Устройство для измерения токов переноса

 

Изобретение может быть применено в нефтехимической и химической промышленности. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений токов переноса. Устройство для измерения токов переноса содержит гидравлический спиралеобразный канал, заполненный пористой средой и установленный на магнитопроводе. В канале размещены электроды, измерители потенциала между электродами и электрического тока. На магнитопровод навита электрическая компенсационная обмотка. Устройство содержит системы подачи и контроля расхода жидкости. Магнитопровод устройства снабжен индикатором магнитного потока. Через гидравлический спиралеобразный канал, заполненный пористой средой, прокачивают жидкость и определяют параметры фильтрации жидкости через пористую среду. Регистрируют электромагнитный поток, возникающий в магнитопроводе при появлении тока переноса в канале. Одновременно создают встречный электромагнитный поток пропусканием тока по электрической обмотке. Далее определяют ток переноса по величине электрического тока, необходимого для компенсации электромагнитного потока, порожденного течением жидкости. 2 ил.

Изобретение может быть применено в нефтехимической и химической промышленности. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений токов переноса. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 - феррозонд. Устройство содержит разъемный магнитопровод из магнитомягкого материала с частями 1-3, cкрепленными держателем 4 из непроводящего магнитный поток материала (силумин, пластмасса), а также индикатор магнитного потока. Индикатор включает полюса 5, 6, цилиндр 7, постоянный магнит 8 и установлен внутри магнитопровода. Магнит 8 вращается в опорах-подшипниках; к нему прикреплен стрелочный указатель 9 поворота с противодействующей пружиной 10 и шкалой 11 индикатора магнитного потока. На магнитопровод навит гидравлический спиралеобразный канал 12 из изоляционного материала, заполненный пористой средой, например кварцевым песком, стекловолокном или измельченной породой, из которой состоит пласт. Внутри гидравлического спиралеобразного канала 12, на его концах, установлены электроды 13, 14 с выводами 15, 16 для измерения потенциала течения, осуществляемого с помощью измерителя потенциала (на чертеже не показан). Канал 12 присоединен к регулятору 17 расхода жидкости и контроля ее расхода. Устройство имеет присоединительные входной и выходной фланцы 18 и 19 гидравлического спиралеобразного канала 12. На магнитопроводе также размещена спиралеобразная электрическая компенсационная обмотка 20 с выводами 21, 22, навитая параллельно каналу 12 на магнитопровод. К выводам 21, 22 обмотки присоединен стандартный регулируемый стабилизированный источник 23 электрического тока с измерителем величины тока (на чертеже не показан). В том случае, когда измеряемый ток переноса мал и чувствительность индикатора недостаточна, вместо индикатора магнитного потока устанавливают феррозонд (фиг.2), размещаемый между частями 2, 3 магнитопровода по линиям стыковки а-а, б-б. Феррозонд содержит магнитопровод 24 с первичной обмоткой 25, состоящей из двух последовательно включенных катушек, и вторичной обмоткой 26. Выводы 27, 28 первичной обмотки 25 присоединены к источнику переменного тока, имеющему частоту ω. Выходной сигнал феррозонда удвоенной частоты 2 ω измеряется вольтметром переменного тока (на чертеже не показан), присоединяемым к зажимам 29, 30 вторичной обмотки 26. Устройство работает следующим образом. Через фланец 18 в гидравлический спиралеобразный канал 12, заполненный пористой средой, прокачивают жидкость, взаимодействие которой с пористой средой вызывает появление тока переноса и одновременно появление между электродами 13 и 14 разности потенциалов, измеряемой известным способом с помощью измерителя потенциалов. Появление в гидравлическом канале тока переноса сопровождается появлением в замкнутой цепи магнитопровода магнитного потока. Этот магнитный поток, взаимодействуя с магнитным полем индикатора магнитного потока, вызывает поворот магнита 8 на угол, величина которого зависит от величины измеряемого тока переноса. Угол поворота отмечается указателем 9 на шкале 11. Далее определяют электрокинетические параметры фильтрации жидкости через пористую среду. Так, для измерения тока переноса с помощью регулируемого источника 23 создается в обмотке 20 компенсационный электрический ток, вызывающий магнитный поток встречного направления по отношению к магнитному потоку, порожденному током переноса при протекании его в гидравлическом канале 12. Величину электрического тока регулируемого источника 23 устанавливают такой, чтобы достичь равенства магнитных потоков, порожденных током переноса и электрическим током, протекающим в обмотке 20. Момент равенства определяется по указателю 9 индикатора величины магнитного потока, который поворачивается и занимает первоначальное положение, отмеченное на шкале 11 до начала течения жидкости в гидравлическом канале 12. В этот момент достигается равенство ампервитков тока переноса i_n, создаваемого гидравлическим каналом 12, и электрического компенсационного тока i_k при протекании его в обмотке 20, т.е. i_kw_k = i_nw_r где w_k и w_r - соответственно число витков электрической компенсационной обмотки 20 и витков гидравлического канала 12. Отсюда можно определить значение тока переноса: i_п= i_кK; K = (1) Коэффициент К является константой устройства. При очень малых величинах тока переноса целесообразно использовать вместо индикатора магнитного потока, показанного на фиг.1, феррозонд, схема которого приведена на фиг.2. В этом случае устройство работает аналогичным образом. Разница заключается в том, что при появлении магнитного потока в магнитопроводе (полюс 5, магнитопровод 24, полюс 6), вызванного током переноса в гидравлическом канале 12, в цепи вторичной обмотки 26 феррозонда появляется составляющая выходного сигнала удвоенной частоты 2 ω, частота и напряжение которой, измеряемые на зажимах 29, 30 стандартными приборами (вольтметром и частотомером), пропорциональны величине питающего напряжения, подведенного к выводам 27, 28 первичной обмотки 25 феррозонда, и величине магнитного потока в магнитопроводе 24. Величина тока переноса определяется по величине электрического компенсационного тока в обмотке 20 при условии равенства сигнала по частоте на зажимах 29, 30 вторичной обмотки 26 сигналу при отсутствии потока в гидравлическом канале 12. В этом случае способ определения тока переноса соответствует описанному выше и этот ток подсчитывается по формуле (1).

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКОВ ПЕРЕНОСА, содержащее гидравлический канал из изоляционного материала, заполненный пористой средой, размещенные в канале электроды, измерители потенциала между электродами и электрического тока, системы подачи и контроля расхода жидкости, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений токов переноса, оно снабжено магнитопроводом с индикатором магнитного потока, на который навит спиралеобразный гидравлический канал, а параллельно последнему на магнитопровод навита снабженная источником и измерителем тока электрическая обмотка для компенсации электромагнитного потока, возникающего при появлении тока переноса в гидравлическом канале.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 31.12.1997

Номер и год публикации бюллетеня: 22-2001

Извещение опубликовано: 10.08.2001        

---