弯管流量计在三门核电站一回路的应用

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Abstract:The application of elbow flowmeter installed in SMNPC primary side is introduced in this
5 .结语
三 门核 电站 反 应 堆冷 却 剂 系 统 流 量 测量 中
一..-●● ●●应 用..I的 弯 管 流量 计 和 常 规 弯管 流 量 计 区别 非 常 明显 ,其 应用 更 具 灵 活性 ,对工 艺 管 道 的 布局 要 求 不 高 。三 门的实践 对拓 宽 弯管 流量计 的应 用领 域很有 借 鉴意 义 。
一 】0 一
藏 电工 窿 与技 水 2012年 第 1期
ຫໍສະໝຸດ Baidu
表2 弯管流量计 的相 关参数
内径
弯 管 上 游 直 管 弯 管 下 游 直 管
D(mm) 曲率 半 径 R(mm) 弯 管 角 度 (。) 段 长 度
(mm) 段 长 度 (1Tlln)
热 段 管 道 787.4
1428.8
Q=C、/ 号D 、/
式 中 :
三 门核 电站 反 应 堆 冷 却 剂 系 统 采 用 弯 管 流 量 计测 量 流量 。反 应堆 冷 却剂 系 统示 意 图如 图 1 所 示 。反应 堆冷 却 剂 系统 的流 量测 量通 道设 置 在 热 管段 和 冷管 段 管线 的弯 曲部位 ,两 条 热段 管 线 和 四条 冷 段 管 线 是对 称 一 致 的 。流 量 测 点 共 12 个 。每 条 冷 管段 有 一 个 流 量 测 量通 道 ,每 条 热 管 段有4个 流量 测量 通 道 (如 图2所 示 ),每条 热 管段 的4个 流 量 测 量 通 道 共 用 一 个 弯 管 高 压 侧 取 压 口 .由一 条 引 压 管 引 出后 再 分 支 成 四路 ,每两 个 流 量 测量 通道 共 用 一 个 弯 管低 压 侧 取 压 口 ,3个 取 压 口在 同一截 面 上 ,该 截 面偏 离 直 线管 道 的 角 度 为22.5o±0.1o(如 图3所示 ),两 个低 压 侧 取 压 口
首 先 ,三 门一 回路 流体 的各 项 工艺 参数 值 较 高 。管 道 内充满 高 温高 压 的流体 ,温度 和压 力 的 波 动将 导致 流体 密度 的变化 。从计 算公 式 可 以看 到 ,流体 密 度 是 直 接影 响测 量 的参 数 ,在 应 用 中
参 考 文献 : [1]朱 磊 .弯 管 流 量 计 水 流 特 性 的 数 值 模 拟 及 流 量 系 数 的 试 验 研 究 【D].西 安 :西 安 理 工 大 学 ,2008. r2]AP1000 PIPING AND INSTRUMENTAT【ON DIAGRAM
关键 词 :核 电站 ;弯管 流量 计 ;流量 系数 ;差压 变送 器
1 前言
近 年来 , 弯 管 流量 计 因其 突 出 的节 能效 果 、 高 稳 定 性 和 高适 应 性 ,在 热力 、热 电 、冶金 、石 化 等领 域 的介 质 流量 测量 应 用 中得 到迅 速推 广 。在 核 电领 域 .特别 是 在反 应堆 冷 却 剂 系统 的 流量 测 量 中 ,弯管 流量 计 作 为一 回路 工 艺管 道 的组 成 部 分 ,不 产生 附加 阻 力 ,前后 直 管段 要 求低 ,因而 比 其 他流 量 测量 方 式有 一定 的优势 。本 文评 估 了弯 管 流 量 计 在 三 门核 电 站一 回路 冷 管 段 和 热 管 段 的 流 量 测 量 中 的 应 用 情 况 。
表3 弯管流量测量计算数据
热 段 弯 管
流量 Q(mTs) 差 压  ̄p(Pa)
冷 段 弯 管 流量 Q(m3/s) 差 压  ̄p(Pa)
热 段 管 路 不 同工 况 下 的计 算 数 据
工 况 一
工 况 二
(满 负 荷 运 行 )
(一 台主 泵 停 运 )
11.202
10.698
由于 三 门 核 电 反应 堆 冷 却 剂 系 统 工 艺 管道
的 限制 ,流量 测量 的弯管 流量 计 在 热管 段 弯 管 的 弯 度 为56.4o,在 冷管 段 弯管 的弯 度 为66.62。,热 管 段 弯 管 前 后 直 管 段 长 度 分 别 为 3.253D和 1.638D。冷 管 段 弯 管 前 后 直 管 段 长 度 分 别 为 5.770D和0.182D。显 然 ,这 里 的弯 管弯 度 和 直 管 段 均不 符合 常 规弯 管流 量计 的测量 要求 。但 是 西 屋 公 司经 过计 算认 为 ,当前 的弯管 弯 度 和直 管 段 仍 然 可 以进行 测量 ,只要 通过 实 际 流量 标定 和 流 量 修 正就 可实 现 流量 的 准确测 量 。 4.2 取压 口设置 的对 比
弯管流量计在三门核 电站一回路的应用
杨洪 旭
(三 门核 电有 限公 司 ,浙 江 三 门 317112)
摘要 :本文介 绍 弯管流量计在 三 门核 电反应 堆冷却 剂 系统流 量测量 中的应 用 ,并且 与常规 弯 管流量计进 行对 比分析 ,为 弯管流量计在核 电领域 的广泛应用提供参 考。
图 5 曲 率 半 径 所 处 平 面 4.3 测 量 精 度 的 对 比
常规 弯管 流量 计 的测量 精度 一般 可 以达 到± 0.2%~±O.1%。在三 门 电站应 用 中 ,设计 精 度为 热 管 段±1.5%和冷 管 段±1.2%。三 门的设 计 精 度 相 对 低是 由以下两 点 原 因造成 的 :
194689.655
177517.241
冷 段 管路 不 同 工 况 下 的 计 算 数 据
工 况 一 (满 负荷 运 行 )
工 况 二 (
一 台 主泵 停 运 )
4.970
4.324
59517-24l
45034.483
工 况 三 (两 台主 泵 停 运 )
10.732 178620.690
56.4
2561.2
1289.9
冷 段 管 道 558.8
29O8-3
66.62
3224.3
101.6
3.2 流 量测 量 的实 现 三 门 核 电 站 是 采 用 美 国 西 屋 公 司 研 发 的
AP1000第 3代 压 水 堆设 计 ,西 屋公 司给 出 了 反应
堆 冷却 剂 系统 关于 弯 管流 量测 量 的计 算 数据 ,见 表 3。
2 弯管流量 计的工作原 理
Q为 体积 流量 (单位 :m3/s); R为 弯 管 曲率 半 径(单 位 :m); D为 弯 管 内径(单 位 :m); Ap为弯 管 内外侧 压 力差(单位 :Pa); p流体 密度 (单 位 :kg/m ); C为 流量 系数 。 对 于实 际工 况 ,对 计 算公 式 中的流 量 系数 必 须加 以修正 。当 上式 中的R、D.p、C已知 时 ,利 用 差 压 变送 器 测 量 出弯 管处 内外 侧 的差 压 ap值 , 经过 温 度压 力补 偿运 算 就可 以计 算 出流 量Q。
常 规弯 管 流量 计 的取 压 口一 般 设 置 在90。弯 管 的45。断 面 上 ,且取 压 口 中心 处 于 曲率 半 径 所 在 的平 面上 (如 图5所示 )。这是 由于45。断 面 的流 体 较 稳 定 ,内外 差 压 也 最 大 ,是 最 理 想 的 测 流 断 面选 择 。三 门的取 压 口设 置 有别 于 常规 弯 管流 量 计 ,热 管段 弯 管 的取 压 口中心 设 置 在 22.5。弯 管 断 面 与 曲率 平 面成 30。夹 角相 交处 ,冷段 管 路 的 取 压 口 中心 设 置 在44.12。弯 管 断 面 与 曲率 平 面 相 交 处 ,两者 均不 是设 置 在 弯管 弯 度 的 中间 断面
虽然 对 温度压 力 进行 了补 偿 。但 补 偿 的数 值必 然 有误 差 ,导致误 差 的叠 加 。
其 次 ,三 门弯 管流 量计 取压 口所 处 的 断面 并 不是 最理 想 的测 流断 面 ,对 流 量测 量精 度有 一 定 影 响 ,虽 然影 响较 小 ,但 对 于高 精度 测量 要 求 ,此 影 响不 可 忽 略。
工 况 三 (两 台 主 泵停 运 )
4.324 45034.483
注 :反 应 堆 冷剂 系统 中共有 四 台主 泵 ,每 台主 泵的额 定 流量 为4.965m ̄s。
根 据 表3的计 算 数据 ,将 流 量 p、差 压 Ap、密 度p、内径D、曲率 半 径 代 人 流量 计 算 公 式 中 ,求 得 流 量 系数 C。经 计 算 ,三 种 工 况下 热 管 段 弯 管 的流 量 系数 均 为 1.008,冷管 段 弯 管 的 流量 系 数 均 为 1.007。流 量 系数 确定 后 ,根据 测 量 的差压 值 即可计 算 出当前 的 流量 值 。差 压 变送 器将 测量 信 号 传 至上 位机 ,进行 相关 的计 算 。计 算过 程 中 ,必 须 考 虑温 度 、压 力 等 因素 变化 对 流体 密度 的 影 响 ,并 进 行 相 关 的 修 正 补偿 ,使 得 测 量结 果 更 加 准确 。
3 弯管流 量 计在 三 门核 电站 一 回路 中 的 应 用
弯 管流 量计 是 差压 式流 量 计 的一 种 ,利 用流 体 的惯 性原 理 .对 流体在 弯 管 处产 生 的差 压 进行 测量 。流 体通 过 弯管 时 ,在弯 管 的约 束下 ,产 生类 似 于 圆周运 动惯 性 力 的离 心力 。离 心力 与 流体 的 流速 具 有单 一 的 函数关 系 ,其 大小 可 以通过 测 量 弯管 内外侧 的差压 确定 ,进 而 可计 算 出流体 的流 速 ,将 流 速与 管道 的截 面积 和 流体 的密 度 相乘 , 即可确 定 流体 的流量 。利 用伯 努利 方 程导 出的弯 管 流量 计 流量 计算 公 式 为 :
4 与常规 弯管流量计 的对 比分析
4.1 弯 管 弯度 和 直管 段 的对 匕 常 规 弯 管 流 量 计 在 管 道 转 弯 处 和 直 管 道 上
均 能 安装 ,管 道 的 转 弯处 用90。标 准 传感 器 ,直 管 道 上 用 “V”型传 感 器 ,目前 市 场 应 用 的 常规 弯 管 流量 计 ,要 求 至少 前 五 、后二 倍 管径 (前 5D,后2D) 长 的直 管段 。
[5]DCP (Design Change Proposa1)for AF1000 n0w Probe
Replacement,2005.
The Application of Elbow Flowm eter in Prim ary Side for SM NPC
Yang Hongxu
(Sanmen Nuclear Power Co.Limited,Sanmen Zhejiang,3 171 12 China)
REACT0R CO0LANT SYSIE M .2008. r3lAP1000 PRIMARY C00LANT L00P PIPING SP0OL PIECES,2010.
]AP1000 PRIMARY CO0LANT LOOP DE n ILS SEC.
TION VIEW S.2010.
一 】2 一
杨 洪旭 :弯管流量计在 三门核 电站 一 回路 的应用
处 。研 究表 明 :当弯 径 比 (曲率半 径 与弯管 内径 的 比值 ,即R/D)和管 径 一 定 时 .取 压 断 面 处 的弯 管 角度 在22.5o~67.5。之 间 ,流 量 系数 随流 量 的变 化 很 小 ,可视 为 常数 。由此 可见 ,三 门一 回路 流 量测 量 的取 压 口设 置虽 然有 别 于常 规 弯管 流量 计 ,但 对 流量 测 量影 响较 小 。
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