一種壓力壓差變送器隔離模塊及耐高溫壓力壓差變送器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型具體涉及一種壓力壓差變送器隔離模塊及耐高溫壓力壓差變送器，屬于鈉冷快堆及鈉實驗領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在鈉冷快堆及鈉試驗回路中，液態(tài)鈉壓力是一個重要的熱工參數(shù)，但由于液態(tài)鈉存在以下特性:
[0003]溫度高——回路中液態(tài)金屬鈉的溫度高達550°C ；
[0004]腐蝕性強一一鈉是化學(xué)性質(zhì)活潑的堿金屬，在空氣中易燃，且與水易產(chǎn)生猛烈的鈉-水反應(yīng)，并生成強腐蝕性的氫氧化鈉；
[0005]溫度影響——鈉的熔點溫度為97.8°C，在97.8°C以下時鈉呈固體狀態(tài)，會在傳感器或引壓管道內(nèi)凍結(jié)固化。不純的鈉中有雜質(zhì)，當(dāng)溫度低于流體中雜質(zhì)的極限溶解溫度時，雜質(zhì)?/L積會導(dǎo)致堵塞。
[0006]這些特性使得測量氣、水和油等常規(guī)介質(zhì)壓力的變送器不能用于液態(tài)鈉壓力的測量。為了能夠?qū)崿F(xiàn)鈉壓力的測量，需采取相應(yīng)的措施避免上述三個不利因素:應(yīng)在常規(guī)壓力變送器與高溫液態(tài)金屬鈉之間增加高溫隔離模塊，高溫隔離模塊應(yīng)采用與高溫鈉相容的輕薄、具有彈性的隔離膜片和與高溫鈉相容的常溫液態(tài)的耐高溫充灌液將高溫的鈉與傳感器隔離，以避免高溫鈉引出造成的運行風(fēng)險。
[0007]常規(guī)介質(zhì)以“毛細(xì)管+高溫硅油充灌液”制成隔離模塊，但最高溫度約為350°C，無法應(yīng)用于550°C的高溫鈉環(huán)境，同時由于硅油泄漏入鈉中后，將增加鈉中的0、C的含量，而這兩種元素含量是快堆運行嚴(yán)格控制的指標(biāo)。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型采用常溫液態(tài)、550°C時性能穩(wěn)定，且與鈉相容的鈉鉀合金作為充灌液的隔離模塊，從而可以解決上述問題。
[0009]具體地，本實用新型提供一種壓力壓差變送器隔離模塊，所述隔離模塊包括:波紋膜片、波紋法蘭、毛細(xì)管及充灌液；
[0010]其中波紋膜片焊接在波紋法蘭的底部，所述毛細(xì)管從波紋法蘭上部深入所述波紋法蘭，所述毛細(xì)管和所述波紋膜片之間具有連通通道，所述充灌液充滿所述毛細(xì)管和連通通道。
[0011]進一步地，如上所述的壓力壓差變送器隔離模塊，所述隔離模塊進一步包括裝配法蘭，通過螺栓、螺母和彈簧墊圈連接固定在所述波紋法蘭上，波紋法蘭和裝配法蘭通過八角形金屬環(huán)墊片密封。
[0012]進一步地，如上所述的壓力壓差變送器隔離模塊，所述隔離模塊進一步包括電加熱器，所述電加熱器安裝在裝配法蘭的底部開口處。
[0013]進一步地，如上所述的壓力壓差變送器隔離模塊，所述隔離模塊進一步包括介質(zhì)溫度探測器，其安裝在所述波紋膜片附近以監(jiān)控介質(zhì)溫度，所述介質(zhì)溫度探測器的數(shù)據(jù)通過外接電纜從波紋法蘭上部引出。
[0014]進一步地，如上所述的壓力壓差變送器隔離模塊，所述毛細(xì)管和介質(zhì)溫度探測器的外接電纜由安裝在外部的保護管進行保護。
[0015]進一步地，如上所述的壓力壓差變送器隔離模塊，所述隔離模塊進一步包括充灌接口，所述充灌接口與所述毛細(xì)管的側(cè)面連通，在真空狀態(tài)下通過專用設(shè)備將鈉鉀合金進行脫氣，并通過所述充灌接口將鈉鉀合金注入毛細(xì)管，充滿所述毛細(xì)管后，用專用夾具將充灌接口夾緊并通過球形密封頭用真空電子束焊焊接密封。
[0016]進一步地，本實用新型還提供一種耐高溫壓力壓差變送器，包括如上所述的壓力壓差變送器隔離模塊，以及與所述隔離模塊順序連接的壓力差壓傳感模塊、壓力差壓變送模塊，當(dāng)工藝管道中的工作介質(zhì)鈉的壓力作用于所述隔離模塊的波紋膜片時，波紋膜片發(fā)生位移，被測壓力通過充灌液鈉鉀合金傳遞到壓力差壓傳感模塊的敏感元件上，敏感元件的信號同介質(zhì)溫度探測器的信號一同通過電纜送入所述壓力差壓變送模塊中，壓力差壓變送模塊通過介質(zhì)溫度附加誤差補償算法，完成壓力信號的溫度附加誤差補償，顯示并轉(zhuǎn)換為4一20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。
[0017]本變送器能夠?qū)崿F(xiàn)高溫液態(tài)鈉壓力的測量，為鈉冷快堆及試驗回路提供壓力測量手段，其中壓力壓差變送器隔離模塊的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了高溫和腐蝕性的隔離；自身加熱裝置實現(xiàn)了防止鈉結(jié)晶堵塞;溫度附加誤差補償功能的提高了測量精度。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的耐高溫壓力/壓差變送器隔離模塊技術(shù)方案圖；
[0019]圖2為本實用新型的耐高溫壓力/壓差變送器實例框圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細(xì)的描述。
[0021]如圖1所示，本實用新型主要由波紋膜片106、波紋法蘭103、毛細(xì)管101及其附屬部件組成，其主要功能為:1、隔離液態(tài)金屬鈉的高溫，由于壓力傳感和變送模塊均為對溫度敏感的元件，為了獲得較高的測量精度需要用隔離模塊將高溫液態(tài)金屬與壓力傳感和變送模塊隔離。2、將高溫液態(tài)金屬鈉的壓力以盡量小的壓力損失傳遞到壓力差壓傳感模塊。
[0022]其中波紋膜片106通過激光焊的方式焊接在波紋法蘭103上，裝配法蘭104通過螺栓110、螺母111和彈簧墊圈112連接固定在波紋法蘭103上，波紋法蘭103和裝配法蘭104通過八角形金屬環(huán)墊片105密封。
[0023]充灌液鈉鉀合金113是通過充灌接口108實現(xiàn)的，鈉鉀合金充灌需在真空狀態(tài)下通過專用設(shè)備進行，系統(tǒng)的真空度需達到優(yōu)于IPa abs，將鈉鉀合金進行脫氣，保證毛細(xì)管101內(nèi)用于鈉壓力信號傳遞的鈉鉀合金不含任何微小的氣泡，充滿后，用專用夾具將充灌接口夾緊并通過球形密封頭用真空電子束焊焊接密封。
[0024]毛細(xì)管101和介質(zhì)溫度探測器102的電纜通過保護管109進行保護，防止運輸，安裝及運行過程中被損壞。
[0025]與鈉及鈉鉀合金接觸的部件的材質(zhì)選用相容性較好的316/316L不銹鋼等材質(zhì)。
[0026]為防止被測介質(zhì)鈉因溫度低而在管道內(nèi)凍結(jié)固化或者因不純的鈉中有雜質(zhì)，當(dāng)溫度低于流體中雜質(zhì)的極限溶解溫度時，雜質(zhì)沉積會導(dǎo)致堵塞?？捎秒娂訜崞?07對被測介質(zhì)進行加熱，使被測介質(zhì)始終處于液體狀態(tài)。可防止因溫度過低介質(zhì)結(jié)晶引起的管道堵塞情況，同時可使變送器工作在標(biāo)定溫度附近，間接的提高變送器測量精度。
[0027]如圖2所示，耐高溫壓力壓差變送器由本實用新型的壓力壓差變送器隔離模塊1、壓力/差壓傳感模塊2、壓力/差壓變送模塊3和相應(yīng)的連接電纜組成。
[0028]壓力/差壓傳感模塊2采用成熟的電容膜盒，其功能在于將經(jīng)壓力壓差變送器隔離模塊I隔離的高溫液態(tài)金屬鈉的壓力，轉(zhuǎn)換為壓力/差壓變送模塊3能夠處理的電信號。測量差壓時，電容膜盒兩側(cè)均需連接壓力壓差變送器隔離模塊I，正壓腔接高壓側(cè)隔離模塊，負(fù)壓腔接低壓側(cè)隔離模塊;測量壓力則只需正壓腔連接隔離模塊。
[0029]壓力/差壓變送模塊3的功能在于將壓力差壓傳感模塊2的輸出的電信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號顯示和輸出，為了提高測量精度，需要對介質(zhì)溫度附加誤差進行補償，通過溫度補償算法，提高測量精度。
[0030]本實用新型的工作過程為:當(dāng)工藝管道中的工作介質(zhì)鈉114的壓力作用于高溫隔離模塊的波紋膜片106時，波紋膜片106發(fā)生位移，被測壓力通過充灌液鈉鉀合金113傳遞到壓力差壓傳感模塊2的敏感元件電容膜盒上，敏感元件的信號同介質(zhì)溫度探測器102的信號一同通過信號電纜送入壓力差壓變送模塊3中，壓力差壓變送模塊3通過介質(zhì)溫度附加誤差補償算法，完成壓力信號的溫度附加誤差補償，并在表頭顯示并轉(zhuǎn)換為4 一 20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。
[0031]為實現(xiàn)高溫液態(tài)金屬鈉壓力的測量，本實用新型提供了一種耐高溫壓力壓差變送器隔離模塊，該隔離模塊采用“毛細(xì)管+鈉鉀合金充灌液”，可實現(xiàn)-10°c—700°C范圍的高溫介質(zhì)壓力/壓差隔離測量，與多種類型的壓力變送器配套，經(jīng)過性能試驗和標(biāo)定，可滿足土
0.075%級高溫介質(zhì)壓力/壓差變送器的需求。
[0032]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若對本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種壓力壓差變送器隔離模塊，其特征在于: 所述隔離模塊包括:波紋膜片、波紋法蘭、毛細(xì)管及充灌液； 其中波紋膜片焊接在波紋法蘭的底部，所述毛細(xì)管從波紋法蘭上部深入所述波紋法蘭，所述毛細(xì)管和所述波紋膜片之間具有連通通道，所述充灌液充滿所述毛細(xì)管和連通通道。2.如權(quán)利要求1所述的壓力壓差變送器隔離模塊，其特征在于: 所述隔離模塊進一步包括裝配法蘭，通過螺栓、螺母和彈簧墊圈連接固定在所述波紋法蘭上，波紋法蘭和裝配法蘭通過八角形金屬環(huán)墊片密封。3.如權(quán)利要求1或2所述的壓力壓差變送器隔離模塊，其特征在于: 所述隔離模塊進一步包括電加熱器，所述電加熱器安裝在裝配法蘭的底部開口處。4.如權(quán)利要求1或2所述的壓力壓差變送器隔離模塊，其特征在于: 所述隔離模塊進一步包括介質(zhì)溫度探測器，其安裝在所述波紋膜片附近以監(jiān)控介質(zhì)溫度，所述介質(zhì)溫度探測器的數(shù)據(jù)通過外接電纜從波紋法蘭上部引出。5.如權(quán)利要求4所述的壓力壓差變送器隔離模塊，其特征在于: 所述毛細(xì)管和介質(zhì)溫度探測器的外接電纜由安裝在外部的保護管進行保護。6.如權(quán)利要求1或2所述的壓力壓差變送器隔離模塊，其特征在于: 所述隔離模塊進一步包括充灌接口，所述充灌接口與所述毛細(xì)管的側(cè)面連通。7.—種耐高溫壓力壓差變送器，包括如權(quán)利要求1-6任意一項所述的壓力壓差變送器隔離模塊，以及與所述隔離模塊順序連接的壓力差壓傳感模塊、壓力差壓變送模塊。
【專利摘要】本實用新型涉及一種壓力壓差變送器隔離模塊及耐高溫壓力壓差變送器。所述隔離模塊包括：波紋膜片、波紋法蘭、毛細(xì)管及充灌液；其中波紋膜片焊接在波紋法蘭底部，所述毛細(xì)管從波紋法蘭上部深入所述波紋法蘭，所述毛細(xì)管和所述波紋膜片之間具有連通通道，所述充灌液充滿所述毛細(xì)管和連通通道。應(yīng)用本模塊的變送器能夠?qū)崿F(xiàn)高溫液態(tài)鈉壓力的測量，為鈉冷快堆及試驗回路提供壓力測量手段，其中壓力壓差變送器隔離模塊的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了高溫和腐蝕性的隔離；自身加熱裝置實現(xiàn)了防止鈉結(jié)晶堵塞；溫度附加誤差補償功能的提高了測量精度。
【IPC分類】G01L9/12
【公開號】CN205209687
【申請?zhí)枴緾N201520998434
【發(fā)明人】崔國生, 董康樂, 楊建偉, 吳宏巖, 趙保平
【申請人】中國原子能科學(xué)研究院
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月4日