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新技术散文

热式气体质量流量计的适用性


发布日期:2021-10-19 点击:795次
  需要注意到体积式水用户流量衡量安全装置组成较错综复杂,安转定期运营和效准不简单有利,有必须在考虑表面粗糙度和抗震设防.特点耍求的首要条件下,使用安转和定期运营简单有利的另外的组织形式水用户流量衡量多功能仪表。即热式固体服务质量用户量计已在气体流量测量领域获得了成功的应用,具有无可动部件、压损小及量程比宽等特点,例如在核电厂的通风系统中,已成功地替代皮托管成为重要的测量方式。但在液位流量测量领域,热式质量流量计的应用仍具有局限性。
  由式(2)可知,热丝的热散失率与流体的热导率、比热容、流速和密度有关。相对于通风系统中的空气来说,水是-种具有较大比热容、较大密度和热导率的介质。在相同的流速下,水带走的热量远大于空气,对于以恒定功率加热热端铂电阻的恒功率型热式质量流量计,为了适应水流量的测量,加热电路会采用比较高的加热功率为热端铂电阻进行加热;对于恒温差型的热式质量流量计,为了维持两个铂电阻之间恒定的温差,加热电路同样会处于比较高的加热功率状态下,且加热功率将随水流量的增大而增大。因而,无论是恒功率型还是恒温差型,加热功率的提高会对流量计的安全性和寿命有很大的影响,也使其应用环境造成一定的局限性。而恒比率式流量计由于通过调节施加在热端热电阻上的加热电流,使热端热电阻的阻值与冷端热电阻的阻值成一恒定比率,因而同恒温差式流量计相比,在测量相同流速流体的情况下,恒比率式流量计热端铂电阻的加热电流要小于恒温差式,因而其加热功率不会过高而产生仪表安全性和使用寿命方面的不利影响。对于主泵第三级密封泄漏流这种微小流量的测量,相对于恒功率式和恒温差式,恒比率式热式质量流量计具有更好的应用价值,然而对于较大液体流量的测量则并不适用。恒比率式流量计的热端铂电阻加热电流Ih与介质质量流量m的关系为:

式中Ap-一流体流经管道的截面积;
As一传感器参与热交换部分的表面积;
C1、C2一通过校准确定的常数;
d一热电阻传感器直径;
k一流体热导率;
Ls一传感器损耗能量的因数;
n一校准过程中通过回归确定的指数;
Pr一流体的普朗特数;
Rc一冷端铂电阻阻值;
Rco一冷端铂电阻在0℃时的阻值;
RH一热端铂电阻阻值;
RH0一热端铂电阻在0C时的阻值;,
r一恒比率参数(自加热系数),r=
 
a一铂电阻的参数。
1.基本性能
  热式质量流量计作为一种直接测量质量流量的智能型流量仪表,具有结构简单、体积小、数字化程度高及安装方便等优点。热式质量流量计的.测量精度一般约为±1%,重复性为±0.2%;量程比宽可达100:1,最高可达1000:1;在-40~60℃的环境温度下可正常工作;可耐受3MPa或更高的管道压力;允许介质工作温度-70~400℃;允许被测液体的流速为0~4m/s;支持HART协议。另外,具有压损小、直管段要求低和允许动态修正的特点,其响应时间较长,未采用特殊设计时可达几秒。热式质量流量计具有一体式和分体式两种.结构,在累积辐照剂量较大区域,可采用分体式流量计进行测量,信号处理部分布置于累积辐照剂量较小区域。
  主泵第三级密封泄漏流正常工况下在5L/h左右,达到50L/h时报警,不用于过程控制。在电厂正常运行工况下,测点所在区域的环境温度约为50℃以下,工作压力小于0.6MPa,工作温度小于100℃,要求测量范围的量程比约为30:1,属于非1E级测点。因此,就测量要求而言,热式质量流量计适用于主泵第三级密封泄漏流量的测量。
2.抗震性能
  由于主泵第三级密封泄漏流测点位于安全壳内,周围存在1E级仪表和核级管道,尽管测点本身不需要在设计基准事件工况下执行功能,但不应对其他需要执行功能的设备或仪表造成损害,因而用于该测点的仪表应满足抗震要求,在SSE地震载荷下,满足结构完整性的要求,避免放射性物质经仪表破口向环境释放以及对周围1E级仪表和核级设备产生潜在危害。
  热式质量流量计结构简单,除进行抗震试验外,抗震分析亦可用于分析其抗震性能。在抗震分析中,需要重点对薄弱部位进行应力分析,通常包括传感器与管道相交的节点处、螺纹连接处及法兰连接处等位置。
  对某一型号
速热式热水器空气水平访问量计进行抗震分析,取三向峰值加速度为6g。通过应力分析表明,流量计的第一-阶自振频率大于33Hz,在地震载荷作用下,薄弱部位的计算应力值均小于规定的应力限值,从而认为其在SSE地震载荷下,结构完整性可以得到保证。
3.耐辐照性能
  因主泵第三级密封泄漏流测点位于安全壳内,在电厂正常运行工况下,探头所处的环境具有一定的电离辐射存在。因而,用于该测点的仪表应能经受--定的累积辐照剂量而测量结果仍在要求的测量精度范围内。目前,对于仪表的耐辐照性能,主要采用试验法进行验证。
  对某一型号分体式热式质量流量计探头进行耐辐照试验,辐射源采用钴-60,试验时间持续40h以上,累积辐照剂量约2x104Gy,辐照后进行功能试验,流量计的输出维持在测量精度范围内,表明该型流量计可以经受若干年的累积辐照剂量而不损坏。
4.安装
  为便于安装和维护,流量计可采用法兰-法兰连接的形式。在一般情况下,为了满足测量精度,热式质量流量计对于前后直管段的要求较高,部分型号的流量计要求的直管段长度可达到前15D、后5D以上。但由于流量计允许动态修正,经过标定和修正后,可降低热式质量流量计的前后直管段要求。对于主泵第三级密封泄漏流的测量,热式质量流量计可满足安装和维护要求。 
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