一种液态金属流量计标定容器、标定回路及标定方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于液态金属流量测量技术领域，具体涉及一种液态金属流量计标定容器、标定回路及标定方法。
【背景技术】
[0002]由于液态金属不透明、高温、导电性强及性质活泼等特性使得传统的流量测量技术难以使用。目前多采用永磁式液态金属流量计，一般情况下根据经验公式通过测量磁通密度的方式计算其流量系数，误差较大，多在±5%以上，国内也没有可出具检定证书的机构和设施。
[0003]以液态金属中的典型代表钠为例说明，钠冷池式快堆是第四代反应堆型中发展最快的堆型，液态金属钠由于具有良好的热传导特性和中子特性被选作快中子反应堆的冷却剂材料。钠的熔点约98°C，其正常运行温度范围为150°C?600°C。现有的钠流量计标定装置和方法相关的公开文献有:一种液态金属流量标定容器(申请号为CN201410783742.6)、一种高温液态金属流量在线标定装置(申请号为CN201210209956.3)及一种液态金属流量计校验装置及校验方法(申请号为CN201410004959.2)，上述3项专利所提供的标定装置或方法均是在标定过程中随容器液位的增加，回路背压增加，因此只适用于小流量(几个m3/h)金属溶液的流量标定。因为在对大流量钠溶液标定时(约500m3/h)，回路背压增加的更为明显，会造成实际流量标定误差增大。
【发明内容】
[0004](— )发明目的
[0005]根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种能够保证液态金属流量标定过程中背压稳定、流量稳定且标定误差小的适用于大流量(约500m3/h)液态金属流量标定的标定容器、标定回路及标定方法。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决现有技术所存在的问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]—种液态金属流量计标定容器，该标定容器主要包括外筒、内筒、液位计、导流板、保护套管及整流装置，内筒位于外筒内且不与外筒接触，标定容器的底部还设有液态金属注入口和液态金属排放口 ；
[0009]所述内筒与整流装置为焊接在一起的整体结构，该整体结构设置于外筒内部的径向中心位置处，且整流装置位于内筒下方;其中整流装置为层式结构，根据液态金属流量大小，整流装置的层数设置为I?5层，每层整流装置的结构一致，其形状均为圆盘形且圆盘上对称地设置有使液态金属能够流入内筒与外筒之间的液流孔道;整流装置用于将从液态金属注入口流入的钠均匀分配至容器外筒，并保证大流量条件下溢流位置液位的稳定；
[0010]所述保护套管用于安装液位计和测温热电偶，保护套管的上端高于外筒顶部;保护套管与外筒顶部接触处密封，其下端开口并伸入至内筒内，以避免溢流到内筒的液态钠不会冲击液位计，或造成液位计的误触发和读数偏差；
[0011]所述液位计从保护套管上端伸入至保护套管内，液位计与保护套管的接触处密封，其中液位计包括单点液位计和连续液位计，其中单点液位计包括上液位计、中液位计、下液位计，上液位计、中液位计和下液位计的探头位于保护套管的上部、中部和下部，其中上液位计和下液位计之间的内筒的容积为经过计量的有效容积，内筒的直径及其有效容积根据最大流量下标定时间内所需液态金属量及装置不确定度共同确定;所述单点液位计与保护套管的接触处设置有绝缘体，使单点液位计与保护套管之间绝缘，绝缘体处的温度要满足绝缘体正常工作需要;所述连续液位计位于保护套管内的径向中心位置处，其下端低于保护套管的下端，用于实时监测标定过程；
[0012]所述导流板交叉排列固定于内筒内壁与保护套管外壁之间，用于引导外筒向内筒溢流的液态金属平稳流到内筒底部；
[0013]优选地，外筒的上端还设置有氩气进气口。
[0014]优选地，外筒的上端还设置有溢流口。
[0015]优选地，外筒上还设置有温度测量点，温度测量点分布于所有可能需要测量液态金属温度的位置，温度测量点用于实时测量内筒液态金属温度，该温度用于内筒有效容积在高温下的修正，以减少因温度变化造成的体积误差，从而提高流量计标定的准确度。
[0016]优选地，所述保护套管与外筒顶部接触处通过焊接密封。
[0017]优选地，所述整流装置、保护套管、内筒及外筒的材质均为不锈钢。
[0018]优选地，所述的液态金属为金属钠。
[0019]利用上述标定容器对液态金属流量计进行标定所采用的回路，该回路包括液态金属循环栗、缓冲罐、标定容器、空气冷却器，并且标定容器底部不低于缓冲罐顶部，缓冲罐与液态金属循环栗栗壳的气腔连通;所述液态金属循环栗用于为标定回路提供可大范围调节、高精度、稳定的液态金属驱动;所述缓冲罐用于为液态金属循环栗提供液源，且其内部设置加热器，为标定回路提供热源；
[0020]所述液态金属循环栗为机械式液态金属循环栗，其采用变频器驱动，使栗可以在150?100rpm范围内平稳调节，实现液态金属流量的平稳变化，增强系统的稳定性和可靠性;所述液态金属循环栗的底部出口通过带有阀门十八、阀门十九、阀门二十一的管路与标定容器的液态金属注入口连通，并且液态金属循环栗的底部还通过带有阀门十八、阀门十九、阀门二十、阀门二十二的管路与标定容器的液态金属排放口连通；
[0021]液态金属循环栗的底部通过带有阀门十八、阀门十九、阀门二十、阀门二十三的管路与缓冲罐的底部入口连接；
[0022]所述缓冲罐的底部出口通过阀门二十五、阀门二十六所在管路与液态金属循环栗的下部入口连接;缓冲罐的上部通过阀门二十七所在管路与液态金属循环栗栗壳上部的溢流口连通，并且缓冲罐的上部气腔还通过阀门二十四所在管路与标定容器的上部气腔连通;标定容器的内筒的液态金属排放口通过阀门二十二、阀门二十三与缓冲罐底部的入口连接；
[0023]所述空气冷却器设置于阀门二十五、阀门二十六所在管路上，以调节液态金属温度保持丨旦定；
[0024]所述氩气系统分别通过阀门二十八、阀门二十九、阀门三十所在管路与液态金属循环栗、缓冲罐及标定容器顶部的氩气进气口连通；
[0025]优选地，所述阀门十八为电动截止阀，阀门十九为电动调节阀，阀门二十、阀门二十一是气动截止阀；阀门二十二、阀门二十三、阀门二十四、阀门二十五、阀门二十六、阀门二十七、阀门二十八、阀门二十九、阀门三十为气动截止阀或手动截止阀。
[0026]优选地，所述缓冲罐的尺寸需与最大流量下标定时间内(如60s)所需液态金属量相适应，使缓冲罐里的液态金属量维持在液位上限和液位下限之间，并且液位上限和液位下限之间的液位差为200?500mm。
[0027]优选地，所述标准流量计、待检流量计位于阀门十八、阀门十九之间的管路上。
[0028]优选地，缓冲罐里液位上限和液位下限之间的液位差为200?300mm。
[0029]优选地，所述液态金属为金属钠。
[0030]利用上述标定容器和标定回路对液态金属流量计进行标定的方法，该方法包括以下步骤:
[0031 ] 一、利用动态容积法对标准流量计进行标定
[0032](I)将标准流量计安装好于阀门十八、阀门十九之间的标准流量计接口上，打开阀门二十四、阀门二十七、阀门二十八、阀门二十九、阀门三十，调节缓冲罐内加热器至标定温度，打开阀门十八、阀门十九、阀门二十、阀门二十三、阀门二十五、阀门二十六，使回路中充满液态金属；
[0033](2)当液态金属循环栗栗壳中液态金属液位满足启动条件后，启动液态金属循环栗，100%连续运行1min以上，通过空气冷却器及缓冲罐内的加热器调节，使得标定回路中的液态金属温度满足标定要求，当循环稳定后，开始标定；<