Разработка и исследование микроволнового рефлекс-радарного уровнемера теплоносителя ЯЭУ

22.06.2018 2018 - №02 Aтомные электростанции

В.И. Мельников В.В. Иванов И.А. Тепляшин М.А. Тимонин

https://doi.org/10.26583/npe.2018.2.02

Рассмотрена конструкция микроволнового рефлекс-радарного уровнемера теплоносителя ЯЭУ. Преимуществами рефлекс-радарного принципа измерения являются отсутствие влияния на точность измерения уровня присутствия пузырей, конденсации и кипения теплоносителя, изменения его давления, температуры и плотности, относительно простая конструкция измерительного преобразователя.

В рассматриваемом уровнемере в качестве преобразователя (измерительного зонда) используется СВЧ-волновод, изготовленный в виде коаксиальной линии. Зонд состоит из стальной трубы с наружным диаметром 20 мм и центрального электрода, расположен вертикально и погружен в контролируемый теплоноситель. Волновое сопротивление зонда 50 Ом. Представлена электрическая схема прибора. Приведены осциллограммы принимаемых сигналов и основные соотношения, поясняющие работу уровнемера. Исследованы сигналы коаксиального измерительного зонда в жидкости с переменной диэлектрической проницаемостью. Приведены результаты экспериментального исследования работы уровнемера в водяном теплоносителе при высоких параметрах: давлении до 10 МПа и температуре до 310°C. Показано, что прибор устойчиво функционирует в данных условиях. Уровнемер практически не нуждается в коррекции показаний при изменении теплофизических свойств теплоносителя. Прибор предназначен для применения в системах контроля и управления ЯЭУ, а также в установках по переработке отработанного ядерного топлива.

Ссылки

1. Глебович Г.В., Андриянов А.В., Введенский Ю.В., Ковалев И.П., Крылов В.В., Рябинин Ю.А. Исследование объектов с помощью пикосекундных импульсов / Под ред. Г.В. Глебовича. – М.: Радио и связь, 1984. – 256 с.
2. Воронцов A.C., Фролов П.А. Импульсные измерения коаксиальных кабелей связи. – М.: Радио и связь, 1985. – 96 с.
3. Тарасов Н.А. Использование метода импульсной рефлектометрии для определения повреждений кабельных линий. Электронный ресурс «СТЭЛЛ»: http://reis.narod.ru/metod.htm. Режим доступа – свободный.
4. Jones S.B., Wraith J.M., Or D. Time domain reflectometry measurement principles and application. // Hydrol Process. – 2002. – No. 16. – PP. 141-153.
5. Weiss M., Knochel R. Novel method of measuring impurity levels in liquid tanks. // 1997 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. – 1997. – Vol. 3. – PР. 1651-1654.
6. Cataldo A., Tarricone L., Attivissimo F., Trotta A. A TDR Method for Real-Time Monitoring of Liquids.// IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. – 2007. – No. 56. – PP. 582-595.
7. Тренкаль Е.И., Лощилов А.Г. Измерение уровней жидкостей методом импульсной рефлектометрии (обзор). / Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2016. – Т. 19. – № 4. – С. 67-73.
8. Jun G., Huigin Z., Hongyu Y., Hui Z. Design of guided wave radar level meter based on equivalent time sampling. Proc. of the IEEE Int. Conf. «Communications, Circuit and Systems (ICCCAS)». – Chengdu, China, 15-17 Nov., 2013. – Vol .2. – PP. 139-142.
9. Xiaowen X., Zonghui L., Junkai G., Hongmin G. The principle and simulation of the TDR test. Proc. of the IEEE Int. Conf. «Microwave Techn. and Comp. Electromagnetics». Qingdao, China, 25-28 Aug. 2013. – PP. 47-51.
10. Dozer B.E. Selfcalibrating liquid-level measuring device. Patent US, no. 3398578, 1968.
11. Hook W.R. Apparatus and methods for time domain reflectometry. Patent US, no. 5726578, 1998.
12. Reimelt R., Schroth H. Device for determining and/or monitoring the fill level of a product in a container. Patent DE, no. 1010945, 2002.
13. Gravel J.L., Fandrey M.C. Tank seal for guided wave radar level measurement Patent US, no. 7255002, 2005.
14. Инструкции по установке и эксплуатации уровнемера BM100 фирмы KROHNE. – 37 с. Электронный ресурс: www.ste.ru/krohne/pdf/rus/russ_op_manualBM100.pdf. Режим доступа – свободный.
15. Cataldo A., De Benedetto E., Cannazza G. Broadband Reflectometry for Enhanced Diagnostics and Monitoring Applications. – Springer Science & Business Media, 2011. – 150 p.
16. Nemarich C.P. Time domain reflectometry liquid level sensors. // IEEE instrumentation & measurement magazine. – 2001. – Vol. 4. – Iss. 4. – PP. 40-44.
17. Теплоэнергетика и теплотехника. Т.1. Общие вопросы. Раздел 7. Физико-химические свойства и технологии растворов. – С. 298. – М.: Изд-во МЭИ, 1999. – 528 с.
18. Мельников В.И., Тепляшин И.А., Иванов В.В. Исследование ультразвукового рефлекс-радарного волноводного уровнемера теплоносителя ЯЭУ// Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 2015. – № 4. – С. 26-35.

микроволновый рефлекс-радарный уровнемер водяной теплоноситель высоких параметров 310°C 10 МПа ЯЭУ энергетическое оборудование

Ссылка для цитирования статьи: Мельников В.И., Иванов В.В., Тепляшин И.А., Тимонин М.А. Разработка и исследование микроволнового рефлекс-радарного уровнемера теплоносителя ЯЭУ. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2018. – № 2. – С. 15-24. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2018.2.02 .