[發明專利]一種基于應力差分析非接觸式流量的檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201910984755.2
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN110706835B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 李晉;楊俊彤;張華;麻金娜
• 申請（專利權）人: 中廣核工程有限公司;東北大學
• 主分類號: G21C17/032
• 分類號: G21C17/032
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

本發明屬于核電工程技術領域，尤其涉及一種基于應力差分析非接觸式流量的檢測裝置及方法。該裝置包括密封管道、加熱單元和能量輸出單元，所述密封管道穿過加熱單元和能量輸出單元，在密封管道的每一管道彎曲處設置一組應力傳感器，每組應力傳感器均包括第一應力傳感器和第二應力傳感器，所述第一應力傳感器和第二應力傳感器分別設置于管道外壁彎曲處的內側和外側。本發明利用高靈敏度光纖應力傳感器探測管壁承受壓力的變化，根據流體流量與壓力對應的物理關系，獲得管道內流體的流量信息。

技術領域

本發明屬于核電工程技術領域，尤其涉及一種基于應力差分析非接觸式流量的檢測裝置及方法。

背景技術

核電站運行狀態控制極為重要，高負荷運行存在巨大安全隱患，低標準運行則會導致發電效率急劇下降。目前。核電站運行狀態的調整主要依賴于一回路功率的精準測量，即可通過冷凝劑流量的測量直接得到。

然而，由于一回路的密封性要求較高，無法安裝插入式的流量計進行直接測量，對其功率的測量方式主要是通過間接采用主泵實測轉速和額定轉速的比值乘以額定流量換算出來。在此過程中，流量系數還需要不定期地使用熱平衡試驗計算出的功率進行標定。

基于上述間接方式的功率值測定過程復雜，并且一回路系統的輻照強烈，導致傳統電學類傳感器無法正常工作，亟需一種針對一回路冷凝劑流量的快速直接探測技術。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對現有存在的技術問題，本發明提供一種基于應力差分析非接觸式流量的檢測裝置及方法，利用高靈敏度光纖應力傳感器探測管壁承受壓力的變化，根據流體流量與壓力對應的物理關系，獲得管道內流體的流量信息。

(二)技術方案

本發明提供一種基于應力差分析非接觸式流量的檢測裝置，包括密封管道、加熱單元和能量輸出單元，所述密封管道穿過加熱單元和能量輸出單元，在密封管道的每一管道彎曲處設置一組應力傳感器，每組應力傳感器均包括第一應力傳感器和第二應力傳感器，所述第一應力傳感器和第二應力傳感器分別設置于管道外壁彎曲處的內側和外側。

進一步地，所述應力傳感器為包含雙錐型結構的微納米光纖橢圓環。

進一步地，所述雙錐型結構的錐區長度為0.8-1.2cm，錐區微納米光纖的直徑為1-10μm。

進一步地，所述微納米光纖橢圓環的長軸直徑為1.4-1.6cm，短軸直徑為0.3-0.5cm。

進一步地，所述密封管道為中空的圓筒形結構，管道的直徑大于5cm，管道的厚度為15-20cm。

進一步地，所述密封管道的材質為不銹鋼或塑料。

本發明還提供一種基于上述基于應力差分析非接觸式流量的檢測裝置的檢測方法，包括如下步驟：

S1、將密封管道穿過加熱單元和能量輸出單元，在密封管道的每一管道外壁彎曲處設置一組應力傳感器；

S2、通入流體；

S3、每組應力傳感器獲得應力數據，并將所述應力數據輸入預先訓練的神經網絡模型，得到流體的流量信息；

其中，所述預先訓練的神經網絡模型為基于預設歷史時間段內的應力差和對應的流體的流量信息，采用神經網絡算法進行訓練后的模型。

進一步地，每組應力傳感器均包括第一應力傳感器和第二應力傳感器，所述第一應力傳感器和第二應力傳感器分別貼附于管道外壁彎曲處的內側和外側。

進一步地，所述流體為氣體、液體或氣液混合的均質流體。

進一步地，所述加熱單元為核反應堆或火焰單元。

(三)有益效果