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          研究平衡流量计测量铀离心浓缩厂贫料质量流量初步实验

          来源: 作者: 发布日期:2020-09-27

            开展贫料UF6气体质量流量测量应不影响铀离心浓缩厂的正常运行,质量流量测量装置应阻力小、量程范围宽、精度高、免维护,因此传统的单孔孔板流量计并不适用于铀离心浓缩厂贫料流量的测量。为此,引入了平衡流量计,并开展了其在铀离心浓缩厂UF6贫料流量测量中的初步应用研究。

           
          1平衡流量计设计
          平衡流量计的原理基于伯努利方程,核心是特殊优化设计的多孔圆盘节流整流传感器。由于多孔孔板节流装置具有整流作用,相比单孔孔板有许多优点,如精度高(0.3%~0.5%)、压损小(10%~30%)、流比范围大(>10∶1)、直管段长度要求大幅缩减(前后各2D)、耐用、节能,因此可用于铀离心浓缩厂贫料气体质量流量的测量。图1为平衡流量计结构示意图。管道上包含了2台压力传感器和1台温度传感器,用来测量孔板前的绝对压力和孔板前后的差压以及气体的温度。将2个压力和1个温度的电信号(4~20mA)接入到计算机,通过软件编程,即可实现气体质量流量的在线测量功能。
          平衡流量计结构示意图
          2流量系数测定与验证
          贫料收料采用单线运行模式,用平衡流量计共进行了5次测量实验,每次实验持续5~15d不等,累积收料量从10~30t不等,实验数据列于表1。
          实验数据
          由表1数据可见,流量系数k并不是一个定值,前后偏差较大,这是由于当平衡流量计投入现场使用时,因安装不规范以及气体流动情况发生变化,都会造成k值的变化,因此,在这种情况下,不能将平衡流量计直接用于质量流量的测量,必须对k值进行修正。
          流量系数随p/Δp的变化
          图2示出流量系数随压力p与差压Δp比值的变化。根据图2可知,流量系数随p/Δp的增大而增大,近似对数关系,利用图中公式对流量系数进行了拟合,拟合结果为a=0.1158,b=0.8408。
           
          因此,可将流量系数k看作是一个随p/Δp变化的数值,将此函数关系写入软件中,即可用于贫料流量的测量,然后将测量结果再与称重秤的计算值进行比较。
           
          系数修正后,工厂采用单线进行收料时,平衡流量计在线监测贫料质量流量与工厂利用称重值的比较列于表2,可看出,平衡流量计的测量结果与工厂计算值之间的相对偏差好于0.70%,能满足浓缩厂日常贫料流量在线监测的需求。
          系数修正后测量结果的比较
          结论
          本文利用设计加工的平衡流量计实现了铀离心浓缩厂贫料流量的在线测量功能。首先利用称重值和推导出的流量计算公式计算出了流量系数,由于在实际测量过程中,流量系数并不固定,因此采用了静压差压比值对数模型来进行修正。
           
          修正后的测量结果表明,贫料收料在单线运行模式下,静压差压比值在4.2~9.2区间,且流量范围在23.36~25.63g/s区间时,测量结果较好。
           
          当贫料收料运行于双线模式时,其静压差压比值会超出4.2~9.2区间,因此平衡流量计还需进一步实验以确定其流量系数修正模型是否还适用,从而进一步满足铀离心浓缩厂实际贫料流量测量需求。

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