Электромагнитный расходомер

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИС! ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19} Н I >

1 / ) (» /:- д у4 гЯ1 G 01 и 1/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ и ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ"-.1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4647;- -70!10 (22) 04.07*,90 (46) 15.10.92. Бюл. й-.- 38 (75) Г,.B г>ивовар" в и B. B,I4âêîB (56) Авторское свидетельсгво СССР

М 335546. кл. G 01I F 1/64, 1970. а1 зобp = !"е н >е Отнс сится к электпическим измерениям неэлектрических величин, а точнее — к измерению параметров потока электропроводной среды (cKOp00TI:, расхода) в технологических cèñòåìà>: с жидкостным злектропроводны м высокотемпературным контуром. Например, металлических расплавов в литейном производстве.

Известны расходомеры электромагнитные, предназначенные для измерения скорости или оасхода злектропроводной низкотемпературной среды, содержащие расположенные на поверхности канала с электропроводной средой возбуждэющук: магнитное поле силовую и измерительные многовитковые катушки индукти-.íîñòè: усилитель электрических сигналов; регистрирующий прибор и источник питания (пж.

LHерклиф. Теория электрома "HèòнОго измерения расхода. Изд. "Мир", М.. 1965 r.).

Из извес1ных электромагнитных расходомеров наиболее близким по технической сущности является индукционный расходомер, описанный в авт, св. >» 335546, кл, G 01

F 1/64). Этот расходомер имеет вторичный прибор, датчик в виде трубопровод- кольце1541 ЭЛЕКТР,. Л, > Н!> Гг,blИ РАСХодiÇÌÅÐ

l) ИспОльзовэние: техника измерения рас

ХОда зле ктрдп рОводных сред. Cущнос > ь изобретениs;; возбужда.-ощая Обмотка вьполне,a а виде плоского фигурного корпуса. первая часть котор:>го сопряжена с третьим магнитопроводом, а вторая — с первым MBIнитопроводом, B пазах которого установлены первая и вторая приемные обмотки, сопряженные каждая с кольцевым серде«ником. 2 ил. ьо" о сечения и измерительной обмотки, помещенные в радиальном поле намагничивающей обмотки, дополнительно снабжен двумя приемными кагушками, соединенными встречно и установленными на трубспроводе в радиальном поле намагни иваюгцей обмотки симметри,HQ по обе стороны OT нее, в середине этой обмотки, выполненной в виде удлиненного соленоида. помещена измерительная обмотка. а выводы последней и приемнь>х катушек подключены ко вторичному прибору, вь ïîëíeнному в виде измерителя отношения электродвижугцих сил. установка датчика этого расходомера на обьекте требуя- "разрыва" тсубс,pna0«a ITQ УСЛО KHS1 1. аМЕНУ l >1 ;, г ЕМОН Ва гЧИка. Е некоторь>х технологических системах раз Оы B тpубо и ро вода недо пустiи>м. Намa r ничиваю цая и измеоl тельные ка-;уц>ки датчика этого расходомера имеют большое число витков, и поз Tor у и ри высоких температурах тр>бопровода (500 — 600 С) эксплуатационные па раметры таких катушек неудовлетворительнь>е; они имеют малый козффиц IBHT заполнения (рь>хг>ость ) низкую надежность изоля 1ии (напр«мер.

1768986 вследствие теплового старения), cpBBHI тельно сложную и более высокую стоимость изготовления.

Другие известные электромагнитные измерители скорости и расхода (расходомеры электромагнитные) при высокой температуре электропроводной среды (расплавы металла) быстро изнашиваются, а часто вовсе непригодны для работы в области высоких температур, Кроме того, возбуждающая, и особенно, измерительные катушки индуктивности, содержащие большое число витков изолированного провода, также конструктивно "рыхлые": коэффициент заполнения катушек проводником вследствие неплотной намотки и прослойки изоляции практически равен 0,4-0,6. Наконец, измерительные катушки индуктивности в известных расходомерах располага. от на значительном расстоянии от раскаленного металлопровода, что уменьшает коэффициент магнитной связи между электропроводным контуром и измерительными катушками. В результате резко снижается величина полезного сигнала, а также эффективность, долговечность и надежность работы расходомера.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и надежности измерения расхода высокотемпературных расплавов.

Для достижения этой цели в названном расходомере магнитная система выполнена в виде разъемного ферромагнитного цилиндра со сквозным пазом по образующей (для установки на металлопроводе), а внутренняя стенка магнитопровода имеет три полукольцевых паза. В среднем пазу расположена часть обмотки возбуждения, в боковых пазах — часть измерительной обмотки.

Обмотка возбуждения выполнена в виде металлической пластины большого сечения из высокоэлектропроводного материала и снабжена двумя сквозными GTверстиями (вырезами): полукольцевым и прямоугольным, соединенным между собой щелью; полукольцевой вырез пластины охватывает среднюю часть магнитопровода головки (средний паз и внешнюю стенку цилиндрического магнитопровода головки), а прямоугольный вырез охватывает стержень силового трансформатора. Таким образом, возбуждающая обмотка представляет собой бесконтактный (замкнутый на себя) металлический плоский контур с двумя сообщающимися между собой вырезами, образуя два плоских соединенных последовательно витка, один из которых выполняет функции обмотки магнитопровода расходо5

55 мера, а другой — это вторичная обмотка силового трансформатора.

Обмотка измерительная выполнена в виде короткозамкнутого (бесконтактного) контура из металлического прутка круглого или прямоугольного сечения, изогнутого так, чтобы образовалась пространственная фигура, содержащая два полукольца, расположенных в боковых пазах магнитопровода расходомера. На этот измерительный контур нанизаны два кольцевых сердечника с высокой магнитной проницаемостью, на которых намотаны катушки индуктивности, Таким образом, измерительная обмотка представляет собой короткозамкнутый виток первичной обмотки двух кольцевых трансформаторов, части которого образуют два встречно включенных витка связи с магнитным потоком реакции электропроводной среды в канале.

На фиг. 1 и 2 а, б, в изображены функциональные схемы, конструкция магнитопровода и обмоток, принципиальные схемы внешних соединений электромагнитного расходомера, На фиг. 1 изображена функциональная схема расходомера и приняты следующие обозначения; 1 — магнитопровод расходомера с обмотками, 2 — трансформатор силовой, 3 — блок согласования выходного сигнала измерительной обмотки расходомера с входом типового усилителя, 4 — типовой усилитель электрических сигналов, 5 регистрирующий прибор — интегратор, градуированный в единицах расхода, На фиг. 2 изображены блоки 1 и 2; а— конструкция головки расходомера и силового трансформатора в двух проекциях — вид сбоку и сверху, с разрезами А — А и  — В; б— скелетная схема головки расходомера и силового трансформатора; в — короткозамкнутая обмотка возбуждения, Обозначения, принятые на фиг. 2 а, б, в, следующие: б — трубопровод, канал; 7— электропроводная среда; расплав металла;

8 — магнитная система головки расходомера; 9 — магнитопровод силового трансформатора; 10 — КЗ-возбуждающая обмотка головки расходомера и вторичная обмотка силового трансформатора, металлическая шина с вырезами для магнитопроводов. связанных щелевым разрезом; 11 — короткозамкнутая измерительная обмотка; 12— тороидальные трансформаторы измерительные; 13 — первичная обмотка силового трансформатора; 14 — ребра охлаждения

КЗ-обмоток (радиаторы), v — скорость потока электропроводной среды; 0 — напряжение сети; 4 — ток в КЗ-обмотке возбуждения;

I„— ток, индуктированный потоком в КЗ-об1768986 мотке измерительной; "Н" — начало, "К"— конец вторичных обмоток кольцевых трансформаторов тока.

При подаче напряжения (фиг. 2-а) на зажимы первичной обмотки 13 силового трансформатора 9 в его КЗ-вторичной обмотке 10 индуктируется ток возбуждения 4, который замыкается по полукольцевой части этой же обмотки, лежащей во внутреннем среднем пазу магнитопровода 8 расходомера, возбуждая в рабочем зазоре головки и в электропроводной среде 7 магнитное поле

Фр, охватывающее соединенные встречно боковые полукольцевые части КЗ-обмотки

11, расположенные во внутренних боковых пазах магнитопровода 8, На выступающих из магнитопровода 8 частях КЗ-обмотки 11 нанизаны два кольцевых магнитопровода с высокой магнитной проницаемостью (например, супермаллой), на которых намотаH ы многовит",овые катуш кll индуктивности с выводами "Н", "К", Поскольку полукольцевые части КЗ-обмотки 11 относительно К3-обмотки 10 и относительно середины магнитопровода расположены симметрично, то при V = 0 магнитное поле Фо индуктирует в полукольцевых частях обмотки 11 две равные по величине встречные ЭДС и поэтому ток Iy в обмотке бурю равен нулю, Кога поток электропроводной среды 7 перем.-. цается по каналу 6 со средней скоростью V то в радиальных плоскостях электропроводной среды, находящихся в кольцевых зонах магнитопровода 8, индуктируются два вихревых тока, которые, в свою очередь, индуктируют в КЗ-обмотке 11 две направленные согласно ЗДС, вызывающие в ней ток ly, пропорциональный средней скорости движения электропроводной среды, Интегрируя сигнал, пропорциональный в интервале времени Лт = t2 — t1, получим средний расход среды за этот отрезок времени

I2

Q=Sf ъбт, 11 где рабочее сечение канала датчика S =

=const, Функциональная схема по фиг. 1 работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный скорости потока расплава, снимается с вторичных обмоток кольцевых трансформаторов 12 и подается на вход согласующего устройства 2, откуда поступает на вход усилителя, например, типа У2М (паспорт 2,548,001 ПС, ВА "Машприборинторг", СССР, Москва), к выходным зажимам которого подключается либо вольтметр, 5

2С

55 градуированный в единицах скорости потока, либо интегрирующий прибор, градуированный в единицах расхода среды.

Электромагнитный расходомер с короткозамкнутыми обмотками возбуждения и измерения обладает многими преимуществами. Главные из них следующие: высокая надежность и долговечность работы в широком диапазоне температур практически до

700 С; высокий коэффициент заполнения паза магнитопровода расходомера; весьма высокий коэффициент магнитной связи между электропроводным расплавом и измерительными элементами КЗ-обмоток; жесткость, технологичность и небольшие габариты, Форм ла изобретения

Злектрол эгнитный расходомер, содержащий источник переменного тока, возбуждающую обмотку, изолированную от трубопровода, первую и вторую приемные обмотки, соединенные между собой встречно путем накоротко замкнутых первых выводов и установленные снаружи трубопровода по разные стороны от возбуждающей обмотки, первый и второй магнитопроводы и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и надежности измерений расхода высокотемпературных расплавов, в него введены силовая обмотка, установленная на третьем магнитопроводе, две многсвитковых катушки, установленных на отдельном кольцевом сердечнике каждая, соединенных между собой согласно и подключенных к усилителю с выходом, возбуждающая обмотка выполнена в виде плоского фигурного корпуса, в первой части которого выполнено сквозное отверстие, в котором установлен третий магнитопровод, а во второй части, профиль которой совпадает с профилем трубопровода, выполнено второе сквозное отверстие, сообщенное сквозной щелью с первым, первый магнитопровод выполнен плоским и имеет внутренний паз, в котором размещена вторая часть фигурного корпуса, второй магнитопровод выполнен плоским и сопряжен посредством крепления с первым магн ITQ проводом с образованием двух пазов, в коiopbIx установлены первая и вторая приемные обмотки. вторые выводы которых соединены накоротко, при этом кольцевые сердечники установлены на первой и второй приемных обмотках соответственно, и источник переменного тока соединен с силовой обмоткой, а регистрирующий прибор соединен с выходом усилителя.

1768986

QA

Hf

1768986

Составитель Л. Пивоваров

Редактор В. Трубченко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О, Густи

Заказ 3639 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 г "1