一種核電站反應堆堆芯液位探測器的製作方法

2023-12-11 21:32:17

本實用新型涉及一種加熱式熱電偶液位傳感器，特別涉及一種用於核電站反應堆堆芯溫度和液位的測量。

背景技術：

目前,壓水堆核電站的壓力容器和火力發電廠的高溫、高壓鍋爐或儲液池這類高可靠性要求的場合使用的液位傳感器,大多採用差壓式液位計、浮子液位計、磁性液位計以及透明玻璃管(板)等液位計,這些液位計中有些屬於間接測量,有些可靠性不高,有些使用壽命較短。而這些高可靠性要求的場合中液位測量的可靠性直接關係到生產設備的安全和人身安全,所以迫切需要一種高可靠性的能直接監測承壓容器內液位的設備。另外,(1) 已有的熱端加熱式熱電偶液位計是監測單點液位的, 用於多點液位監測,需要布置多支熱端加熱式熱電偶液位計，存在著體積大、容器壁貫穿孔多的缺點; (2) 已有的分段加熱式熱電偶液位傳感器,雖有體積小和測點多的優點，但存在著套管內分段電阻絲和差分熱電偶測點的準確位置定位困難和MgO熱傳導較差的缺點。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是為了克服現有技術的上述不足而提供一種核電站反應堆堆芯液位探測器，使其能直接、準確和快速地監測容器內介質的液位，更適合在核場與高可靠性要求的場合中使用。

本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案為:

一種核電站反應堆堆芯液位探測器, 其特徵在於:包括承壓套管、鎧裝加熱纜、鎧裝熱電偶、鎳粉和Al2O3粉，承壓套管內包含鎧裝熱電偶、N(N≥2)支被加熱的鎧裝熱電偶和包含有N(N≥2)段加熱電阻絲的鎧裝加熱纜，鎧裝熱電偶位於承壓套管的底部，在N段加熱電阻絲軸向長度區域內填充壓實的鎳粉，除此之外的軸向區域，填充壓實的Al2O3粉，鎧裝熱電偶與加熱處的鎧裝熱電偶構成測量液位的熱電偶測量對。

上述底部的鎧裝熱電偶測量堆芯冷卻劑出口溫度，也是液位測量的參考點。N支加熱的鎧裝熱電偶是測量液位的敏感元件,它們的測點與U形鎧裝加熱纜中N段電阻絲的中心處於相同高度，N段加熱電阻絲上的熱量通過承壓套管內的鎳粉末和承壓套管管壁傳遞給承壓套管外環境介質，由於液相和汽/氣相介質的傳熱性能的明顯差異，所以鎳粉段內加熱的鎧裝熱電偶測得的溫度的高與低反映了該測點處的承壓套管外環境介質是液相還是汽/氣相，從而可以確定液位的位置。N段加熱電阻絲之間的距離代表著相互的液位高度差，藉助於物理安裝位置，由液位測量的參考點和加熱的鎧裝熱電偶輸出熱電勢差分值ΔE低電平的數量，即可知道液位高度。

更好地，上述N支被加熱的鎧裝熱電偶的測點與N段加熱電阻絲的中心位置等高，這樣測量更精確。

更好地，上述承壓套管的上端還設置另一鎧裝熱電偶，也作為液位測量的參考點，與加熱處的鎧裝熱電偶構成測量液位的熱電偶測量對。

更好地，上述承壓套管的冷端封裝管內還裝有熱電阻溫度計，通過熱電阻溫度計提供鎧裝熱電偶冷端補償溫度，以便在不使用補償導線的情況下，承壓套管底部的不加熱鎧裝熱電偶能測量介質的溫度。另外, 對於被測介質溫度高於環境溫度的工況，如果承壓套管發生洩漏，測得的溫度會升高，從而判斷承壓套管是否發生洩漏。

更好地，上述熱電阻溫度計為Pt100，這樣的溫度測量精度更高。

更好地，上述鎧裝熱電偶與加熱的鎧裝熱電偶一一對應，構成測量液位的熱電偶測量對，這樣測量的液位更準確。

由於本實用新型利用軸向分段加熱的方式與用導熱導電金屬鎳粉和Al2O3粉間隔填充的結構, 能有效地增加沿承壓套管表面軸向溫度分布的不均勻性,即沿承壓套管表面,軸向溫度形成N個高一低區域,增加了液位測量的靈敏度,同時,也降低了電阻絲的溫度,因而提高了液位測量的可靠性。同時金屬鎳粉又是導電介質,使承壓套管、鎧裝熱電偶和鎧裝加熱纜相互導通為一等電位體,提高了測量的抗幹擾能力。

本實用新型也可用於別的容器或儲液池內介質溫度和液位的測量。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。

如圖1所示，一種核電站反應堆堆芯液位探測器，在承壓套管1 (其材料為316L)內包含著: K型(NiCr-NiAl)鎧裝熱電偶2和7(其套管材料為316L)、3支加熱的K型(NiCr-NiAl)鎧裝熱電偶6( 其套管材料為316L、外徑為1.0mm)和一支包含有3段加熱電阻絲(材料為Ni80Cr20)的U形鎧裝加熱纜5(其套管材料為316L); 在承壓套管內的3段加熱電阻絲軸向長度位置處填充著壓實了的導熱導電鎳粉3,除此之外, 填充著壓實了的Al2O3粉4。承壓套管的冷端封裝管9內安裝有Pt100熱電阻溫度計8。

3支加熱的鎧裝熱電偶6的測量端位於3段鎧裝加熱纜5電阻絲的中心處高度上。

K型鎧裝熱電偶2位於承壓套管的底部， K型鎧裝熱電偶7位於承壓套管的上端。