对德尔塔巴流量计在先进堆芯冷却机组试验台架（ACME)破口分离和测量系统及非能动堆芯冷 却系统中的微差压关键流量测量技术进行分析，并对应用效果进行了评估。通过改进德尔塔巴流量计的引压 结构，证明流量计可以工作在常压微差压的测量工况下，水流量计零点偏移可维持在0.005 kPa以内。通过 与超声波流量计的精度对比测试，证明德尔塔巴流量计在破口分离和测量系统中可获得较好的测量效果。在 非能动堆芯冷却系统（PXS)中，主要对德尔塔巴流量计在小流量下的测量技术进行了研究，通过与超声波 流量计的精度对比测试，证明德尔塔巴流量计在其计算书标明的最小可测流量下仍具备一定的测量能力，运 行经验表明其测量小流量的能力最终受差压变送器零点偏移现象所决定。

0.引言

CAP1400是国家核电技术公司在引进、消化、 吸收美国AP1000核电站后自主研发的第三代 大型压水堆核电站，其中使用了大量先进的非能 动堆芯冷却技术。先进堆芯冷却机理试验台架 (ACME)是用于CAP1400设计验证的大尺寸试验设施。

为较好地对CAP1400事故工况进行模拟， ACME流量测量具有严奇的测量要求。ACME选 用了德尔塔巴差压式流量计测量水流量和蒸汽流 量。虽然德尔塔巴流量计在工业领域已经有了不 少的实施经验，但在ACME试验台架上进行使用需要解决试验工况跨度大、精度要求高、投用条 件严苛等方面的多个技术问题。文献和文献对于上述流量测量的多个问题进行了研究，但未 对微差压工况下的流量测量精度进行研究。

本文针对ACME试验系统中较特殊的破口 分离和测量系统（BAMS)和非能动堆芯冷却系 统（PXS)关键微差压流量测量技术进行详细的 分析研究，对流量测量仪表进行了改进设计，最 后对应用情况进行了对比分析。

1.德尔塔巴流量计测量原理

德尔塔巴流量计属于改进型的均速管流量计 (图1),具有更小的永久压损,甚至比阿牛 巴流量计还要小4〜5倍。ACME试验台架中， 德尔塔巴流量计探杆作为一次元件，使用 EJA110A差压变送器作为二次元件。差压值经数 据采集系统读取后进行温度补偿计算，最终显示 流量。

2.ACME BAMS系统水流量测量

ACME在小破口事故工况下要对破口模拟系 统和自动降压系统（ADS)喷出的流量进行精确 测量。由于破口试验工况发生在9.2 MPa、295°C 左右的热稳态工况，ACME主回路系统中的介质 直接喷出至常压常温环境，因此喷出蒸汽和水的 混合介质。为了实现对两相流量的精确测量， BAMS将破口两相介质先通入汽-水分离器中分 离为蒸汽和水，再使用德尔塔巴流量计分别进行 单相介质的测量。BAMS包含了 3个图2所示的 基本测量系统，分别用于测量破口及两列4级 ADS喷出的两相介质。

BAMS不参与ACME主回路及PXS的升温 升压，工作在100°C以下、常压的工况范围内； 但试验破口开始后，该系统需要立刻进行精确的 流量测量。

2.1ACME BAMS水流量测量的设计

ACME试验台架于高温高压下开始试验，直 至降至常温常压下才结束。因此，破口水流量的 测量具有较大的量程比，如破口分离器后水流量 需要的精确测量范围为3.9~37 t/h,量程比达到 45:1。为了能够覆盖如此大的量程比，设计了多 个U型水封支路，通过多台水流量计并联测量大 流量，而在小流量下则使用单个支路进行测量。

标准的流量计安装方式如图3a所示，通过压 力变送器排水口将U型水封中的水向下排出，从 而将引压管中的气体压出。然而，由于水封流量 计一直工作在常压环境，排水压力低，不能保证 引压管中的气体完全排净，会导致流量计出现一 定的零点漂移，又由于德尔塔巴流量计流量系数 较大，会造成较大的流量偏移数值。以4级ADS 汽-水分离器水流量计为例，流量计测量范围为 1.63〜10.18 t/h,对应的差压为0.09〜3.51 kPa ；仅 0.2 kPa的零点偏移，就可以造成2.43 t/h的流量 偏移。而原流量计即使放置多天，变送器的零点 都会在0.2 kPa以内偏移，其他水封上的流量计情 况甚至更糟，这样的结果显然是不可接受的。造 成这种现象的原因主要是因为标准的安装方式在 排气时水流的流动方向与气体自然流动方向相 反，因此，只有通过一定压力的水介质才能将气 体从引压管路中排净；而水封上的流量计介质压 力太低，很容易使气体集中在引压管路中的拐角 处和正压探杆内部。这种气体集聚状态不稳定， 不易排出，而流量计又工作在测量微差压的状态， 因此造成较大的流量零点偏移.

为了解决这一问题，ACME试验对U型水封 上的流量计进行了改进设计，如图3b所示。

改进设计中，取消了阀组结构，引压管路尽量采用内 径变化较少的部件，避免产生集气的环节；引压 管A段自工艺管道引出后水平略微倾斜向上，C 段水平略微倾斜向下。在使用时，首先关闭排气 阀，旋松变送器排污螺钉，使水流将C段引压管 中的气体尽可能的压出。之后再拧紧变送器排污 螺钉，开启排气阀，将A\B\C段未压出的气体排 出。这种设计使得排气时水流方向与气体自然流 动方向一致；而C段由于没有变径环节且略倾斜 向下，未能在排水时排出的气体会自然地向排气 阀处集聚，最终在排气阀开启时排出。

2.2ACME BAMS水流量测量应用效果

针对改进设计，对水流量零点偏移情况进行 了测试。仍以4级ADS分离器后水流量计为例， 经过各种系统启动和停止的交替运行和多曰的观 测，差压表零点偏移量均在0.005 kPa (0.384 t/h) 以内。各水封流量计长期运行结果显示，零点偏 移也都可维持在0.005 kPa以内。

将系统运行在稳定流量，流量计与外夹式超 声波流量计（Flexim F601流量计，精度1%R) 进行对比测试，在3〜11 t/h的流量范围内，流量 计的读数误差在±1%以内，具有较高的精度。

3.ACME PXS注入流量测量

ACME PXS系统注入流量具有较大的量程 比，因此其标称精度通过分段进行显示。以堆芯 补水箱（CMT)注入流量为例，计算书表明其最 小可测流量为6.8 m3/h,精度为5%R (示值相对

误差）。

ACME试验台架中部分流量计的需求测量范 围要小于计算书最小测量流量。以CMT注入流 量为例，最小测量流量为0.5 m3/h ;此时的差压 约为0.034 kPa,测量条件已经非常严酷。为了保 证这部分数据的精度，对这些仪表进行了补充测 试。在测试时，由于目标流量很低，系统水泵已 经无法稳定运行，只好通过容器中工质的自重配 合手阀调节达到需要的小流量工况，进行瞬态流 量值的测试和记录。由于水流较小，容器直径很 大，在这种情况下瞬态流量变化很小，代入的误 差可忽略不计。

测试结果表明，德尔塔巴流量计在计算书的 最小测量流量以下仍然具备一定的测量能力，但 精度有所下降（表1)。CMT安注流量计在0.36 m3/h左右的流量下读数精度约为30%。此时的差 压仅为0.017 kPa ；如果流量继续下降，零点偏移 产生的误差也会迅速加大。其他安注管道上的流 量计在最低流量下的测量精度基本也在10%〜30%的范围内，达到了较好的测量效果。经过长 期的监测，在ACME试验测量工况中，德尔塔巴 流量计小流量测量能力主要受零点偏移情况制 约，在控制住零点偏移的情况下（长期观测表明 零点偏移< 0.005 kPa),可以在理论最小测量流 量以下一定范围内进行使用。

4.结束语

对德尔塔巴流量计在ACME试验台架微差 压流量测量的设计和应用情况进行了分析，补充 了德尔塔巴流量计在微差压小流量下的应用经验。

研究表明，当流量计使用在竖直管、常压、 微差压测量的工况下时，传统的安装方法存在缺 陷，导致流量计引压管线排气不净，造成较大流 量偏移。文中介绍的改进安装方式，具有良好的 效果，可将零点偏移控制在0.005 kPa以内。

此外，经过实际测试，证明德尔塔巴流量计 的测量范围相比计算书可以进行一定程度的扩 展，并能达到10%~30%的读数精度误差。最终其 小流量测量能力主要受到零点偏移现象的制约。