压实的镍粉，除此之外的轴向区域，填充压实的Al2O3粉，铠装热电偶与加热处的铠装热电偶构成测量液位的热电偶测量对。
上述底部的铠装热电偶测量堆芯冷却剂出口温度，也是液位测量的参考点。N支加热的铠装热电偶是测量液位的敏感元件,它们的测点与U形铠装加热缆中N段电阻丝的中心处于相同高度，N段加热电阻丝上的热量通过承压套管内的镍粉末和承压套管管壁传递给承压套管外环境介质，由于液相和汽/气相介质的传热性能的明显差异，所以镍粉段内加热的铠装热电偶测得的温度的高与低反映了该测点处的承压套管外环境介质是液相还是汽/气相，从而可以确定液位的位置。N段加热电阻丝之间的距离代表着相互的液位高度差，借助于物理安装位置，由液位测量的参考点和加热的铠装热电偶输出热电势差分值ΔE低电平的数量，即可知道液位高度。
更好地，上述N支被加热的铠装热电偶的测点与N段加热电阻丝的中心位置等高，这样测量更精确。
更好地，上述承压套管的上端还设置另一铠装热电偶，也作为液位测量的参考点，与加热处的铠装热电偶构成测量液位的热电偶测量对。
更好地，上述承压套管的冷端封装管内还装有热电阻温度计，通过热电阻温度计提供铠装热电偶冷端补偿温度，以便在不使用补偿导线的情况下，承压套管底部的不加热铠装热电偶能测量介质的温度。另外, 对于被测介质温度高于环境温度的工况，如果承压套管发生泄漏，测得的温度会升高，从而判断承压套管是否发生泄漏。
更好地，上述热电阻温度计为Pt100，这样的温度测量精度更高。
更好地，上述铠装热电偶与加热的铠装热电偶一一对应，构成测量液位的热电偶测量对，这样测量的液位更准确。
由于本发明利用轴向分段加热的方式与用导热导电金属镍粉和Al2O3粉间隔填充的结构, 能有效地增加沿承压套管表面轴向温度分布的不均匀性,即沿承压套管表面,轴向温度形成N个高一低区域,增加了液位测量的灵敏度,同时,也降低了电阻丝的温度,因而提高了液位测量的可靠性。 同时金属镍粉又是导电介质,使承压套管、铠装热电偶和铠装加热缆相互导通为一等电位体,提高了测量的抗干扰能力。
本发明也可用于别的容器或储液池内介质温度和液位的测量。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种核电站反应堆堆芯液位探测器，在承压套管1 (其材料为316L)内包含着: K型(NiCr-NiAl)铠装热电偶2和7(其套管材料为316L)、3支加热的K型(NiCr-NiAl)铠装热电偶6( 其套管材料为316L、外径为1.0mm)和一支包含有3段加热电阻丝(材料为Ni80Cr20)的U形铠装加热缆5(其套管材料为316L); 在承压套管内的3段加热电阻丝轴向长度位置处填充着压实了的导热导电镍粉3,除此之外, 填充着压实了的Al2O3粉4。承压套管的冷端封装管9内安装有Pt100热电阻温度计8。
3支加热的铠装热电偶6的测量端位于3段铠装加热缆5电阻丝的中心处高度上。
K型铠装热电偶2位于承压套管的底部， K型铠装热电偶7位于承压套管的上端。

Claims (1)

1.一种核电站反应堆堆芯液位探测器，其特征在于：包括承压套管、铠装加热缆、铠装热电偶、镍粉和Al2O3粉，承压套管内包含铠装热电偶、N支被加热的铠装热电偶和包含有 N段加热电阻丝的铠装加热缆，N≥2，铠装热电偶位于承压套管的底部，在 N 段加热电阻丝轴向长度区域内填充压实的镍粉，除此之外的轴向区域，填充压实的Al2O3粉，铠装热电偶与加热处的铠装热电偶构成测量液位的热电偶测量对；
所述 N 支被加热的铠装热电偶的测点与 N 段加热电阻丝的中心位置等高；
所述承压套管的上端还设置另一铠装热电偶，与加热处的铠装热电偶构成测量液位的热电偶测量对；
所述承压套管的冷端封装管内安装热电阻温度计；
所述热电阻温度计为 Pt100；
所述铠装热电偶与加热的铠装热电偶一一对应，构成测量液位的热电偶测量对；
所述铠装加热缆为 U 形；
镍粉使承压套管、铠装热电偶和铠装加热缆相互导通为一等电位体，提高了测量的抗干扰能力。
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