[发明专利]一种电磁泵综合性能测试系统及其使用方法

摘要

本发明公开了一种电磁泵综合性能测试系统及其使用方法，该系统包括储钠罐、电磁泵、钠缓冲罐、电磁流量计、电加热器、冷阱、校验箱、储气瓶和氩气缓冲罐；还公开了该系统的使用方法；本发明可以对电磁泵不同功率不同系统阻力下流量扬程特性、电磁泵允许钠温、电磁泵不同功率下对液态金属钠的加热功率、电磁泵长期运行条件下的流量扬程等多种参数进行测试。

主权项

1.一种电磁泵综合性能测试系统，其特征在于：包括储钠罐(1)、钠缓冲罐(2)、电磁泵(3)、电磁流量计(4)、电加热器(5)、冷阱(6)、校验箱(7)、储气瓶(8)和氩气缓冲罐(9)；所述储钠罐(1)在回路停止运行时作为储存金属钠的容器；储钠罐(1)布置在最低处，通过控制第一钠阀(201)的开启和关闭，实现与回路的连接和隔离；通过第三气阀(303)与氩气缓冲罐(9)相连，通过第五气阀(305)与大气相通，控制储钠罐(1)内压力；第四气阀(304)一直处于开启状态，实时通过第一压力表(503)测量储钠罐(1)内压力；储钠罐(1)罐体外壁不同高度处布置有第一热电偶(601)、第二热电偶(602)和第三热电偶(603)，用于监测储钠罐(1)内温度分布，其主要作用是判断储钠罐(1)内金属钠的熔化程度；所述钠缓冲罐(2)在回路运行时不仅作为容纳液态金属钠的容器，还用于调节回路内压力；钠缓冲罐(2)布置在高处，回路运行时作为钠的容器，还能够调节回路压力；钠缓冲罐(2)钠进口布置在罐体中部，出口通过第一钠阀(201)连接储钠罐(1)出口管道，通过第二钠阀(202)连接电磁泵(3)入口管道；钠缓冲罐(2)内布置有第一液位探针(701)和第二液位探针(702)，用于监测液态金属钠液位；钠缓冲罐(2)通过第六气阀(306)与氩气缓冲罐(9)相连，通过第八气阀(308)与大气相通，控制钠缓冲罐(2)内压力；第七气阀(307)一直处于开启状态，实时通过第二压力表(504)测量钠缓冲罐(2)内压力；所述电磁泵(3)作为回路运行的动力，在本系统中还作为试验对象；电磁泵(3)入口通过第二钠阀(202)与钠缓冲罐(2)出口相连，电磁泵(3)出口经过第三钠阀(203)后，一条支路连接至电磁流量计(4)入口，另一条支路通过第六钠阀(206)连接至冷阱(6)入口；电磁泵(3)上设置第十热电偶(610)；为了测量电磁泵(3)进出口压力，在电磁泵(3)进口截面附近布置了第一压力变送器(501)，在电磁泵(3)进出口截面附近布置了差压变送器(502)，均通过取压管与回路管道连接；取压管与电磁泵(3)对应截面的距离为两倍管道内径；进口取压管长度为200mm，进口取压管100mm处引出一支路通过法兰连接第一压力变送器(501)的压力膜片，200mm处通过法兰连接差压变送器(502)的压力膜片；出口取压管长度为100mm，与差压变送器(502)的另一压力膜片通过法兰连接；取压管与第一压力变送器(501)和差压变送器(502)均通过法兰连接，以高温导热油作为压力传递中间介质；为了让液态金属钠能够完全充满取压管，保证测量的精度，安装时取压管需向下倾斜；此外，由于液态金属钠在取压管中基本处于静止状态，流动性较差，容易凝固，从而给压力测量带来极大的误差，因此取压管外需布置电加热丝和保温棉，使取压管内金属钠在测试时始终处于液态；相反，若回路内液态金属钠温度过高，使得取压管内钠温有可能超过第一压力变送器(501)和差压变送器(502)应变膜片的温度使用范围，应减小取压管处电加热丝的功率，必要时将功率降为0并打开外层包裹的保温棉，加强散热；总之，需将取压管内钠温维持在钠熔点以上，第一压力变送器(501)和差压变送器(502)应变膜片最高允许温度之下；取压管壁布置有第六热电偶(606)和第七热电偶(607)，便于监测壁温；电磁泵(3)进口取压管处热电偶布置在取压管的分支处，电磁泵出口取压管处热电偶距该出口法兰40mm；电磁泵(3)进出口直管段中布置了分别用于测量液态金属钠进出口温度的进口第四热电偶(604)和出口第五热电偶(605)；由于热电偶插入流道内对液态金属钠速度分布有一定的扰动，有可能影响压力压差的测量，为了消除该影响，测钠温用的热电偶需与取压管保持预设的距离；且进口第四热电偶(604)和出口第五热电偶(605)需插入管道中心；所述电磁流量计(4)用于测量回路液态金属钠的流量，电磁流量计(4)入口连接第三钠阀(203)，出口连接至电加热器(5)；所述电加热器(5)用于加热回路内液态金属钠；电加热器(5)出口一条支路通过第四钠阀(204)连接至校验箱(7)，另一条支路通过第五钠阀(205)连至钠缓冲罐(2)入口；所述冷阱(6)是一种过滤液态金属钠的装置，利用杂质在液态金属钠中溶解度随钠温降低而减小的原理，过滤液态金属钠中的杂质；冷阱(6)入口通过第六钠阀(206)连接至电磁流量计(4)入口，过滤后的液态金属钠通过出口连接至钠缓冲罐(2)入口管道；回路停止时，冷阱(6)内液态金属钠通过第七钠阀(207)和第一钠阀(201)返回储钠罐(1)内；冷阱(6)外壁有第八热电偶(608)和第九热电偶(609)，为调节冷阱(6)外壁电加热丝加热功率和冷阱(6)外保温套筒的开度提供依据，使冷阱处于过滤效果最佳的温度状态；所述校验箱(7)用于标定电磁流量计(4)的输出电压信号，通过控制第四钠阀(204)的开启和关闭实现与回路的连接和隔离，通过第九气阀(309)和氩气缓冲罐(9)相连，通过第十一气阀(311)与大气相通，利用第十气阀(310)和第十一气阀(311)调节校验箱内压力，第十气阀(310)一直处于开启状态，通过第三压力表(505)实时测量校验箱内压力；校验箱(7)内布置有多根液位探针分别为第三液位探针(703)、第四液位探针(704)、第五液位探针(705)和第六液位探针(706)，从而实现电磁流量计(4)的标定；由于电磁流量计(4)磁场由永磁铁提供，其磁场强度随时间和使用环境的不同会产生变化，因此试验前需对电磁流量计(4)进行标定；氩气缓冲罐(9)入口通过第一气阀(301)与储气瓶(8)连通，储气瓶(8)作为氩气源，提供氩气；氩气缓冲罐(9)作为暂时储存氩气的容器，有助于调节回路各罐体内压力；其中，钠缓冲罐(2)、第二钠阀(202)、电磁泵(3)、第三钠阀(203)、电磁流量计(4)、电加热器(5)、第五钠阀(205)及相连的管道构成主循环系统；储钠罐(1)、第一钠阀(201)、钠缓冲罐(2)、储钠罐(1)与钠缓冲罐(2)相连的管道、储气瓶(8)、氩气缓冲罐(9)、第一气阀(301)、第二气阀(302)、第三气阀(303)、第四气阀(304)、第五气阀(305)、第六气阀(306)、第七气阀(307)、第八气阀(308)及相关氩气管道构成充排钠系统；第二钠阀(202)、第四热电偶(604)、第一压力变送器(501)、电磁泵(3)、第十热电偶(610)、差压变送器(502)、第五热电偶(605)、第三钠阀(203)、电磁流量计(4)及相关管道构成试验段；第四热电偶(604)、第五热电偶(605)、第一压力变送器(501)、差压变送器(502)、第十热电偶(610、第三钠阀(203)、电磁流量计(4)分别用于测量电磁泵(3)进口液态金属钠温度、电磁泵(3)出口液态金属钠温度、电磁泵(3)进口压力、电磁泵(3)扬程、电磁泵(3)绕组线圈温度、调节系统阻力、测量电磁泵(3)输出流量；钠缓冲罐(2)、第二钠阀(202)、电磁泵(3)、第三钠阀(203)、电磁流量计(4)、电加热器(5)、校验箱(7)、第三液位探针(703)、第四液位探针(704)、第五液位探针(705)、第六液位探针(706)、氩气缓冲罐(9)、第二气阀(302)、第六气阀(306)、第九气阀(309)及相关的液态金属钠管道和氩气管道构成电磁流量计标定系统；钠缓冲罐(2)、第二钠阀(202)、电磁泵(3)、第三钠阀(203)、第六钠阀(206)、冷阱(6)、第八热电偶(608)、第九热电偶(609)及相关管道构成液态金属钠净化系统；冷阱存在最佳过滤温度，因此布置第八热电偶(608)和第九热电偶(609)用于辅助调节冷阱加热或散热功率；测试系统中储钠罐(1)内电加热棒、钠缓冲罐(2)内电加热棒、冷阱(6)内电加热棒的功率均通过可编程逻辑控制器实现实时远程调控，组成了系统的控制系统。