氣液/汽液兩相流流量測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及兩相流流量測(cè)量技術(shù)。具體而言，本發(fā)明涉及一種用于非能動(dòng)堆芯冷 卻系統(tǒng)的氣液/汽液兩相流流量測(cè)量系統(tǒng)和氣液/汽液兩相流流量測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣液/汽液兩相流普遍存在于非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中。氣液/汽液兩 相流的流量是兩相流中最重要的參數(shù)之一，對(duì)氣液/汽液兩相流的流量測(cè)量是掌握氣液/ 汽液兩相流規(guī)律的基本手段且對(duì)于非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行存在重要意義和價(jià)值。
[0003] 氣液/汽液兩相流由于流動(dòng)過(guò)程復(fù)雜，相比單相流體測(cè)量，不但內(nèi)容繁多而且有 很多新的特點(diǎn)。特別是由于氣液/汽液兩相流存在各式各樣的流動(dòng)形態(tài)，例如對(duì)于管路內(nèi) 氣液/汽液系統(tǒng)而言會(huì)存在包括氣泡流在內(nèi)的多種流動(dòng)形態(tài)，由此會(huì)給參數(shù)的測(cè)量帶來(lái)很 多難題。盡管近十幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外針對(duì)兩相流的測(cè)量問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究工作，但到目前 為止能夠保證較高精度的方法甚少。
[0004] 目前對(duì)兩相流的流量測(cè)量主要采用孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、利用彎頭測(cè)量和利 用皮托管進(jìn)行測(cè)量的方式。但上面這些測(cè)量方式一方面存在著對(duì)流動(dòng)形態(tài)的強(qiáng)烈依賴(lài)，另 一方面依賴(lài)于測(cè)量試驗(yàn)的修正系數(shù)，且精度較低。
[0005] 另外，根據(jù)相對(duì)流量大小不同，可將氣液/汽液兩相流粗略地劃分為小流量氣液/ 汽液兩相流和大流量氣液/汽液兩相流。對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，所謂的小流量氣 液/汽液兩相流指的是由于兩相流中的第一相的質(zhì)量流量小于兩相流中的第二相的質(zhì)量 流量的例如10%，從而導(dǎo)致兩相流中的第二相的質(zhì)量流量比較小而難于精確測(cè)量的情況。而 大流量氣液/汽液兩相流則是相對(duì)于小流量氣液/汽液兩相流而言的，所謂的大流量氣液 /汽液兩相流指的是兩相流中的第一相的質(zhì)量流量大于兩相流中的第二相的質(zhì)量流量的例 如50%的情況?，F(xiàn)有技術(shù)氣液/汽液兩相流流量測(cè)量裝置和測(cè)量方法大多只能精確測(cè)量小 流量氣液/汽液兩相流的流量或大流量單相氣體/汽體及大流量單相液體的流量，不能夠 適于準(zhǔn)確測(cè)量各個(gè)流量范圍的兩相流量，適用范圍窄；現(xiàn)有技術(shù)氣液/汽液兩相流流量測(cè) 量裝置和測(cè)量方法不能測(cè)量瞬時(shí)流量，存在遲滯效應(yīng)；現(xiàn)有技術(shù)氣液/汽液兩相流流量測(cè) 量裝置和測(cè)量方法只能處理局限于某個(gè)范圍內(nèi)的氣液/汽液比例的流量且無(wú)法保證測(cè)量 精度。
[0006] 因此，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員需要一種能夠克服以上現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺點(diǎn)的新 型氣液/汽液兩相流流量測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量方法，以期能夠更好地用于非能動(dòng)堆芯冷卻系 統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的主要目的是基于非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，提供一種能夠在各種 壓力、溫度和流量大小條件下確保實(shí)現(xiàn)較高精度的氣液/汽液兩相流的流量測(cè)量的氣液/ 汽液兩相流流量測(cè)量系統(tǒng)和氣液/汽液兩相流流量測(cè)量方法。
[0008] 除非特殊情況有其他限制，否則下列定義適用于本說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)。
[0009] 此外，除非另行定義，否則本文所用的所有科技術(shù)語(yǔ)的含義與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的 技術(shù)人員通常理解是一樣的。如發(fā)生矛盾，以本說(shuō)明書(shū)及其包括的定義為準(zhǔn)。
[0010] 對(duì)于本發(fā)明而言，本申請(qǐng)中所使用的一些術(shù)語(yǔ)的定義如下： "孔板流量計(jì)"是指將標(biāo)準(zhǔn)孔板與多參數(shù)差壓變送器(或差壓變送器、溫度變送器及壓 力變送器）配套組成的高量程比差壓流量裝置，可測(cè)量氣體、蒸汽、液體及引的流量，廣泛 應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水等領(lǐng)域的過(guò)程控制和測(cè)量?？装辶髁坑?jì)測(cè)量的重 復(fù)性、精確度在流量傳感器中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯(cuò)綜復(fù)雜，精確度難于提 商。
[0011] "渦街流量計(jì)"是指根據(jù)卡門(mén)（Karman)渦街原理研究生產(chǎn)的一種流量測(cè)量裝置，主 要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量，如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。
[0012] "皮托管流量計(jì)"是指一根彎成直角的雙層空心復(fù)臺(tái)骨，帶有多個(gè)取壓孔，能同時(shí) 測(cè)量流體總壓和靜壓力。與差壓變送器、流量顯示儀配套使用。它在石油化工、冶金、電廠、 電力、輕紡等行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中廣泛使用，對(duì)氣體、液體、蒸汽、水、風(fēng)量等流體進(jìn)行流量測(cè) 量。
[0013] "疏液(水）箱"是指這樣一種裝置，即把液體(水）放在一個(gè)相對(duì)密閉的容器內(nèi)加 熱，使容器內(nèi)部充盈單相液體(水）蒸氣，其容積和直徑均大于U型液(水）封段的管道尺寸， 它作為液(水）封段的緩沖箱，用來(lái)緩解大流量時(shí)液體對(duì)液(水）封段的沖擊，也可用來(lái)精確 測(cè)量液體小流量的工況。
[0014] "聯(lián)鎖控制閥門(mén)"是指在工業(yè)生產(chǎn)中所使用的一種自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)，所述自動(dòng)調(diào)節(jié)閥 門(mén)是按照工藝給定的邏輯條件來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的。只要某個(gè)與之相關(guān)的存在邏輯條件聯(lián)系 的特定工藝參數(shù)發(fā)生變化，發(fā)出信號(hào)，就會(huì)觸發(fā)它的自動(dòng)動(dòng)作，執(zhí)行工藝命令。來(lái)達(dá)到工藝 預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)，以保證生產(chǎn)處于一種預(yù)定的安全狀態(tài)，來(lái)保證工藝的最佳運(yùn)行或局部甚 至整體的啟停。
[0015] 如本文中所用，方向性術(shù)語(yǔ)"上"、"下"與說(shuō)明書(shū)附圖紙面上的具體方向是相一致 的。順序性術(shù)語(yǔ)"之前"、"之后"與流體在本發(fā)明的氣液/汽液兩相流流量測(cè)量系統(tǒng)或氣液 /汽液兩相流流量測(cè)量方法中的先后順序是相一致的。術(shù)語(yǔ)"垂直"、"縱向"是指在說(shuō)明書(shū) 附圖紙面上大體上堅(jiān)直的方向；而"橫向"、"水平"是指在說(shuō)明書(shū)附圖紙面上大體上水平的 方向。
[0016] 如本文所用，術(shù)語(yǔ)"約"是指數(shù)量、尺寸、配方、參數(shù)以及其他數(shù)量和特性是不精確 的并且不需要是精確的值，但是可以與精確值近似和/或大于或小于精確值，以便反映容 許偏差、測(cè)量誤差等，以及所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已公知的其他因素。
[0017] 當(dāng)本文在描述材料、方法或機(jī)械設(shè)備時(shí)帶有"所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已公知的"短 語(yǔ)、或同義的詞或短語(yǔ)時(shí)，該術(shù)語(yǔ)表示所述材料、方法和機(jī)械設(shè)備在提交本專(zhuān)利申請(qǐng)時(shí)是常 規(guī)的，并且包括在本說(shuō)明書(shū)內(nèi)。同樣涵蓋于該描述中的是，目前非常規(guī)的但是當(dāng)適用于相似 目的時(shí)將成為所屬領(lǐng)域公認(rèn)的材料、方法、和機(jī)械。
[0018] 如本文所用，術(shù)語(yǔ)"包含"、"含有"、"包括"、"涵蓋"、"具有"或任何其他同義詞或它 們的任何其他變型均指非排他性的包括。例如，包括特定要素列表的工藝、方法、制品或設(shè) 備不必僅限于那些具體列出的要素，而是可以包括其他未明確列出的要素，或此類(lèi)工藝、方 法、制品或設(shè)備固有的要素。
[0019] 術(shù)語(yǔ)"由…組成"、"由…構(gòu)成"或任何其他同義詞或它們的任何其他變型均指排他 性的包括。例如，由特定要素構(gòu)成的工藝、方法、制品或設(shè)備僅限于那些具體列出的要素。
[0020] 具體而言，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的而采用的技術(shù)方案如下所述： 1. 一種氣液/汽液兩相流流量測(cè)量系統(tǒng)（1)，所述氣液/汽液兩相流流量測(cè)量系統(tǒng)包 括：入口管道（2)、與所述入口管道相連的氣液/汽液分離裝置（3)、以及分別與所述氣液/ 汽液分離裝置的上端和下端相連的氣體/汽體流量測(cè)量管道（4)和液體流量測(cè)量管道（8)， 其特征在于， 所述氣液/汽液分離裝置的氣液/汽液兩相流入口高于所述氣液/汽液分離裝置內(nèi)的 初始液位，所述液體流量測(cè)量管道包括至少一個(gè)液封段（10)且所述液體流量測(cè)量管道上設(shè) 置有用于根據(jù)所述入口管道中的氣液/汽液兩相流流體參數(shù)對(duì)所述氣體/汽體流量測(cè)量管 道中的阻力進(jìn)行調(diào)節(jié)以保持所述氣體/汽體流量測(cè)量管道中的阻力小于所述液體流量測(cè) 量管道中的阻力的阻力調(diào)節(jié)器（9)。
[0021] 2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的氣液/汽液兩相流流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，在所述 氣液/汽液分離裝置之后且在所述液封段之前設(shè)置疏液箱（6)，并且在液體流量測(cè)量管道 上設(shè)置疏液箱液位計(jì)聯(lián)鎖控制閥門(mén)（11 )，以保持所述液封段的液封有效性。
[0022] 3.根據(jù)技術(shù)方案1或2所述的氣液/汽液兩相流流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所 述氣體/汽體流量測(cè)量管道（4)和/或所述液體流量測(cè)量管道（8)為并聯(lián)的多路管道。
[0023] 4.根據(jù)技術(shù)方案