本發(fā)明涉及一種加熱式熱電偶液位傳感器，特別涉及一種用于核電站反應(yīng)堆堆芯溫度和液位的測(cè)量。
背景技術(shù)：
目前,壓水堆核電站的壓力容器和火力發(fā)電廠的高溫、高壓鍋爐或儲(chǔ)液池這類高可靠性要求的場(chǎng)合使用的液位傳感器,大多采用差壓式液位計(jì)、浮子液位計(jì)、磁性液位計(jì)以及透明玻璃管(板)等液位計(jì),這些液位計(jì)中有些屬于間接測(cè)量,有些可靠性不高,有些使用壽命較短。而這些高可靠性要求的場(chǎng)合中液位測(cè)量的可靠性直接關(guān)系到生產(chǎn)設(shè)備的安全和人身安全,所以迫切需要一種高可靠性的能直接監(jiān)測(cè)承壓容器內(nèi)液位的設(shè)備。另外,(1) 已有的熱端加熱式熱電偶液位計(jì)是監(jiān)測(cè)單點(diǎn)液位的, 用于多點(diǎn)液位監(jiān)測(cè),需要布置多支熱端加熱式熱電偶液位計(jì)，存在著體積大、容器壁貫穿孔多的缺點(diǎn); (2) 已有的分段加熱式熱電偶液位傳感器,雖有體積小和測(cè)點(diǎn)多的優(yōu)點(diǎn)，但存在著套管內(nèi)分段電阻絲和差分熱電偶測(cè)點(diǎn)的準(zhǔn)確位置定位困難和MgO熱傳導(dǎo)較差的缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種核電站反應(yīng)堆堆芯液位探測(cè)器，使其能直接、準(zhǔn)確和快速地監(jiān)測(cè)容器內(nèi)介質(zhì)的液位，更適合在核場(chǎng)與高可靠性要求的場(chǎng)合中使用。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
一種核電站反應(yīng)堆堆芯液位探測(cè)器, 其特征在于:包括承壓套管、鎧裝加熱纜、鎧裝熱電偶、鎳粉和Al2O3粉，承壓套管內(nèi)包含鎧裝熱電偶、N(N≥2)支被加熱的鎧裝熱電偶和包含有N(N≥2)段加熱電阻絲的鎧裝加熱纜，鎧裝熱電偶位于承壓套管的底部，在N段加熱電阻絲軸向長(zhǎng)度區(qū)域內(nèi)填充壓實(shí)的鎳粉，除此之外的軸向區(qū)域，填充壓實(shí)的Al2O3粉，鎧裝熱電偶與加熱處的鎧裝熱電偶構(gòu)成測(cè)量液位的熱電偶測(cè)量對(duì)。
上述底部的鎧裝熱電偶測(cè)量堆芯冷卻劑出口溫度，也是液位測(cè)量的參考點(diǎn)。N支加熱的鎧裝熱電偶是測(cè)量液位的敏感元件,它們的測(cè)點(diǎn)與U形鎧裝加熱纜中N段電阻絲的中心處于相同高度，N段加熱電阻絲上的熱量通過承壓套管內(nèi)的鎳粉末和承壓套管管壁傳遞給承壓套管外環(huán)境介質(zhì)，由于液相和汽/氣相介質(zhì)的傳熱性能的明顯差異，所以鎳粉段內(nèi)加熱的鎧裝熱電偶測(cè)得的溫度的高與低反映了該測(cè)點(diǎn)處的承壓套管外環(huán)境介質(zhì)是液相還是汽/氣相，從而可以確定液位的位置。N段加熱電阻絲之間的距離代表著相互的液位高度差，借助于物理安裝位置，由液位測(cè)量的參考點(diǎn)和加熱的鎧裝熱電偶輸出熱電勢(shì)差分值ΔE低電平的數(shù)量，即可知道液位高度。
更好地，上述N支被加熱的鎧裝熱電偶的測(cè)點(diǎn)與N段加熱電阻絲的中心位置等高，這樣測(cè)量更精確。
更好地，上述承壓套管的上端還設(shè)置另一鎧裝熱電偶，也作為液位測(cè)量的參考點(diǎn)，與加熱處的鎧裝熱電偶構(gòu)成測(cè)量液位的熱電偶測(cè)量對(duì)。
更好地，上述承壓套管的冷端封裝管內(nèi)還裝有熱電阻溫度計(jì)，通過熱電阻溫度計(jì)提供鎧裝熱電偶冷端補(bǔ)償溫度，以便在不使用補(bǔ)償導(dǎo)線的情況下，承壓套管底部的不加熱鎧裝熱電偶能測(cè)量介質(zhì)的溫度。另外, 對(duì)于被測(cè)介質(zhì)溫度高于環(huán)境溫度的工況，如果承壓套管發(fā)生泄漏，測(cè)得的溫度會(huì)升高，從而判斷承壓套管是否發(fā)生泄漏。
更好地，上述熱電阻溫度計(jì)為Pt100，這樣的溫度測(cè)量精度更高。
更好地，上述鎧裝熱電偶與加熱的鎧裝熱電偶一一對(duì)應(yīng)，構(gòu)成測(cè)量液位的熱電偶測(cè)量對(duì)，這樣測(cè)量的液位更準(zhǔn)確。
由于本發(fā)明利用軸向分段加熱的方式與用導(dǎo)熱導(dǎo)電金屬鎳粉和Al2O3粉間隔填充的結(jié)構(gòu), 能有效地增加沿承壓套管表面軸向溫度分布的不均勻性,即沿承壓套管表面,軸向溫度形成N個(gè)高一低區(qū)域,增加了液位測(cè)量的靈敏度,同時(shí),也降低了電阻絲的溫度,因而提高了液位測(cè)量的可靠性。 同時(shí)金屬鎳粉又是導(dǎo)電介質(zhì),使承壓套管、鎧裝熱電偶和鎧裝加熱纜相互導(dǎo)通為一等電位體,提高了測(cè)量的抗干擾能力。
本發(fā)明也可用于別的容器或儲(chǔ)液池內(nèi)介質(zhì)溫度和液位的測(cè)量。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1所示，一種核電站反應(yīng)堆堆芯液位探測(cè)器，在承壓套管1 (其材料為316L)內(nèi)包含著: K型(NiCr-NiAl)鎧裝熱電偶2和7(其套管材料為316L)、3支加熱的K型(NiCr-NiAl)鎧裝熱電偶6( 其套管材料為316L、外徑為1.0mm)和一支包含有3段加熱電阻絲(材料為Ni80Cr20)的U形鎧裝加熱纜5(其套管材料為316L); 在承壓套管內(nèi)的3段加熱電阻絲軸向長(zhǎng)度位置處填充著壓實(shí)了的導(dǎo)熱導(dǎo)電鎳粉3,除此之外, 填充著壓實(shí)了的Al2O3粉4。承壓套管的冷端封裝管9內(nèi)安裝有Pt100熱電阻溫度計(jì)8。
3支加熱的鎧裝熱電偶6的測(cè)量端位于3段鎧裝加熱纜5電阻絲的中心處高度上。
K型鎧裝熱電偶2位于承壓套管的底部， K型鎧裝熱電偶7位于承壓套管的上端。