基于液态金属介质的流量计标定系统及方法与流程

1.本发明涉及液态金属流量测量领域，尤其涉及一种基于液态金属介质的流量计标定系统及方法。


背景技术：

2.核电为开发新型反应堆型而开展的液态金属换热模拟试验装置时，由于液态金属具有高温、有毒、腐蚀等特性，造成液体金属介质的流量计长时间试验后测量值浮动、测量不准确；同时，由于液体金属特性，装置泄压、清洗、检测、拆解等程序复杂，系统流量计失准后标定存在问题。
3.因此，目前核电业急需能一种液态金属介质的流量计标定系统，从而解决液态金属流量计检测不准、标定困难，检修复杂的问题。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种基于液态金属介质的流量计标定系统及方法，旨在解决上述技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提出的一种基于液态金属介质的流量计标定系统包括金属标定罐以及储料罐，所述储料罐的输出口和所述金属标定罐的输入口之间依次设置有机械泵、过滤器、电加热器、待标定流量计以及第一调节阀，所述金属标定罐的输出口和所述储料罐额输入口之间相连通以使所述金属标定罐和所述储料罐之间形成闭路循环回路。
6.在一实施例中，所述基于液态金属介质的流量计标定系统还包括换气组件，所述换气组件同时与所述金属标定罐和所述储料罐相连通以将所述金属标定罐和所述储料罐内的空气置换。
7.在一实施例中，所述换气组件包括氩气瓶组，所述氩气瓶组同时与所述金属标定罐和所述储料罐相连通，所述氩气瓶组和所述金属标定罐之间设置有减压阀，所述氩气瓶组和所述储料罐之间设置有第二调节阀。
8.在一实施例中，所述换气组件包括第一压力控制系统以及第二压力控制系统，所述第一压力控制系统与所述储料罐连通，所述第二压力控制系统与所述金属标定罐连通。
9.在一实施例中，所述基于液态金属介质的流量计标定系统还包括多个液位计，多个所述液位计的检测端均设置在所述金属标定罐内并位于不同的高度。
10.另外，本发明还提供一种基于液态金属介质的流量计标定方法，所述方法包括：
11.首次启动时，将一定量的液态金属块投入储料罐中，封闭储料罐；然后开启氩气瓶组，向系统注入氩气，使储料罐压力升至一定值后，关闭供气；开启第一压力控制系统,将储料罐内气体经控制系统排至负压系统；经过多次充气和排气，将储料罐内空气置换完；同上序步骤方式，将金属标定罐及管路系统内空气用氩气置换完；
12.将第一压力控制系统、第二压力控制系统的压力参数调至正常工作状态，维持储料罐内压力值稳定；开启储料罐上的电加热装置加热，使金属块融化，并使储料罐内温度达
到指定温度值；
13.开启机械泵、调节阀，将储料罐内液态金属依次流经过滤器、电加热器、待标定流量计注入至金属标定罐内；当标定罐内液位达到一定值时，开启切断阀，使液态金属回流至储料罐内形成闭路循环回路；
14.通过控制器调节机械泵频率和调节阀的开度，以调整管路上流量值的大小；同时控制器联锁电加热器上的温度检测仪，反馈调节电加热器的功率，使系统介质的温度达到指定温度值；
15.通过手动设置氩气瓶组上的减压阀和调节阀保持输出压力的稳定；当金属标定罐和储料罐内有液位波动时，控制器联锁控制金属标定罐、储料罐气体出口管线上的第一压力控制系统和第二压力控制系统以调节各金属标定罐和储料罐内的压力值稳定；
16.控制器接收到标定指令时，控制器联锁控制关闭切断阀，同时检测标定罐内的液位计的液位情况，当液位计检测液位达到初始液位时控制器内的计时器开始计时，当液位计检测液位达到终止液位时控制器内的计时器停止计时；同时，控制器通过标准量筒液位差值自动计算其单位时间内的介质体积值即标定流量值，并可与待测流量计上流量示数对比分析。
17.本发明的技术方案中，基于液态金属介质的流量计标定系统包括金属标定罐以及储料罐，所述储料罐的输出口和所述金属标定罐的输入口之间依次设置有机械泵、过滤器、电加热器、待标定流量计以及第一调节阀，所述金属标定罐的输出口和所述储料罐额输入口之间相连通以使所述金属标定罐和所述储料罐之间形成闭路循环回路。通过机械泵，将储料罐内规定存量液态金属介质输至标定罐；同时通过压力控制系统稳定标定罐、储料罐内压力值，保证金属标定罐与储料罐内存在恒定的压力差，使标定罐内介质能排入储料罐，可形成闭路循环；然后，通过控制器控制阀门开关，并检测一定时间段内液位变化，即可测算出待测流量计的流量值，以此实现标定校准流量计的功能。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例的基于液态金属介质的流量计标定系统的结构示意图。
20.附图标号说明：10、储料罐；20、金属标定罐；30、机械泵；40、过滤器；50、电加热器；60、待标定流量计；70、第一调节阀；80、氩气瓶组；90、减压阀；100、第二调节阀；110、第一压力控制系统；120、第二压力控制系统；130、液位计。
21.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
23.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
24.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
25.并且，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
26.本发明提供一种基于液态金属介质的流量计标定系统。
27.如图1所示，本发明实施例提供的基于液态金属介质的流量计标定系统包括金属标定罐20以及储料罐10，所述储料罐10的输出口和所述金属标定罐20的输入口之间依次设置有机械泵30、过滤器40、电加热器50、待标定流量计60以及第一调节阀70，所述金属标定罐20的输出口和所述储料罐10额输入口之间相连通以使所述金属标定罐20和所述储料罐10之间形成闭路循环回路。
28.在本实施例中，基于液态金属介质的流量计标定系统包括金属标定罐20以及储料罐10，所述储料罐10的输出口和所述金属标定罐20的输入口之间依次设置有机械泵30、过滤器40、电加热器50、待标定流量计60以及第一调节阀70，所述金属标定罐20的输出口和所述储料罐10额输入口之间相连通以使所述金属标定罐20和所述储料罐10之间形成闭路循环回路。通过机械泵30，将储料罐10内规定存量液态金属介质输至标定罐；同时通过压力控制系统稳定标定罐、储料罐10内压力值，保证金属标定罐20与储料罐10内存在恒定的压力差，使标定罐内介质能排入储料罐10，可形成闭路循环；然后，通过控制器控制阀门开关，并检测一定时间段内液位变化，即可测算出待测流量计的流量值，以此实现标定校准流量计的功能。
29.在一实施例中，所述基于液态金属介质的流量计标定系统还包括换气组件，所述换气组件同时与所述金属标定罐20和所述储料罐10相连通以将所述金属标定罐20和所述储料罐10内的空气置换。
30.其中，所述换气组件包括氩气瓶组80，所述氩气瓶组80同时与所述金属标定罐20和所述储料罐10相连通，所述氩气瓶组80和所述金属标定罐20之间设置有减压阀90，所述氩气瓶组80和所述储料罐10之间设置有第二调节阀100。
31.所述换气组件包括第一压力控制系统110以及第二压力控制系统120，所述第一压力控制系统110与所述储料罐10连通，所述第二压力控制系统120与所述金属标定罐20连通。第一压力控制系统110和第二压力控制系统120的输入压力信号的测量点位于储料罐10上的压力计，并根据输入信号值调节压力控制系统，使储料罐10的压力维持稳定。
32.进一步地，所述基于液态金属介质的流量计标定系统还包括多个液位计130，多个所述液位计130的检测端均设置在所述金属标定罐20内并位于不同的高度。在本实施例中，多个液位计130的检测端在高度方向上依次布置，位于最下方的液位计130的检测端所在平
面为初始液位，位于最下方的液位计130之上的液位计130的检测端均可作为终止液位，终止液位可根据不同的需求进行调节。
33.本发明提供一种基于液态金属介质的流量计标定方法，所述方法包括：
34.首次启动时，将一定量的液态金属块投入储料罐10中，封闭储料罐10；然后开启氩气瓶组80，向系统注入氩气，使储料罐10压力升至一定值后，关闭供气；开启第一压力控制系统110,将储料罐10内气体经控制系统排至负压系统；经过多次充气和排气，将储料罐10内空气置换完；同上序步骤方式，将金属标定罐20及管路系统内空气用氩气置换完；
35.将第一压力控制系统110、第二压力控制系统120的压力参数调至正常工作状态，维持储料罐10内压力值稳定；开启储料罐10上的电加热装置加热，使金属块融化，并使储料罐10内温度达到指定温度值；
36.开启机械泵30、调节阀，将储料罐10内液态金属依次流经过滤器40、电加热器50、待标定流量计60注入至金属标定罐20内；当标定罐内液位达到一定值时，开启切断阀，使液态金属回流至储料罐10内形成闭路循环回路；
37.通过控制器调节机械泵30频率和调节阀的开度，以调整管路上流量值的大小；同时控制器联锁电加热器50上的温度检测仪，反馈调节电加热器50的功率，使系统介质的温度达到指定温度值；
38.通过手动设置氩气瓶组80上的减压阀90和调节阀保持输出压力的稳定；当金属标定罐20和储料罐10内有液位波动时，控制器联锁控制金属标定罐20、储料罐10气体出口管线上的第一压力控制系统110和第二压力控制系统120以调节各金属标定罐20和储料罐10内的压力值稳定；
39.控制器接收到标定指令时，控制器联锁控制关闭切断阀，同时检测标定罐内的液位计130的液位情况，当液位计130检测液位达到初始液位时控制器内的计时器开始计时，当液位计130检测液位达到终止液位时控制器内的计时器停止计时；同时，控制器通过标准量筒液位差值自动计算其单位时间内的介质体积值即标定流量值，并可与待测流量计上流量示数对比分析。
40.在经过上述多次标定计量后流量计标定工作结束，标定人员按要求将金属标定罐20以及管路系统内液态金属排净至储料罐10内进行储存。
41.在本技术方案中，实现了流量计的动态校准，可避免拆解试验装置上流量计，避免拆解流量计时有毒、高温的液态金属溢出风险，彻底消除了有毒、高温液态金属污染的可能，人员烫伤等事故，保证了核电液态金属试验装置的长周期稳定运行。
42.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。