[发明专利]一种基于应力差分析非接触式流量的检测装置及方法

说明书

本发明属于核电工程技术领域，尤其涉及一种基于应力差分析非接触式流量的检测装置及方法。该装置包括密封管道、加热单元和能量输出单元，所述密封管道穿过加热单元和能量输出单元，在密封管道的每一管道弯曲处设置一组应力传感器，每组应力传感器均包括第一应力传感器和第二应力传感器，所述第一应力传感器和第二应力传感器分别设置于管道外壁弯曲处的内侧和外侧。本发明利用高灵敏度光纤应力传感器探测管壁承受压力的变化，根据流体流量与压力对应的物理关系，获得管道内流体的流量信息。

技术领域

本发明属于核电工程技术领域，尤其涉及一种基于应力差分析非接触式流量的检测装置及方法。

背景技术

核电站运行状态控制极为重要，高负荷运行存在巨大安全隐患，低标准运行则会导致发电效率急剧下降。目前。核电站运行状态的调整主要依赖于一回路功率的精准测量，即可通过冷凝剂流量的测量直接得到。

然而，由于一回路的密封性要求较高，无法安装插入式的流量计进行直接测量，对其功率的测量方式主要是通过间接采用主泵实测转速和额定转速的比值乘以额定流量换算出来。在此过程中，流量系数还需要不定期地使用热平衡试验计算出的功率进行标定。

基于上述间接方式的功率值测定过程复杂，并且一回路系统的辐照强烈，导致传统电学类传感器无法正常工作，亟需一种针对一回路冷凝剂流量的快速直接探测技术。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有存在的技术问题，本发明提供一种基于应力差分析非接触式流量的检测装置及方法，利用高灵敏度光纤应力传感器探测管壁承受压力的变化，根据流体流量与压力对应的物理关系，获得管道内流体的流量信息。

(二)技术方案

本发明提供一种基于应力差分析非接触式流量的检测装置，包括密封管道、加热单元和能量输出单元，所述密封管道穿过加热单元和能量输出单元，在密封管道的每一管道弯曲处设置一组应力传感器，每组应力传感器均包括第一应力传感器和第二应力传感器，所述第一应力传感器和第二应力传感器分别设置于管道外壁弯曲处的内侧和外侧。

进一步地，所述应力传感器为包含双锥型结构的微纳米光纤椭圆环。

进一步地，所述双锥型结构的锥区长度为0.8-1.2cm，锥区微纳米光纤的直径为1-10μm。

进一步地，所述微纳米光纤椭圆环的长轴直径为1.4-1.6cm，短轴直径为0.3-0.5cm。

进一步地，所述密封管道为中空的圆筒形结构，管道的直径大于5cm，管道的厚度为15-20cm。

进一步地，所述密封管道的材质为不锈钢或塑料。

本发明还提供一种基于上述基于应力差分析非接触式流量的检测装置的检测方法，包括如下步骤：

S1、将密封管道穿过加热单元和能量输出单元，在密封管道的每一管道外壁弯曲处设置一组应力传感器；

S2、通入流体；

S3、每组应力传感器获得应力数据，并将所述应力数据输入预先训练的神经网络模型，得到流体的流量信息；

其中，所述预先训练的神经网络模型为基于预设历史时间段内的应力差和对应的流体的流量信息，采用神经网络算法进行训练后的模型。

进一步地，每组应力传感器均包括第一应力传感器和第二应力传感器，所述第一应力传感器和第二应力传感器分别贴附于管道外壁弯曲处的内侧和外侧。

进一步地，所述流体为气体、液体或气液混合的均质流体。

进一步地，所述加热单元为核反应堆或火焰单元。

(三)有益效果