今天為大家介紹一項國家發明授權專利——一種永磁式液態金屬流量計。該專利由中國原子能科學研究院申請，并于2018年10月9日獲得授權公告。

內容說明

本發明屬于流量計技術領域，具體涉及一種永磁式液態金屬流量計。

發明背景

由于液態金屬溫度高、化學性質活潑并且大多應用領域處于高輻照環境，所以常規流量計無法應用在液態金屬流量測量領域。永磁式管道液態金屬流量計基于法拉第電磁感應定律的原理，即液態金屬在垂直于磁場的管道中流動時切割磁力線，在與液態金屬運動方向和磁力線方向相垂直的兩電極上產生感應電動勢。這種感應電動勢的大小與流體流速成正比，從而通過檢測流量計輸出感應電動勢即可求得液態金屬流量。

由于永磁式管道液態金屬流量計具有結構簡單、輸出信號強、線性度好、耐高溫和對流體流動特征不敏感等優點，在國內外已被應用于管道液態金屬流量測量。但是液態金屬（如鈉冷快堆中的鈉）的應用領域一般都具有溫度高且溫度變化范圍寬（如鈉在快堆中溫度變化范圍為150℃～600℃）的特點，如果只保證某一溫度下的測量線性度是不能完全滿足實際測量要求的。

目前已公開的中國專利（申請號為200910116768 .4和201210556276 .9）均是采用永磁式原理的液態金屬流量計，兩者均采用整體式磁鋼組件結構，如果用作大口徑（如DN200）、大量程管道液態金屬流量測量會存在測量線性度無法滿足需求的問題。

另外，傳統的液態金屬流量計安裝后基于安全性因素的考慮一般采取焊接方式安裝，不再拆卸標定，而且目前公開的液態金屬流量計在設計時均未考慮如何實現流量計的在線校準。

發明內容

根據現有技術所存在的問題，本發明提供了一種可實現在線校準、測量線性度好且測量誤差小的適于大量程（》300m3/h）的液態金屬流量計。

為了解決現有技術所存在的問題，本發明提供的技術方案如下： 一種永磁式液態金屬流量計，該流量計包括一次傳感器、二次儀表及相關法流量測量裝置；所述一次傳感器包括磁系統測量部件、溫度測量部件、支承定位組件及防護部件，其中防護部件位于磁系統測量部件的外部，為鐘罩形結構，用于流量計的防護；防護部件的上部還設置有一個磁通測量盲管，該盲管作為磁通量密度測量接口，用于放置特斯拉計；定期校準時將特斯拉計伸到盲管底部，保證不同時刻特斯拉計探頭測量位置的一致性，完成磁鋼組件的磁通量密度測量后，通過計算從而修正流量計長時間運行后由磁通量密度的變化引起的流量計分度特性變化；

所述磁系統測量部件是一次傳感器的核心，其為多個磁鋼組件串聯組成，該多個磁鋼組件由一對磁極連接組成閉合磁路，為永磁式管道液態金屬流量計提供穩定磁場；磁系統測量部件還包括電極及管道組件；所述每個磁鋼組件均包括永磁體、磁軛，永磁體、磁軛及磁極對稱地設置于管道組件的徑向位置處，且永磁體和磁軛之間固定連接；永磁體的形狀為長方體或圓柱狀，磁軛的形狀為U型，其位于管道組件的下方，U型磁軛的兩端分別與永磁體固定連接；磁極的形狀為扁平長方體，磁極與永磁體固定連接；所述電極的對數為多對，其位于兩磁極中心位置偏向液態金屬流動方向一側；管道組件軸線、電極軸線、磁力線三者互相垂直；

所述溫度測量部件的測溫點位于磁系統測量部件內的永磁體上，用于磁鋼組件的溫度測量，以在線補償由于介質溫度變化而引起的傳感器分度特性的變化。所述支承定位組件位于管道組件下方，實現管道組件的固定支承，并防止管道組件的周向及徑向運動，保證管道組件軸線、電極軸線、磁力線三者互相垂直。

所述相關法流量測量裝置包括主要包括數據采集單元、相關分析機等，其通過信號電纜與電極相連，其是對任意兩對電極的流量信號進行分析，建立流量波動信號的傳輸時間與流量的關系，通過測量流量波動信號的傳輸時間，就可以確定液態金屬的流量，從而完成流量計的在線校準。優選地，所述磁極與管道組件間為空氣間隙，間隙的寬度為2～6mm。

本發明的有益效果：本申請提供的液態金屬流量計不同于傳統的流量計結構，其是通過采用串聯式分體結構，對液態金屬流量測量尤其是大流量（》300m3/h）流量測量時，增加了流量計磁系統測量部件所在磁場的均勻區域范圍，改善了輸出線性度；配套的溫度測量部件及二次儀表，可實時在線補償由于介質溫度變化而引起的流量計分度特性的變化，保證了液態金屬在整個運行溫度范圍內的測量精度。另外，該裝置配套的相關法流量在線校準裝置可實現流量計在線校準，解決了液態金屬流量計不便拆卸進行定期校準的難題。