[发明专利]棒束通道内流体相场和浓度场三维分布测量系统

说明书

本发明公开了一种棒束通道内流体相场和浓度场三维分布测量系统，包括：棒束机构、传感器机构、驱动机构、采集控制端；棒束机构包括若干棒束元件，通过法兰构件在进行阵列固定；传感器机构包括若干电极丝构件，各电极丝构件穿设于棒束元件所属阵列的同行、同列的所有棒束元件，两端连接信号转向构件；驱动机构的输出端连接法兰构件，以带动传感器机构滑移至测量位置；采集控制端在传感器机构到达测量目的地后，输出高频脉冲方波依次激励各发射电极，在所有发射电极被顺序激发一次后，完成棒束通道内既定位置的一帧截面测量。本发明利用在棒束通道内灵活运动的棒束机构来带动传感器机构与棒束通道内壁分离后，灵活定位进行流体相场和浓度场的三维测量。

技术领域

本发明涉及流体参数测量技术领域，尤其涉及一种棒束通道内流体相场和浓度场三维分布测量系统。

背景技术

两相流是一种十分复杂的流动现象，在核能、电厂、化工、石油等领域广泛存在，比如核能系统中反应堆堆芯的棒束通道内、蒸汽发生器的二次侧。通常采用电导法进行两相流的测量，电导法的基本原理是利用发射电极和接收电极之间工质电导率与接收电极所接收得到的电流存在一定关系来进行测量。

现有电导法测量设备中包括丝网传感器，其由发射电极和接收电极组成，发射电极和接收电极垂直不相交布置，测量时通过逻辑控制单元，顺序激励发射电极的每一根金属电极丝，同时收集接收电极的相应信号，如此循环，完成所有发射电极的激励和对应的信号收集过程，即为丝网传感器完成一帧的测量。根据现有丝网传感器的工作特点，其主要应用于两相流中相场(气液相分布)和浓度场(盐溶液浓度分布)的测量。

传统的丝网传感器布置方式包括平行电极丝垂直流道布置设计和平行电极丝贴流道壁面布置设计。可以看出，传统的电极丝与被测流道的棒束通道以固定的方式安装布置，只能对特定位置进行测量，当需要测量流道不同发展位置处流动参数时，需要反复拆装，给试验系统的密封、可靠性带来挑战，因此难以实现对流道任意位置流动参数的测量。

发明内容

本申请实施例通过提供一种棒束通道内流体相场和浓度场三维分布测量系统，解决了现有技术中丝网传感器在棒束通道内测量机动性差、测量过程繁琐等技术问题，实现了利用在棒束通道内灵活运动的棒束机构来带动丝网传感器以使丝网传感器与棒束通道内壁分离后进行流体相场和浓度场测量的技术方案。

本申请实施例提供了一种棒束通道内流体相场和浓度场三维分布测量系统，包括：棒束机构、传感器机构、驱动机构、采集控制端。

所述棒束机构包括棒束组件和法兰构件，所述棒束组件包括若干以阵列式排布的棒束元件，且所述棒束元件之间通过所述法兰构件在其一端部进行阵列固定；

所述传感器机构包括信号转向构件和金属丝电极组件，所述金属丝电极组件包括若干纵横阵列排布的电极丝构件，各所述电极丝构件穿设于所述棒束元件所属阵列的同一行或同一列的所有所述棒束元件，各所述电极丝构件的两端连接所述信号转向构件，通过所述信号转向构件上的信号传输构件电连接至所述棒束通道外部的所述采集控制端；所述电极丝构件划分为若干垂直不相交的发射电极和接收电极；

所述驱动机构的输出端连接所述法兰构件，以带动穿设在所述棒束元件上的所述传感器机构滑移，实现对棒束通道内的流体相场和浓度场进行三维测量；

所述采集控制端与所述驱动机构、所述传感器机构电连接，控制所述驱动机构的输出端运行，在所述传感器机构到达测量目的地后，输出高频脉冲方波依次激励各所述发射电极，并同步控制其余未被激励的所述发射电极0电势，以及同步记录各所述接收电极上产生的电信号，在所有所述发射电极被顺序激发一次后，完成所述棒束通道内既定位置的一帧截面流体相场和浓度场测量。

在一种实施例中，所述棒束元件由上至下依次包括第一棒束构件、第二棒束构件以及第三棒束构件，所述第二棒束构件分别与所述第一棒束构件、所述第三棒束构件螺纹连接；所述第二棒束构件上贯穿所述传感器机构中的所述电极丝构件，且与所述信号转向构件固定连接。