一种用于脉冲萃取柱液位测量的吹气管结构的制作方法

本实用新型属于乏燃料后处理技术领域，具体涉及一种用于脉冲萃取柱液位测量的吹气管结构。

背景技术：

在核电站的乏燃料后处理厂中，由于设备室内设备盛装的料液具有很强的放射性，因此，需采用非接触式测量仪表对设备的运行参数进行监测。其中，吹气仪表应用最为广泛，后处理厂中的关键设备，如溶解器、1AF料液槽、脉冲萃取柱、混合澄清槽以及一般强放料液贮槽和废液贮槽等，都采用吹气仪表对液位、密度、界面等参数进行测量。吹气仪表安装在橙区(核电站辐射剂量从高到低分为红区，橙区，黄区，绿区)，无需人员进入设备室内进行维护，具有拆装快速，维修方便等特点。

采用吹气的方法测量液位，通常是连续不断地向被测液体吹气，将被测液体高度的变化用测量差压的方法检测出来变成可以显示的信号。

吹气仪表系统(如吹气式液位计)由五部分组成：吹气管(两根)和防污隔离阀门、吹气装置、差压变送器或微差压控制器、DCS控制器和应用软件。

目前吹气仪表系统(如吹气式液位计)所采用的吹气管结构中，吹气管(延伸到被测液相底部的吹气管)通常选用φ14×2mm不锈钢管，管端加工45°角坡口，此结构对于大多数设备具有广泛的适用性。但这种吹气管结构在对脉冲萃取柱内的液相的液位进行测量时则不能进行有效测量。由于脉冲萃取柱在工作时会不断施加脉冲作用，进而对设备内液相产生较强烈的扰动；而吹气仪表在测量时需要被测量的液相处于一个相对平衡的状态，加之吹气仪表的吹气管管径较小，脉冲萃取柱内的液相一旦出现较强烈扰动，便会对平衡状态造成影响，从而降低了检测的灵敏度和准确性，造成检测结果失真。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种吹气管结构，能够对脉冲萃取柱内的存在较大波动的液相的液位进行有效测量。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于脉冲萃取柱液位测量的吹气管结构，设置在设有第一吹气管的吹气式液位计上，其中，包括顶端与所述吹气式液位计相连、底端位于被测的第一液相的底部的第二吹气管，所述第二吹气管为的直管型，底端设有直筒状的扩大管，所述扩大管的内直径大于所述第二吹气管的内直径。

进一步，所述扩大管与所述第二吹气管同轴。

进一步，所述扩大管的顶端与所述第二吹气管密封相连。

进一步，所述扩大管的底端设有开口，所述开口设有45°的坡口。

更进一步，所述第二吹气管的规格至少包括φ14×2mm，所述扩大管的规格至少包括φ45×3mm。

进一步，所述扩大管的高度的规格至少包括90mm。

进一步，所述第一吹气管、第二吹气管可更换的连接在所述吹气式液位计上。

本实用新型的有益效果有以下几点：

1.结构简单稳定，由于在第二吹气管4底端设置扩大管6，且扩大管6的截面积相比第二吹气管4的截面积有显著增加，使得第二吹气管4的气容量相应增大，从而使得吹气式液位计的缓冲和抗扰动能力增强，能够实现脉冲萃取柱的液位测量功能；(由于扩大管6的横截面内径增大到第二吹气管4的横截面内径的3.9倍，使得扩大管6的横截面面积增大到第二吹气管4的横截面面积的15.21倍。横截面面积的显著增加，使得第二吹气管4的气容量相应增大，如此，吹气式液位计便能够克服脉冲萃取柱中脉冲波动的影响，从而提高测量系统的抗扰动能力，保证其测量的准确性。扩大管6的截面尺寸与高度可按脉冲扰动的具体情况进行优化设计)

2.不仅适用于脉冲萃取柱，对其他需施加脉冲作用或存在较强扰动的设备，也具有广泛的适用性；

3.不仅适用于液相的液位测量，通过吹气管的不同组合也适用于液相的密度、不同液相之间的界面等参数的测量；

4.扩大管6下端的开口处加工45°角坡口，使得气泡逸出时阻力减小，且能够实现定向逸出，进而提高测量的灵敏度和准确性。

附图说明

图1是采用本实用新型具体实施方式中所述一种用于脉冲萃取柱液位测量的吹气管结构的吹气式液位的示意图；

图2是本实用新型具体实施方式中一种用于脉冲萃取柱液位测量的吹气管结构的示意图；

图3是采用本实用新型具体实施方式中的一种用于脉冲萃取柱液位测量的吹气管结构对不同液相之间的界面进行测量的示意图。

图中：1-稳压阀，2-恒流装置，3-第一吹气管，4-第二吹气管，5-差压变送器，6-扩大管，7-送气管路，8-气源，9-容器，10-第一液相，11-气相，12-第三吹气管，13-第四吹气管，14-第二液相，15-液相分界线，16-第三液相。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，一种用于脉冲萃取柱液位测量的吹气管结构，设置在吹气式液位计上，由第二吹气管4和扩大管6组成。第二吹气管4的顶端与吹气式液位计相连，吹气式液位计还设有第一吹气管3、，第二吹气管4的底端位于被测的第一液相10的底部，第二吹气管4为的直管型。扩大管6为直筒状，设置在第二吹气管4的底端，扩大管6的内直径大于第二吹气管4的内直径，并且扩大管6与第二吹气管4同轴。

如图2所示，扩大管6的顶端与第二吹气管4密封相连，扩大管6的底端设有开口，开口设有45°的坡口。

第二吹气管4、扩大管6的规格可以有多种选择。第二吹气管4的规格至少包括φ14×2mm，扩大管6的规格至少包括φ45×3mm。扩大管6的高度的规格至少包括90mm(如图2所示)。

第一吹气管3、第二吹气管4与吹气式液位计之间的连接是采用可更换的方式。

对于扩大段6的截面尺寸与高度可根据脉冲扰动的具体情况设计为其他规格。

如图1所示，洁净的气源8经过稳压阀1、恒流装置2后，微量均匀地送入第一吹气管3和第二吹气管4。第一吹气管3内空气压力为气相压力。在脉冲作用下，由于第二吹气管4底端的扩大管6的截面积的显著增加，使得其缓冲和抗扰动能力增强，当第二吹气管4内空气压力高于第二吹气管4下端(扩大管6)到液面的液柱静压力时，便由第二吹气管4下端(扩大管6)鼓泡而出。同时，由于第一吹气管3和第二吹气管4内经恒流装置2补充的气量很小，这样，在差压变送器5上指示出来的第一吹气管3和第二吹气管4内的压差基本等于液柱的静压力。该压差Δp和液位高度h有如下关系：

Δp＝p₂-p₁＝ρgh

式中：

Δp—第一吹气管3、第二吹气管4压力差；

p₂—第二吹气管4处压力，MPa；

p₁—第一吹气管3处压力，MPa；

ρ—液体密度(第一液相10的密度)，kg/m³；

g—重力加速度，9.8N/kg；

h—液位高度，m。

由上式得：

由上式可知，测量出差压Δp，便可根据液体密度计算出液位高度，从而实现了吹气仪表在脉冲作用下进行液位测量的功能。

由此方法，当液位高度h已知时，可由下式计算出被测液体的密度，从而实现液体密度的测量：

也可利用上述方法，通过吹气管的不同组合，测量出不同的两种液相之间的界面。具体方法如下：

如附图3所示，第三吹气管12和第四吹气管13位于不同液相内(第二液相14、第三液相16)，第三吹气管12和第四吹气管13与第二吹气管4相比除长度不同外，其他的结构、规格一致，底端都设有扩大管6，两吹气管间的压差为：

Δp＝p₄-p₃＝ρ_agH+ρ_bg(H₀-H)

式中：

Δp—第三吹气管12、第四吹气管13压力差；

p₄—第四吹气管13处压力，MPa；

p₃—第三吹气管12处压力，MPa；

ρ_a—第二液相14密度，kg/m³；

ρ_b—第三液相16密度，kg/m³；

g—重力加速度，9.8N/kg；

H₀—第三吹气管12、第四吹气管13垂直距离，m。

H—第四吹气管13与液相界面(即液相分界线15)垂直距离，m。

由上式得：

由上式可知，当两液相密度ρ_a、ρ_b和第三吹气管12、第四吹气管13垂直距离H₀已知时，便可根据测量出的差压Δp，计算出第四吹气管13与界面的距离，之后由第四吹气管13的位置可计算出两种液相之间的界面的位置，如此便实现了吹气仪表在脉冲作用下进行不同液相之间的界面测量的功能。

本实用新型所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本实用新型的技术创新范围。