考慮到容積式流量測量裝置結構較復雜,安裝維護和校準不方便,有必要在滿足精度和抗震.性能要求的前提下,采用安裝和維護方便的其他形式流量測量儀表。熱式氣體質量流量計已在氣體流量測量領域獲得了成功的應用,具有無可動部件、壓損小及量程比寬等特點,例如在核電廠的通風系統中,已成功地替代皮托管成為重要的測量方式。但在液位流量測量領域,熱式質量流量計的應用仍具有局限性。
由式(2)可知,熱絲的熱散失率與流體的熱導率、比熱容、流速和密度有關。相對于通風系統中的空氣來說,水是-種具有較大比熱容、較大密度和熱導率的介質。在相同的流速下,水帶走的熱量遠大于空氣,對于以恒定功率加熱熱端鉑電阻的恒功率型熱式質量流量計,為了適應水流量的測量,加熱電路會采用比較高的加熱功率為熱端鉑電阻進行加熱;對于恒溫差型的熱式質量流量計,為了維持兩個鉑電阻之間恒定的溫差,加熱電路同樣會處于比較高的加熱功率狀態下,且加熱功率將隨水流量的增大而增大。因而,無論是恒功率型還是恒溫差型,加熱功率的提高會對流量計的安全性和壽命有很大的影響,也使其應用環境造成一定的局限性。而恒比率式流量計由于通過調節施加在熱端熱電阻上的加熱電流,使熱端熱電阻的阻值與冷端熱電阻的阻值成一恒定比率,因而同恒溫差式流量計相比,在測量相同流速流體的情況下,恒比率式流量計熱端鉑電阻的加熱電流要小于恒溫差式,因而其加熱功率不會過高而產生儀表安全性和使用壽命方面的不利影響。對于主泵第三級密封泄漏流這種微小流量的測量,相對于恒功率式和恒溫差式,恒比率式熱式質量流量計具有更好的應用價值，然而對于較大液體流量的測量則并不適用。恒比率式流量計的熱端鉑電阻加熱電流Ih與介質質量流量m的關系為:
式中Ap-一流體流經管道的截面積;
As一傳感器參與熱交換部分的表面積;
C1、C2一通過校準確定的常數;
d一熱電阻傳感器直徑;
k一流體熱導率;
Ls一傳感器損耗能量的因數;
n一校準過程中通過回歸確定的指數;
Pr一流體的普朗特數;
Rc一冷端鉑電阻阻值;
Rco一冷端鉑電阻在0℃時的阻值;
RH一熱端鉑電阻阻值;
RH0一熱端鉑電阻在0C時的阻值;,
r一恒比率參數(自加熱系數),r=
a一鉑電阻的參數。
1.基本性能
熱式質量流量計作為一種直接測量質量流量的智能型流量儀表,具有結構簡單、體積小、數字化程度高及安裝方便等優點。熱式質量流量計的.測量精度一般約為±1%,重復性為±0.2%;量程比寬可達100:1,最高可達1000:1;在-40~60℃的環境溫度下可正常工作;可耐受3MPa或更高的管道壓力;允許介質工作溫度-70~400℃;允許被測液體的流速為0~4m/s;支持HART協議。另外，具有壓損小、直管段要求低和允許動態修正的特點，其響應時間較長,未采用特殊設計時可達幾秒。熱式質量流量計具有一體式和分體式兩種.結構，在累積輻照劑量較大區域，可采用分體式流量計進行測量，信號處理部分布置于累積輻照劑量較小區域。
主泵第三級密封泄漏流正常工況下在5L/h左右,達到50L/h時報警,不用于過程控制。在電廠正常運行工況下，測點所在區域的環境溫度約為50℃以下,工作壓力小于0.6MPa,工作溫度小于100℃，要求測量范圍的量程比約為30:1,屬于非1E級測點。因此,就測量要求而言，熱式質量流量計適用于主泵第三級密封泄漏流量的測量。
2.抗震性能
由于主泵第三級密封泄漏流測點位于安全殼內,周圍存在1E級儀表和核級管道,盡管測點本身不需要在設計基準事件工況下執行功能,但不應對其他需要執行功能的設備或儀表造成損害，因而用于該測點的儀表應滿足抗震要求，在SSE地震載荷下,滿足結構完整性的要求,避免放射性物質經儀表破口向環境釋放以及對周圍1E級儀表和核級設備產生潛在危害。
熱式質量流量計結構簡單,除進行抗震試驗外,抗震分析亦可用于分析其抗震性能。在抗震分析中,需要重點對薄弱部位進行應力分析,通常包括傳感器與管道相交的節點處、螺紋連接處及法蘭連接處等位置。
對某一型號熱式氣體質量流量計進行抗震分析,取三向峰值加速度為6g。通過應力分析表明,流量計的第一-階自振頻率大于33Hz,在地震載荷作用下,薄弱部位的計算應力值均小于規定的應力限值,從而認為其在SSE地震載荷下,結構完整性可以得到保證。
3.耐輻照性能
因主泵第三級密封泄漏流測點位于安全殼內,在電廠正常運行工況下,探頭所處的環境具有一定的電離輻射存在。因而,用于該測點的儀表應能經受--定的累積輻照劑量而測量結果仍在要求的測量精度范圍內。目前,對于儀表的耐輻照性能，主要采用試驗法進行驗證。
對某一型號分體式熱式質量流量計探頭進行耐輻照試驗,輻射源采用鈷-60,試驗時間持續40h以上，累積輻照劑量約2x104Gy,輻照后進行功能試驗,流量計的輸出維持在測量精度范圍內，表明該型流量計可以經受若干年的累積輻照劑量而不損壞。
4.安裝
為便于安裝和維護，流量計可采用法蘭-法蘭連接的形式。在一般情況下,為了滿足測量精度,熱式質量流量計對于前后直管段的要求較高,部分型號的流量計要求的直管段長度可達到前15D、后5D以上。但由于流量計允許動態修正，經過標定和修正后,可降低熱式質量流量計的前后直管段要求。對于主泵第三級密封泄漏流的測量，熱式質量流量計可滿足安裝和維護要求。 |
