本发明涉及用于液体体积流量测量的流量计，尤其涉及一种核电用高温液体超声流量计及其使用方法。
背景技术：
1、核反应堆堆芯热功率是核电站重要的安全运行监控参数，主给水流量是反应堆堆芯功率计算的关键参数之一。若堆芯热功率测量值低于实际值，反应堆将在超设计工况下运行，加快堆芯及设备老化，增加故障和事故发生概率，最终危害反应堆设备、人员甚至公共安全；如果堆芯热功率测量值高于实际值，则导致核电安全阈值过大，降低经济效益，在当前核电的国际领域范围内，通常采取提升给水流量测量的精度，进而减少热功率在计算过程中的不确定度，由此最终提升核电厂的经济性。因此准确可靠的给水流量测量对于堆芯热功率的准确测量计算以及核电站的安全有效运行、提高经济效益意义重大。
2、核电反应堆中常用的给水流量测量装置主要有节流装置式流量测量系统、涡轮流量计、电磁流量计等，但长期的实际运行表明，这些类型的流量测量装置在长期使用的过程中，其测量准确度由于多种原因逐渐变差，其可靠性和环境适应性存在一定问题。节流装置式流量测量系统采用孔板、喷嘴、文丘里管测量满圆管流量，标准孔板压力损失较大，且测量大管径高温高压介质时，孔板容易变形，标准文丘里喷嘴或文丘里管在长期使用过程中由于磨损和结垢等原因，测量准确度会逐渐变差。涡轮流量计通过涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩产生旋转，进而引起传感线圈中的磁通变化，但涡轮旋转体会出现被被测液体中的杂质卡死，或涡轮旋转体被被测液体中杂质快速磨损或者撞击失效。电磁流量计不适用于高电阻率的冷却剂，也不能用于较高温度，另外，其空管耦合受到异物干扰，会导致接收到的空管耦合信号突变，超出空管设定阈值导致空管报警。
3、因此，目前流量测量装置由于存在准确度、稳定性以及环境适应性等问题，核电反应堆的运行不得不降低功率运行，以此保证反应堆运行应有的安全裕度。近些年，热功率测量系统在给水流量测量方面出现的新问题层出不穷，因此急待更为有效、准确的流量监测手段和仪器。
4、因此，需要研发出一种核电用高温液体超声流量计及其使用方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种核电用高温液体超声流量计及其使用方法。
2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
3、核电用高温液体超声流量计，包括：
4、多组超声换能器，多组超声换能器平行于测试管件的轴心线由上至下依次设置，每组超声换能器包括四个超声换能器，其中两个超声换能器形成的声道与另外两个超声换能器形成的声道正交设置；
5、多个信号发生器；
6、多个功率放大器；多个信号发生器通过多个功率放大器分别多个超声换能器连接；
7、多个电压放大器；
8、数据采集仪；多个超声换能器通过多个电压放大器与数据采集仪连接；
9、工控机；数据采集仪与工控机连接。
10、核电用高温液体超声流量计还包括温度测试仪和压力测试仪，温度测试仪安装在测试管件上并用于测试管件内液体的温度，压力测试仪安装在测试管件上并用于测试管件内液体的压力，温度测试仪和压力测试仪均与工控机连接。
11、声道夹角为30°、40°、45°、50°、60°中的任意一个，声道夹角为声道与测试管件的轴心线之间形成的最小夹角。
12、超声换能器为高温耐辐照超声换能器。
13、核电用高温液体超声流量计的使用方法，包括以下步骤：
14、s1、每组超声换能器中信号发生器激励超声换能器产生超声波，每组超声换能器中包括a超声换能器、b超声换能器、c超声换能器、d超声换能器，a超声换能器、b超声换能器、c超声换能器、d超声换能器围成一圈依次设置，且b超声换能器、c超声换能器置于测试管件的第一侧，a超声换能器、d超声换能器置于测试管件的第二侧，测试管件的第二侧为测试管件的第一侧的对侧，超声波在测试管件内流动的液体中传播至相对位置的超声换能器进行接收并记录，具体为：若存在涡流或径向流动时，即径向速度为vradial，轴向速度为vaxial；
15、根据时差法流速传播规律有：
16、
17、根据(1)-(4)式求得轴向流速为：
18、
19、上式中，td为ab声道a超声换能器激励b超声换能器接收时的超声传播时间，tu为ab声道b超声换能器激励a超声换能器接收时的超声传播时间，vaxial为流体轴向流速，vradial为流体径向流速，cf为超声波在液体中的传播速度，ab声道和cd声道为同一平面的正交两声道，lab为ab声道长度，lcd为cd声道长度，φ为ab声道或cd声道与测试管件轴向之间的夹角，td1为cd声道c超声换能器激励d超声换能器接收时的超声传播时间，tu1为cd声道d超声换能器激励c超声换能器接收时的超声传播时间；
20、s2、通过控制各组超声换能器的激发/接收超声波时序，实现各组超声换能器所处通道内逆流/顺流液体的超声波声速的测量，采用各声道流速测量值加权平均方法获得管道内截面平均流速的测量值：
21、
22、根据体积流量和平均流速的关系，得体积流量：
23、
24、上式中，为流体轴向平均流速，n为流量计的声道数，ai为第i个声道的权系数，vi为第i个声道的测量轴向流速vaxial，qv为流体测量流量值，s为测试管件横截面积。
25、超声渡越时间的测量采用相位检测法，通过测量发射波与接收波相位差并结合频率计算获得传播时间。
26、ai为依据gauss积分方法，利用gauss-legendre数值积分计算获得。
27、本发明的有益效果在于：
28、1)本发明提出的核电用高温液体超声流量计，通过多声道设计和正交平面布局，可消除涡旋、横流等干扰信号对流量测量准确度的影响，采用高温耐辐照超声换能器，大幅度提高了流量计的环境适应性，能广泛用于核电等领域管道内流体流量的准确测量，具有重大工程应用价值。
29、2)本发明提出的使用方法，利用高温、高压补偿模型对流量测量各个参量进行实时修正，保证了高温高压液体流量测量的高准确度，具有使用方便、计算量小、测量准确度高等优点，可有效压缩核电站一回路流量控制的相应裕量、提高经济效益。
1.核电用高温液体超声流量计，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的核电用高温液体超声流量计及其使用方法，其特征在于，核电用高温液体超声流量计还包括温度测试仪和压力测试仪，温度测试仪安装在测试管件上并用于测试管件内液体的温度，压力测试仪安装在测试管件上并用于测试管件内液体的压力，温度测试仪和压力测试仪均与工控机连接。
3.根据权利要求1所述的核电用高温液体超声流量计及其使用方法，其特征在于，声道夹角为30°、40°、45°、50°、60°中的任意一个，声道夹角为声道与测试管件的轴心线之间形成的最小夹角。
4.根据权利要求1所述的核电用高温液体超声流量计及其使用方法，其特征在于，超声换能器为高温耐辐照超声换能器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的核电用高温液体超声流量计的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的核电用高温液体超声流量计的使用方法，其特征在于，超声渡越时间的测量采用相位检测法，通过测量发射波与接收波相位差并结合频率计算获得传播时间。
7.根据权利要求5所述的核电用高温液体超声流量计的使用方法，其特征在于，ai为依据gauss积分方法，利用gauss-legendre数值积分计算获得。
