[發(fā)明專利]一種電磁泵綜合性能測試系統(tǒng)及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810058288.6
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108361187B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 巫英偉;汪劉;田文喜;侯延棟;秋穗正;蘇光輝
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種電磁泵綜合性能測試系統(tǒng)，其特征在于：包括儲鈉罐(1)、鈉緩沖罐(2)、電磁泵(3)、電磁流量計(4)、電加熱器(5)、冷阱(6)、校驗(yàn)箱(7)、儲氣瓶(8)和氬氣緩沖罐(9)；

所述儲鈉罐(1)在回路停止運(yùn)行時作為儲存金屬鈉的容器；儲鈉罐(1)布置在最低處，通過控制第一鈉閥(201)的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)與回路的連接和隔離；通過第三氣閥(303)與氬氣緩沖罐(9)相連，通過第五氣閥(305)與大氣相通，控制儲鈉罐(1)內(nèi)壓力；第四氣閥(304)一直處于開啟狀態(tài)，實(shí)時通過第一壓力表(503)測量儲鈉罐(1)內(nèi)壓力；儲鈉罐(1)罐體外壁不同高度處布置有第一熱電偶(601)、第二熱電偶(602)和第三熱電偶(603)，用于監(jiān)測儲鈉罐(1)內(nèi)溫度分布，其主要作用是判斷儲鈉罐(1)內(nèi)金屬鈉的熔化程度；

所述鈉緩沖罐(2)在回路運(yùn)行時不僅作為容納液態(tài)金屬鈉的容器，還用于調(diào)節(jié)回路內(nèi)壓力；鈉緩沖罐(2)布置在高處，回路運(yùn)行時作為鈉的容器，還能夠調(diào)節(jié)回路壓力；鈉緩沖罐(2)鈉進(jìn)口布置在罐體中部，出口通過第一鈉閥(201)連接儲鈉罐(1)出口管道，通過第二鈉閥(202)連接電磁泵(3)入口管道；鈉緩沖罐(2)內(nèi)布置有第一液位探針(701)和第二液位探針(702)，用于監(jiān)測液態(tài)金屬鈉液位；鈉緩沖罐(2)通過第六氣閥(306)與氬氣緩沖罐(9)相連，通過第八氣閥(308)與大氣相通，控制鈉緩沖罐(2)內(nèi)壓力；第七氣閥(307)一直處于開啟狀態(tài)，實(shí)時通過第二壓力表(504)測量鈉緩沖罐(2)內(nèi)壓力；

所述電磁泵(3)作為回路運(yùn)行的動力，在本系統(tǒng)中還作為試驗(yàn)對象；電磁泵(3)入口通過第二鈉閥(202)與鈉緩沖罐(2)出口相連，電磁泵(3)出口經(jīng)過第三鈉閥(203)后，一條支路連接至電磁流量計(4)入口，另一條支路通過第六鈉閥(206)連接至冷阱(6)入口；電磁泵(3)上設(shè)置第十熱電偶(610)；

為了測量電磁泵(3)進(jìn)出口壓力，在電磁泵(3)進(jìn)口截面附近布置了第一壓力變送器(501)，在電磁泵(3)進(jìn)出口截面附近布置了差壓變送器(502)，均通過取壓管與回路管道連接；取壓管與電磁泵(3)對應(yīng)截面的距離為兩倍管道內(nèi)徑；進(jìn)口取壓管長度為200mm，進(jìn)口取壓管100mm處引出一支路通過法蘭連接第一壓力變送器(501)的壓力膜片，200mm處通過法蘭連接差壓變送器(502)的壓力膜片；出口取壓管長度為100mm，與差壓變送器(502)的另一壓力膜片通過法蘭連接；取壓管與第一壓力變送器(501)和差壓變送器(502)均通過法蘭連接，以高溫導(dǎo)熱油作為壓力傳遞中間介質(zhì)；為了讓液態(tài)金屬鈉能夠完全充滿取壓管，保證測量的精度，安裝時取壓管需向下傾斜；此外，由于液態(tài)金屬鈉在取壓管中基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，流動性較差，容易凝固，從而給壓力測量帶來極大的誤差，因此取壓管外需布置電加熱絲和保溫棉，使取壓管內(nèi)金屬鈉在測試時始終處于液態(tài)；相反，若回路內(nèi)液態(tài)金屬鈉溫度過高，使得取壓管內(nèi)鈉溫有可能超過第一壓力變送器(501)和差壓變送器(502)應(yīng)變膜片的溫度使用范圍，應(yīng)減小取壓管處電加熱絲的功率，必要時將功率降為0并打開外層包裹的保溫棉，加強(qiáng)散熱；總之，需將取壓管內(nèi)鈉溫維持在鈉熔點(diǎn)以上，第一壓力變送器(501)和差壓變送器(502)應(yīng)變膜片最高允許溫度之下；取壓管壁布置有第六熱電偶(606)和第七熱電偶(607)，便于監(jiān)測壁溫；電磁泵(3)進(jìn)口取壓管處熱電偶布置在取壓管的分支處，電磁泵出口取壓管處熱電偶距該出口法蘭40mm；

電磁泵(3)進(jìn)出口直管段中布置了分別用于測量液態(tài)金屬鈉進(jìn)出口溫度的進(jìn)口第四熱電偶(604)和出口第五熱電偶(605)；由于熱電偶插入流道內(nèi)對液態(tài)金屬鈉速度分布有一定的擾動，有可能影響壓力壓差的測量，為了消除該影響，測鈉溫用的熱電偶需與取壓管保持預(yù)設(shè)的距離；且進(jìn)口第四熱電偶(604)和出口第五熱電偶(605)需插入管道中心；

所述電磁流量計(4)用于測量回路液態(tài)金屬鈉的流量，電磁流量計(4)入口連接第三鈉閥(203)，出口連接至電加熱器(5)；

所述電加熱器(5)用于加熱回路內(nèi)液態(tài)金屬鈉；電加熱器(5)出口一條支路通過第四鈉閥(204)連接至校驗(yàn)箱(7)，另一條支路通過第五鈉閥(205)連至鈉緩沖罐(2)入口；

所述冷阱(6)是一種過濾液態(tài)金屬鈉的裝置，利用雜質(zhì)在液態(tài)金屬鈉中溶解度隨鈉溫降低而減小的原理，過濾液態(tài)金屬鈉中的雜質(zhì)；冷阱(6)入口通過第六鈉閥(206)連接至電磁流量計(4)入口，過濾后的液態(tài)金屬鈉通過出口連接至鈉緩沖罐(2)入口管道；回路停止時，冷阱(6)內(nèi)液態(tài)金屬鈉通過第七鈉閥(207)和第一鈉閥(201)返回儲鈉罐(1)內(nèi)；冷阱(6)外壁有第八熱電偶(608)和第九熱電偶(609)，為調(diào)節(jié)冷阱(6)外壁電加熱絲加熱功率和冷阱(6)外保溫套筒的開度提供依據(jù)，使冷阱處于過濾效果最佳的溫度狀態(tài)；

所述校驗(yàn)箱(7)用于標(biāo)定電磁流量計(4)的輸出電壓信號，通過控制第四鈉閥(204)的開啟和關(guān)閉實(shí)現(xiàn)與回路的連接和隔離，通過第九氣閥(309)和氬氣緩沖罐(9)相連，通過第十一氣閥(311)與大氣相通，利用第十氣閥(310)和第十一氣閥(311)調(diào)節(jié)校驗(yàn)箱內(nèi)壓力，第十氣閥(310)一直處于開啟狀態(tài)，通過第三壓力表(505)實(shí)時測量校驗(yàn)箱內(nèi)壓力；校驗(yàn)箱(7)內(nèi)布置有多根液位探針分別為第三液位探針(703)、第四液位探針(704)、第五液位探針(705)和第六液位探針(706)，從而實(shí)現(xiàn)電磁流量計(4)的標(biāo)定；由于電磁流量計(4)磁場由永磁鐵提供，其磁場強(qiáng)度隨時間和使用環(huán)境的不同會產(chǎn)生變化，因此試驗(yàn)前需對電磁流量計(4)進(jìn)行標(biāo)定；

氬氣緩沖罐(9)入口通過第一氣閥(301)與儲氣瓶(8)連通，儲氣瓶(8)作為氬氣源，提供氬氣；氬氣緩沖罐(9)作為暫時儲存氬氣的容器，有助于調(diào)節(jié)回路各罐體內(nèi)壓力；

其中，鈉緩沖罐(2)、第二鈉閥(202)、電磁泵(3)、第三鈉閥(203)、電磁流量計(4)、電加熱器(5)、第五鈉閥(205)及相連的管道構(gòu)成主循環(huán)系統(tǒng)；

儲鈉罐(1)、第一鈉閥(201)、鈉緩沖罐(2)、儲鈉罐(1)與鈉緩沖罐(2)相連的管道、儲氣瓶(8)、氬氣緩沖罐(9)、第一氣閥(301)、第二氣閥(302)、第三氣閥(303)、第四氣閥(304)、第五氣閥(305)、第六氣閥(306)、第七氣閥(307)、第八氣閥(308)及相關(guān)氬氣管道構(gòu)成充排鈉系統(tǒng)；

第二鈉閥(202)、第四熱電偶(604)、第一壓力變送器(501)、電磁泵(3)、第十熱電偶(610)、差壓變送器(502)、第五熱電偶(605)、第三鈉閥(203)、電磁流量計(4)及相關(guān)管道構(gòu)成試驗(yàn)段；第四熱電偶(604)、第五熱電偶(605)、第一壓力變送器(501)、差壓變送器(502)、第十熱電偶(610、第三鈉閥(203)、電磁流量計(4)分別用于測量電磁泵(3)進(jìn)口液態(tài)金屬鈉溫度、電磁泵(3)出口液態(tài)金屬鈉溫度、電磁泵(3)進(jìn)口壓力、電磁泵(3)揚(yáng)程、電磁泵(3)繞組線圈溫度、調(diào)節(jié)系統(tǒng)阻力、測量電磁泵(3)輸出流量；

鈉緩沖罐(2)、第二鈉閥(202)、電磁泵(3)、第三鈉閥(203)、電磁流量計(4)、電加熱器(5)、校驗(yàn)箱(7)、第三液位探針(703)、第四液位探針(704)、第五液位探針(705)、第六液位探針(706)、氬氣緩沖罐(9)、第二氣閥(302)、第六氣閥(306)、第九氣閥(309)及相關(guān)的液態(tài)金屬鈉管道和氬氣管道構(gòu)成電磁流量計標(biāo)定系統(tǒng)；

鈉緩沖罐(2)、第二鈉閥(202)、電磁泵(3)、第三鈉閥(203)、第六鈉閥(206)、冷阱(6)、第八熱電偶(608)、第九熱電偶(609)及相關(guān)管道構(gòu)成液態(tài)金屬鈉凈化系統(tǒng)；冷阱存在最佳過濾溫度，因此布置第八熱電偶(608)和第九熱電偶(609)用于輔助調(diào)節(jié)冷阱加熱或散熱功率；

測試系統(tǒng)中儲鈉罐(1)內(nèi)電加熱棒、鈉緩沖罐(2)內(nèi)電加熱棒、冷阱(6)內(nèi)電加熱棒的功率均通過可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)實(shí)時遠(yuǎn)程調(diào)控，組成了系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。