Электромагнитный способ измерения расхода



Электромагнитный способ измерения расхода
Электромагнитный способ измерения расхода

 


Владельцы патента RU 2489686:

Открытое акционерное общество научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения "НИИТеплоприбор" (RU)

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода жидких металлов с помощью электромагнитного способа, т.е. способа, основанного на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным полем. Это взаимодействие подчиняется закону электромагнитной индукции, согласно которому в жидкости, пересекающей магнитное поле, индуктируется ЭДС, пропорциональная скорости движения жидкости. Участок трубопровода имеет вторую пару электродов, контактирующих со стенкой канала в тех же точках, что и первая пара электродов, причем если сторонний ток подводится к одной паре электродов, то измерение потенциалов выполняется на второй паре электродов. При этом измерение напряжения между потенциальными электродами производят дважды, один раз при отсутствии стороннего тока через токовые электроды, но при включенном поле индуктора, а второй раз при отключенном поле индуктора, но при наличии стороннего тока определенной величины. Технический результат - возможность измерения объемного расхода жидкого металла при отсутствии шунтирующего действия трубы. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода жидких металлов с помощью электромагнитного способа измерения, т.е. способа, основанного на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным полем. Это взаимодействие подчиняется закону электромагнитной индукции, согласно которому в жидкости, пересекающей магнитное поле, индуктируется ЭДС, пропорциональная скорости движения жидкости.

Измерение расхода жидких металлов необходимо, например, при эксплуатации энергетических установок, где жидкий металл используется в качестве теплоносителя.

Известен способ измерения расхода жидкого металла, протекающего в магнитном поле через стальную немагнитную трубу [1]. Поскольку измерение производится, как правило, при высокой температуре жидкого металла, не применяют электроизоляционного покрытия внутренней поверхности трубы.

Способ состоит в определении расхода жидкого металла по разности потенциалов между двумя электродами, касающимися наружной поверхности трубы в точках, диаметрально противоположно расположенных по линии, перпендикулярной направлению магнитного поля. Недостатком известного способа измерения является шунтирующее действие стенок трубы, приводящее к частичной потере сигнала и низкой точности определения расхода.

Известен электромагнитный способ измерения расхода жидкого металла, протекающего в магнитном поле индуктора через стальную немагнитную трубу, на внешней стенке которой по линии, перпендикулярной направлению магнитного поля, установлены диаметрально противоположно две пары электродов, причем каждая пара электродов имеет потенциальный и токовый электроды [2]. Этот способ измерения расхода жидкого металла предусматривает пропускание через токовые электроды стороннего тока такой величины, при которой напряжение между потенциальными электродами становится равной нулю. В этом случае ток в стенке трубы отсутствует. В качестве меры объемного расхода принимается величина стороннего тока.

Недостатком известного способа [2] является низкая точность измерения расхода, т.к. нестабильность электрического напряжения между электродами, вызванная взаимодействием пульсаций скорости потока жидкого металла с магнитным полем индуктора и появления в связи с этим сигнала помех, затрудняют контроль нулевого напряжения между потенциальными электродами и установку необходимого стороннего тока через токовые электроды.

Предлагаемое изобретение устраняет этот недостаток.

В нем измерение напряжения между потенциальными электродами предлагается производить дважды, один раз при отсутствии стороннего тока через токовые электроды, но при включенном поле индуктора, а второй раз при отключенном поле индуктора, но при наличии стороннего тока определенной величины.

Таким образом, предлагается сторонний ток к электродам подводить в момент, когда магнитное поле индуктора отключено, т.е. контроль тока и напряжения между потенциальными электродами производить, когда отсутствует взаимодействие скорости потока с магнитным полем индуктора и, следовательно, отсутствует сигнал помех.

Рис.1 и рис.2 поясняют предлагаемый способ измерения расхода жидкого металла.

На рис.1 изображена схема расходомера, выполненного по данному предложению. На рис.1 изображено: 1 - стальная немагнитная труба, к которой диаметрально противоположно приварены две пары электродов, 2-2 - потенциальные электроды, 3-3 - токовые электроды. Индуктор расходомера состоит из катушки возбуждения магнитного поля 4 и магнитопровода 5. Ко входу измерительного устройства 6 подсоединены потенциальные электроды. Кроме того, измерительное устройство имеет источник тока, к которому подсоединены токовые электроды 3-3 и катушка возбуждения магнитного поля 4.

На рис.2 приведена упрощенная электрическая эквивалентная схема узла трубопровода расходомера. На схеме приняты следующие обозначения: Е - ЭДС, индуктированная в канале в результате взаимодействия скорости потока с магнитным полем, r - внутреннее сопротивление источника ЭДС (сопротивление жидкого металла), R - сопротивления стенки трубопровода, U - напряжение между электродами, j - сторонний ток.

Процессом измерения расхода управляет измерительное устройство 6. Оно программно периодически переключает источник тока то к индуктору 4, то к токовым электродам 3-3, измеряет напряжения между потенциальными электродами 2-2 и вычисляет объемный расход жидкого металла.

Когда включен индуктор, то отсутствует сторонний ток. Тогда напряжение между потенциальными электродами U1 описывается выражением

U 1 = E R 2 r + R ( 1 )

Причем ЭДС Е пропорциональна объемному расходу жидкого металла Q, т.е.

E = f ( Q ) ( 2 )

Когда выключен индуктор, ток токовым электродам 3-3 подводится сторонний ток от измерительного устройства 6. При этом режиме напряжение между электродами U2 описывается выражением

U 2 = r R j 2 r + R ( 3 )

Из сопоставления выражений (1) и (3) следует, что ЭДС Е можно представить выражением

E = r j U 1 U 2 ( 4 )

Как следует из анализа выражений (1) и (3), напряжения U1 и U2, каждые в отдельности и в одинаковой мере зависят от величины сопротивления стенки канала R, а их отношение остается постоянным вне зависимости от величины R.

Предполагается, что внутреннее сопротивление измеряемой среды r в процессе эксплуатации прибора не изменяется, за исключением ее зависимости от температуры. Достоинство предлагаемого способа измерения состоит в том, что он позволяет определить расход при отсутствии влияния изменения сопротивления стенки трубопровода.

Источники информации

1. Кремлевский П.П. «Измерение расхода многофазных потоков», изд. Машиностроение, Ленинград, 1982.

2. Электромагнитный способ измерения расхода, патент РФ №2308685 от 29.12.2005.

Электромагнитный способ измерения расхода жидкого металла, протекающего в магнитном поле индуктора через стальную немагнитную трубу, на внешней стенке которой по линии, перпендикулярной направлению магнитного поля, установлены диаметрально противоположно две пары электродов, причем каждая пара электродов имеет потенциальный и токовый электроды, а величину расхода определяют по результату измерения напряжения между потенциальными электродами и стороннего тока, протекающего через токовые электроды, отличающийся тем, что измерение напряжения между потенциальными электродами производят дважды, один раз при отсутствии стороннего тока через токовые электроды, но при включенном поле индуктора, а второй раз при отключенном поле индуктора, но при наличии стороннего тока определенной величины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к расходоизмерительной технике и может применяться при калибровке ультразвуковых счетчиков-расходомеров однофазных жидкостей (газов) в нефтяной, нефтеперерабатывающей, газовой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к генераторам переменного расхода, предназначенным для формирования импульсного давления и/или расхода рабочей среды при исследовании метрологических характеристик средств измерений давления и расхода жидкости, и может найти применение в приборостроительной промышленности при метрологической аттестации этих средств измерений.

Изобретение относится к области расходометрии и может быть использовано при испытании и поверке расходомеров-счетчиков газа. .

Изобретение относится к области эксплуатации машин и может быть использовано при диагностировании датчиков массового расхода воздуха автомобилей, оборудованных микропроцессорной системой управления двигателем внутреннего сгорания.
Изобретение относится к способу тестирования партий кончиков для пипеток, который содержит этапы калибровки пипетки, предназначенной для тестирования, с использованием рекомендованного эталонного кончика, установки на пипетки кончика, предназначенного для тестирования и выполнения второй калибровки и повторной калибровки пипетки, используя эталонный кончик.

Изобретение относится к построению градуировочных характеристик резервуаров, предназначенных для хранения жидкости, например топлива. .

Изобретение относится к способу и устройству для формирования градуировочной диаграммы, используемой для измерения количества топлива в топливных баках. .

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике измерения расхода с помощью электромагнитных расходомеров, их поверки имитационным способом. .

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к способам поверки электромагнитных расходомеров. Способ поверки электромагнитных расходомеров включает подачу напряжения на вход измерительного устройства, входящего в состав расходомера, выделенного на сопротивлении, включенном последовательно с катушками возбуждения первичного преобразования расхода и сформированного симметричным резисторным делителем напряжения. При этом резисторный делитель подключают к обмоткам возбуждения и электродам первичного преобразователя расхода, контактирующим с жидкостью. Запитывают от измерительного устройства расходомера. Формируют резисторным делителем эталонные сигналы и через электроды, контактирующие с измеряемой жидкостью, подают на вход измерительного устройства, усиливают, преобразуют в цифровую форму и индуцируют на индикаторе измерительного устройства. Считывают с индикатора значение контрольного объема жидкости за определенное время и сравнивают полученные данные со значением паспортных данных контрольного объема первичной поверки при выпуске из производства. При этом при несоответствии производят подрегулировку подстроечным резистором. Технический результат - возможность поверки эксплуатируемого расходомера без демонтажа его с трубопровода. 1 ил.

Группа изобретений относится к области измерительной техники и может быть использована для метрологической аттестации уровнемеров. Технический результат: возможность проведения метрологической аттестации двух датчиков уровня одновременно с погрешностью не более ±0,1 мм по всей длине уровнемера в непрерывном режиме с минимальным шагом 1 мм и длине уровнемера до 4000 мм. Указанный результат достигается благодаря тому, что в конструкцию автоматизированной поверочной установки линейных перемещений для метрологической аттестации уровнемеров введены сдвоенное устройство фиксации поплавков на подвижной рабочей каретке, пневматическое устройство «параллельного захвата» с возможностью закрепления и центрирования двух уровнемеров в вертикальной плоскости. В качестве устройства измерения перемещения приводной рабочей каретки используется датчик линейных перемещений, установленный на направляющей привода. Выходной сигнал с датчика линейных перемещений является управляющим сигналом для перемещения приводной рабочей каретки с закрепленными на ней поплавками с заданным шагом вдоль установленных уровнемеров, причем из-за возможных наклонов подвижной рабочей каретки, позиционирование последней при перемещении вдоль направляющей привода реализовано по одной стороне для одного уровнемера, а позиционирование каретки для второго уровнемера высчитывается с помощью управляющей программы с учетом поправок, вдоль рамы установлены датчики температуры, предназначенные для компенсации изменения длины направляющей привода и ее изгиба в зависимости от колебаний температуры в помещении, а также благодаря способу повышения точности вертикальных установок для метрологической аттестации двух уровнемеров одновременно. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для испытания или калибровки многофазных расходомеров учета продукции нефтяных скважин. Устройство воспроизведения расходов газожидкостных потоков содержит емкости 1, 2 и 3 для сжиженного газа, нефти и воды, линии 4, 5 воспроизведения расходов, сепарационную емкость 6, размещенную в пространстве над емкостью предварительной подготовки жидких компонентов 7, содержащей смеситель 8 в виде системы 9 циркуляции затопленных струй, и сообщенную с активным соплом 12 двухфазного струйного аппарата 13, газовая полость 14 сепарационной емкости 6 соединена с его пассивным соплом 17, а приемная полость 18 через испытуемый 19 и контрольный 20 многофазные расходомеры сообщена с его камерой смешения 21. Технический результат - повышение точности воспроизведения расходов газожидкостных потоков. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области техники, связанной с количественными оценками расхода жидкости произвольной плотности. Способ экспресс-оценки мощности притока жидкости в резервуар включает непрерывное прямое измерение давления в одной точке ниже уровня находящейся в резервуаре жидкости, предварительное определение плотности этой жидкости по гидростатической формуле через значения измеренного давления и уровня жидкости, определение на основе измеренного давления и плотности жидкости текущего значения высоты переменного уровня жидкости. При этом высоту уровня жидкости при определении плотности жидкости определяют с помощью эхолота, а на основе первой производной функции высоты переменного уровня жидкости при известной площади сечения резервуара по выражению q(t)=[dh(t)/dt]S определяют значение мощности притока жидкости в резервуар. Технический результат - расширение рабочего диапазона изменения уровня жидкости при оценке мощности притока жидкости в резервуар при использовании лишь двух измерительных приборов. 4 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для калибровки расходомеров многофазного потока без предварительной сепарации, например при измерении дебита нефтяных скважин. Способ калибровки многофазного расходомера, заключающийся в том, что один многофазный расходомер калибруют в большом количестве точек. При этом каждый из серийно выпускаемых многофазных расходомеров калибруют в небольшом количестве точек, определяют различие между показаниями датчиков в данных точках и показаниями того многофазного расходомера, который калибровали в большом количестве точек при тех же комбинациях расходов. Затем интерполируют различия и формируют калибровочные характеристики для конкретного многофазного расходомера в большом количестве точек используя калибровочную характеристику многофазного расходомера, который калибровали в большом количестве точек, и интерполированные значения различия. Во втором варианте тщательно изучают несколько многофазных расходомеров и показания датчиков усредняют. Технический результат - повышение точности калибровки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в устройстве для диагностики неисправностей расходомера (11) воздуха в двигателе внутреннего сгорания. Техническим результатом является возможность установления неисправности расходомера воздуха в рабочем диапазоне низких объемов всасываемого воздуха. В устройстве для диагностики неисправности расходомера (11) воздуха расходомер (11) воздуха имеет неисправность, когда коэффициент отклонения, т.е. значение отклонения оцененного объема всасываемого воздуха относительно фактического объема всасываемого воздуха, полученного посредством расходомера (11) воздуха, превышает опорное значение для определения неисправности, определенное на основе частоты вращения двигателя (1) внутреннего сгорания. По мере того как частота вращения двигателя уменьшается, верхний предельный критерий диагностики увеличивается, а нижний предельный критерий диагностики снижается с тем, чтобы сужать область для определения того, что расходомер воздуха имеет неисправность. Следовательно, диагностика неисправностей расходомера (11) воздуха может заранее выполняться во всем диапазоне частот вращения двигателя, т.е. во всем рабочем диапазоне двигателя (1) внутреннего сгорания, тем самым не допуская ухудшения рабочих характеристик выпуска выхлопных газов, которое может возникать вследствие повреждения в расходомере (11) воздуха. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области расходомеров. Более конкретно, изобретение описывает прувер расходомера, способ поверки расходомера и компьютер прувера расходомера. Заявлена группа изобретений, которая включает прувер расходомера, способ поверки расходомера и компьютер прувера расходомера. При этом прувер расходомера включает трубу, имеющую поверочный участок, вытеснитель, установленный в трубе с возможностью перемещения по поверочному участку между первым и вторым положениями, первую пару датчиков, установленную на поверочном участке между первым и вторым положениями, определяющую первый калиброванный объем, вторую пару датчиков, установленную на поверочном участке между первым и вторым положениями, определяющую второй калиброванный объем, и процессор, при этом первая и вторая пары датчиков установлены с возможностью передачи в процессор данных о первом и втором калиброванных объемах при каждом проходе вытеснителя между первым и вторым положениями, а процессор выполнен с возможностью создания первой и второй совокупностей выборок по первому и второму калиброванным объемам соответственно. Способ поверки расходомера включает многократный проход вытеснителя через прувер, приведение в действие вытеснителем первой пары датчиков, посредством которой определяют первый калиброванный объем при каждом проходе вытеснителя, отображение первого калиброванного объема при каждом проходе вытеснителя, приведение в действие вытеснителем второй пары датчиков, посредством которой определяют второй калиброванный объем при каждом проходе вытеснителя, отображение второго калиброванного объема при каждом проходе вытеснителя, создание первой совокупности выборок отображенных первых калиброванных объемов и создание второй совокупности выборок отображенных вторых калиброванных объемов. Компьютер прувера расходомера включает процессор, связанный с многообъемным прувером, снабженным вытеснителем, выполненный с возможностью приема сигналов, при каждом проходе вытеснителя, о первом и втором калиброванных объемах с соответствующими наборами импульсных сигналов расходомера, сгенерированных при одном проходе вытеснителя, и создания первой и второй совокупностей выборок посредством совокупностей сигналов о первом и втором калиброванных объемах, соответственно. Технический результат, достигаемый от реализации заявленной группы изобретений, заключается в достижении необходимой повторяемости и погрешности измерений. 3 н. и 12 з.п.ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам, передающим давление жидкости или газа, и может быть использовано в метрологических целях для калибровки или поверки средств измерения и контроля давления. Устройство распределения рабочей среды содержит плиты 1 и 2 для размещения на них эталонного и поверяемых датчиков посредством связанных между собой трубопроводом 3 подачи рабочей среды штуцеров 4 и 5, которые снабжены уплотнительными элементами 6 при креплении их к плите. При этом трубопровод 3 размещен между плитами 1 и 2 в выполненной для него в плите 2 проточке 7. Плиты 1 и 2 стянуты между собой болтами 8. В плите 1 выполнены отверстия для крепления к ней через уплотнительные элементы 6 штуцеров 4 и 5. Плиты 1 и 2, трубопровод 3, штуцеры 4 и 5, уплотнительные элементы 6 образуют силовой элемент, позволяющий распределять рабочую среду между штуцерами 4, 5, на которые установлены эталонный и поверяемые датчики. При этом плита 2, плита 1 и уплотнительные элементы 6, через которые штуцеры 4 и 5 прикреплены к плите 1, обеспечивают герметизацию трубопровода 3. Технический результат - повышение надежности устройства и упрощение конструкции. 3 ил.

Изобретение относится к нефтяной отрасли, может быть использовано для проверки мультифазных расходомеров в условиях эксплуатации нефтяных скважин. Технический результат направлен на повышение точности определения калибровочных коэффициентов мультифазного расходомера и обеспечение возможности оперативного контроля и корректировки его показаний в условиях эксплуатации нефтяных скважин. Способ включает разделение продукции скважины на газовую и жидкую составляющие. Измерение расхода жидкой составляющей посредством последовательно установленных друг относительно друга эталонного кориолисового расходомера и калибруемого мультифазного расходомера. Измерение расхода газовой составляющей посредством расходомера-счетчика газа. Для каждого из установленных значений расхода продукции нефтяной скважины измеряют перепад давления ΔPi на калибруемом мультифазном расходомере при различных значениях объемного расхода Qгi газовой составляющей и/или массового расхода жидкости Qmi. Полученные значения расходов продукции нефтяной скважины: Qгi и Qmi и соответствующие им перепады давления ΔPi заносят в память контроллера калибруемого мультифазного расходомера. В процессе эксплуатации скважины уточняют калибровочные коэффициенты расхода. В случае превышения разницы между сравниваемыми значениями заданных значений абсолютной погрешности измерения расходов мультифазным расходомером принятие значений Qmi и Qгi в качестве эталонных. 1 ил.

Установка для поверки и калибровки счетчиков, расходомеров и расходомеров-счетчиков газа относится к измерительной технике, в частности к поверочным установкам на критических соплах, и предназначено для поверки и калибровки счетчиков, расходомеров и расходомеров-счетчиков различных типов. Установка содержит эталонные измерители расхода - критические сопла 1, каждое из которых снабжено запорным клапаном 2, насос 3, ресивер 4 (форкамеру), систему 5 контроля и управления, содержащую блок 6 управления запорными клапанами 2, блок 7 формирования набора критических сопел по заданному значению расхода поверочной среды. Технический результат - снижение погрешности измерения объемного расхода поверочной среды (в качестве поверочной среды обычно используют воздух) до величины δ c 2 ≥ δ , где δс - относительная погрешность сопла. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх