Индуктивный уровнемер


 


Владельцы патента RU 2536835:

Лешков Владимир Васильевич (RU)
Таранин Владимир Дмитриевич (RU)
Школяренко Виктор Васильевич (RU)

Изобретение относится к области контроля уровня электропроводных сред, преимущественно жидкометаллических теплоносителей реакторных установок атомных станций. Уровнемер содержит обмотку возбуждения и измерительную обмотку, помещенные в защитный чехол, погруженный в контролируемую среду. Датчик снабжен полым трубчатым каналом, закрепленным в защитном чехле внутри катушек обмотки возбуждения и измерительной обмотки, и подвижным индикатором уровня, перемещаемым внутри полого трубчатого канала. Подвижный индикатор уровня выполнен в виде штанги, на одном из концов которой закреплен чувствительный элемент, состоящий из группы индуктивно связанных катушек, а на другом конце установлен электрический разъем, к которому подключены выводы катушек чувствительного элемента. На защитном чехле закреплен узел фиксации штанги в любой точке диапазона изменений уровня. Использование предложенного уровнемера позволит обеспечить необходимые метрологические характеристики, надежность работы и длительный ресурс эксплуатации уровнемеров в жестких температурных и радиационных условиях ядерного реактора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области контроля уровня электропроводных сред и может быть использовано преимущественно для измерения уровня жидкометаллических теплоносителей в атомной энергетике.

Известен уровнемер по патенту РФ №2252397. Этот уровнемер содержит обмотку возбуждения, питаемую переменным током, и измерительную обмотку, сигнал которой изменяется пропорционально величине контролируемого уровня. Обе обмотки размещаются в защитном чехле, погруженном в контролируемую среду. В этом же чехле выше измерительной обмотки закреплена компенсационная обмотка, служащая для компенсации температурной погрешности сигнала измерительной обмотки.

Указанный уровнемер имеет удовлетворительные метрологические характеристики при стационарном температурном режиме работы емкости с контролируемой средой и стабильной во времени электропроводностью жидкого металла, что не всегда обеспечивается при работе реакторной установки. Кроме того, наличие дополнительной компенсационной обмотки увеличивает высоту датчика и может вызвать ложные показания уровнемера, если в аварийных ситуациях уровень в емкости поднимется выше рабочего диапазона и достигнет компенсационной обмотки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является индуктивный уровнемер по патенту РФ №2328704. Этот уровнемер содержит обмотку возбуждения, выполненную в виде ряда катушек, закрепленных в защитном чехле, погруженном в контролируемую среду, и измерительную обмотку, состоящую из ряда катушек, расположенных между катушками возбуждения. В этом уровнемере исключены недостатки предыдущего, он соответствует техническим требованиям, предъявляемым к большинству уровнемеров реакторных установок, и будет использован на АЭС для контроля уровня в емкостях с жидким металлом, где по регламенту эксплуатации допускается извлечение чувствительного элемента из защитного чехла для периодической поверки уровнемера или разрешена расчетная методика поверки на основе анализа величины сигналов всех измерительных катушек. Однако для контроля уровня теплоносителя в баке реактора предъявляются особые требования - периодическая поверка соответствующего уровнемера должна производиться без извлечения уровнемера из защитного чехла (так называемая бездемонтажная поверка). Это связано с конструктивными особенностями размещения уровнемера под биологической защитой на крышке реактора и высокой активацией материалов датчика в нейтронных и гамма-потоках над активной зоной реактора. В силу особых требований к надежности контроля уровня в баке реактора расчетная методика поверки этого уровнемера также считается недостаточно точной. Необходима прямая проверка точности показаний уровнемера без демонтажа датчика, т.е. этот уровнемер должен содержать в своем составе все необходимые элементы для периодической поверки.

Предлагается уровнемер, обеспечивающий выполнение всех вышеперечисленных требований. Конструкция предложенного устройства схематично представлена на рис.1, где приняты следующие обозначения.

1. Контролируемая среда - жидкий металл.

2. Защитный чехол.

3. Катушки обмотки возбуждения.

4. Катушки измерительной обмотки.

5. Полый трубчатый канал.

6. Чувствительный элемент подвижного зонда (детектора уровня).

7. Штанга.

8. Электрический разъем.

9. Узел фиксации.

H - уровень контролируемой среды.

h - высота расположения чувствительного элемента.

Uвых - выходное напряжение чувствительного элемента.

Работа предложенного устройства происходит следующим образом.

В штатном режиме эксплуатации работа уровнемера осуществляется аналогично уровнемеру по патенту РФ №2328704 - на катушки обмотки возбуждения 3 подается переменное напряжение от генератора, возбуждаемое этими катушками электромагнитное поле наводит в катушках измерительной обмотки 4 переменное напряжение, величина которого зависит от наличия или отсутствия жидкого металла 1 в зоне расположения соответствующей соседней пары катушек 3 и 4. При «затоплении» измерительной катушки 4 ее сигнал уменьшается в 4÷10 раз по сравнению с сигналом «сухой» катушки 4. Если уровень контролируемой среды Н соответствует частичному «затоплению» катушки 4, степень ослабления ее выходного сигнала будет принимать промежуточное значение, зависящее от глубины «погружения» пары катушек 3 и 4 в жидкий металл. По количеству полностью «затопленных» катушек измерительной обмотки 4 и степени «затопления» пары катушек 3 и 4, находящихся в зоне уровня контролируемой среды 1, измерительная схема уровнемера вычисляет величину уровня Н.

В штатном режиме эксплуатации подвижный индикатор уровня выключен и в режиме измерения текущей величины уровня Н не участвует. В режиме поверки уровнемера, которая обычно производится во время плановой остановки реактора, каждой поверяемой величине уровня Н предшествует его измерение, аналогичное ранее описанному при работе в штатном режиме. После этого выключается питание катушек обмотки возбуждения 3 и включается питание подвижного индикатора уровня. Подвижный индикатор уровня представляет собой штангу 7, на нижнем конце которой закреплен чувствительный элемент 6 в виде группы индуктивно связанных между собой катушек, а на верхнем конце штанги 7 установлен электрический разъем 8, к которому подключены выводы чувствительного элемента 6, проложенные внутри штанги 7. Для фиксации штанги 7 в любом из положений ее диапазона перемещений и контроля ее положения над защитным чехлом 2 уровнемера расположен узел фиксации 9, который может быть выполнен, например, в виде винтового прижима штанги 7 к направляющему каналу узла фиксации 9. По высоте штанги нанесена разметка, соответствующая высоте расположения ее чувствительного элемента 6 над дном защитного чехла 6. Перемещение штанги 7 с чувствительным элементом 6 производится внутри полого трубчатого канала 5, неподвижно закрепленного внутри защитного чехла 2. Чувствительный элемент 6 подвижного индикатора представляет собой пару рядом расположенных индуктивных катушек, включенных в плечи индуктивного моста, или дифференциальный трансформатор, содержащий обмотку возбуждения и расположенные вплотную к ней две одинаковые встречно включенные измерительные обмотки, при этом обмотка возбуждения подключается к отдельному генератору переменного напряжения, и измерительные обмотки - к измерителю напряжения. И в первом, и во втором варианте исполнения чувствительного элемента 6 его сигнал при перемещении относительно уровня контролируемой среды Н будет иметь вид, представленный на рис.1. Если чувствительный элемент 6 полностью погружен в жидкий металл 1 или находится выше зеркала металла его выходное напряжение Uвых равно или близко к нулю в силу баланса индуктивного моста или равенства сигналов симметрично расположенных встречно включенных измерительных обмоток. Если же уровень Н среды 1 находятся в зоне индуктивных катушек чувствительного элемента 6, их электрическая симметрия нарушается и возрастает, причем его максимальное значение будет иметь место, когда нижняя катушка находится под зеркалом уровня контролируемой среды Н, а верхняя катушка - над зеркалом этого уровня. Таким образом, операция поверки уровнемера заключается в сравнении его показаний с величиной уровня контролируемой среды Н, определенной подвижным индикатором уровня. Для точного определения действительной величины уровня контролируемой среды Н перемещают подвижный индикатор уровня из нижнего положения вверх, плавно увеличивая высоту h расположения его чувствительного элемента. В момент равенства h и Н выходное напряжение чувствительного элемента Uвых примет максимальное значение, соответствующая этому напряжению высота расположения чувствительного элемента h будет соответствовать действительной величине уровня контролируемой среды Н. Для более точного определения этого уровня операцию перемещения индикатора вверх и вниз повторяют несколько раз и вычисляют среднее значение уровня. При необходимости операцию сравнения показаний уровнемера и подвижного зонда по указанной методике проводят при различных положениях уровня контролируемой среды H.

Рабочие частоты уровнемера, работающего в штатном режиме, и подвижного индикатора уровня различны. Частота питающего напряжения чувствительного элемента 6 индикатора должна быть ниже, чем частота питающего напряжения катушек обмотки возбуждения 3 уровнемера. Это связано с необходимостью обеспечить прохождение электромагнитного поля чувствительного элемента 6 к измеряемой среде 1 через конструктивные элементы, ослабляющие это поле: полый трубчатый канал 5, катушки обмотки возбуждения 3 или катушки измерительной обмотки 4, защитный чехол 2. Оптимальными для работы уровнемера в штатном режиме являются частоты 1÷2 кГц, а для подвижного индикатора уровня 100÷200 Гц.

Использование предложенного устройства для контроля уровня жидкого металла в самых ответственных объектах реакторных установок - баках реакторов, баках главных циркуляционных насосов I контура - позволит обеспечить требуемые метрологические характеристики, надежность работы и длительный ресурс эксплуатации уровнемеров в жестких температурных и радиационных условиях их эксплуатации

1. Индуктивный уровнемер, содержащий обмотку возбуждения и измерительную обмотку, заключенные в защитный чехол, погруженный в контролируемую среду, отличающийся тем, что он снабжен полым трубчатым каналом, закрепленным внутри защитного чехла, и подвижным индикатором уровня, перемещаемым внутри полого трубчатого канала.

2. Индуктивный уровнемер по п.1, отличающийся тем, что подвижный индикатор уровня выполнен в виде штанги, на одном из концов которой закреплен чувствительный элемент, состоящий из группы индуктивно связанных катушек, на другом конце штанги за пределами защитного чехла установлен электрический разъем, к которому подключены выводы катушек чувствительного элемента, а над защитным чехлом установлен узел фиксации штанги в заданном положении диапазона ее перемещений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям уровня путем измерения емкости конденсаторов, и предназначено для измерения температуры и уровня продукта, заполняющего хранилище.

Способ относится к конструированию и изготовлению контрольно-измерительной техники и может быть применен относительно проектируемых емкостных датчиков с металлическими коаксиально расположенными трубчатыми электродами для работы в диэлектрических жидкостях.

Изобретение относится к датчику (1) для измерения уровня поверхности металла в жидкой фазе для установки непрерывной разливки, содержащей кристаллизатор, имеющий верхнюю сторону (3), куда выходит отверстие (4), в которое втекает жидкий металл, характеризующемуся тем, что этот датчик содержит: катушку возбуждения (7) с воздушным сердечником, ориентированную перпендикулярно к верхней стороне (3) кристаллизатора и питаемую током для создания магнитного поля, силовые линии которого распространяются вдоль верхних силовых линий (14), которые отходят от кристаллизатора, и вдоль нижних силовых линий (15), которые перекрывают верхнюю сторону кристаллизатора и поверхность расплавленного металла, - нижнюю приемную катушку (8) с воздушным сердечником, параллельную катушке возбуждения, в которой генерируется наведенное напряжение в результате действия нижних силовых линий (15), изменяющихся при изменении уровня поверхности расплавленного металла, и верхнюю приемную катушку (9) с воздушным сердечником, параллельную катушке возбуждения (8), наложенную непосредственно на нижнюю приемную катушку (8) и имеющую одинаковые с ней геометрию и характеристики, в которой генерируется наведенное напряжение в результате действия верхних силовых линий (14), которые, по существу, не претерпевают возмущений, обусловленных поверхностью расплавленного металла.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения массы сжиженного углеводородного газа, содержащегося в резервуаре.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к измерению электрических параметров двухполюсников, используемых в системах измерения уровня заправки ракетно-космической техники.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к измерению электрических параметров двухполюсников, используемых в системах измерения уровня заправки ракетно-космической техники.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам и средствам для измерения уровня и массы жидкостей в резервуарах, и может найти применение, в частности, в устройствах для измерения запаса топлива в баках транспортных средств и уровня жидких продуктов, наполняемых в танкеры при волнениях на море.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к системам измерения уровня заправки ракетно-космической техники. .

Изобретение относится к области контроля уровня электропроводных сред, преимущественно жидкометаллических теплоносителей реакторных установок атомных станций. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Технический результат, достигаемый от осуществления изобретения - расширение области применения при одновременном увеличении точности измерения уровня и упрощении конструкции. Устройство содержит электрически соединенные между собой самовозбуждающийся кварцевый генератор импульсных колебаний высокой частоты на транзисторе, измерительную схему, содержащую предварительный усилитель на транзисторе, усилитель на транзисторе, емкостные электроды, включенные в измерительную схему, диоды, измерительный прибор, источник питания, диодный стабилизатор напряжения. В качестве емкостных электродов использованы два медных электрода, выполненных из ленты, прутка, трубки или другого профиля. Устройство содержит усилитель постоянного тока, выполненный на составном транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель), а также диоды, включенные последовательно, при этом диоды включены в обратном направлении. Вывод одного диода соединен с выводом емкостного электрода, вывод второго диода «заземлен». Вывод одного емкостного электрода соединен с коллектором транзистора усилителя измерительной схемы, вывод второго емкостного электрода соединен с катодом первого диода и анодом второго диода, анод первого диода «заземлен», катод второго диода через переключатель и сопротивление соединен с базой составного транзистора эмиттерного повторителя, между эмиттером которого и «землей» включены последовательно сопротивление и диод в прямом направлении. Эмиттер составного транзистора эмиттерного повторителя через сопротивление соединен с выводом измерительного прибора, второй вывод которого «заземлен», коллектор составного транзистора эмиттерного повторителя соединен с источником питания. 1 ил.

Заявленное изобретение относится к емкостным датчикам, использующимся в качестве топливного датчика для определения количества топлива, оставшегося в топливном баке. Емкостный датчик (15) уровня содержит колоннообразный внутренний корпус (27) из диэлектрика; полый цилиндрический наружный корпус (23) из диэлектрика, размещенный снаружи окружности внутреннего корпуса (27) по всей его окружности и на расстоянии от него; внутренний электрод (29), прикрепленный к наружной круговой поверхности внутреннего корпуса (27); и наружный электрод (25), прикрепленный к внутренней круговой поверхности наружного корпуса (23). Предложенный емкостный датчик (15) уровня измеряет электроемкость между внутренним и внешним электродами (29, 25) и выявляет уровень топлива, находящегося между внутренним и внешним электродами (29, 25). Наружный корпус (23) снабжен группой наружных сквозных отверстий (31), позволяющих электрическому заряду перемещаться с его наружной круговой поверхности к наружному электроду (25). Технический результат - обеспечение подавления электризации при работе датчика при использовании в корпусе диэлектрика. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области контроля уровня жидкометаллических теплоносителей реакторных установок атомных станций и исследовательских стендов. Уровнемер содержит обмотку возбуждения, питаемую переменным током звуковой частоты, и измерительную обмотку, заключенные в герметичный защитный чехол, погружаемый в контролируемую среду. Обмотка возбуждения выполнена в виде двух продольных седлообразных катушек индуктивности, навитых на металлическом трубном каркасе протяженностью не менее диапазона измерения уровня. Измерительная обмотка выполнена одновитковой короткозамкнутой и является стенкой трубного каркаса, на котором расположены катушки возбуждения. На стенке каркаса с заданной дискретностью по высоте, равной абсолютной погрешности измерения, диаметрально-противоположно один к другому в промежутках между катушками возбуждения установлены электрически соединенные со стенкой трубного каркаса потенциальные электроды (токосъемники), образующие измерительные пары для вывода индуцированных полем возбуждения разностей потенциалов в стенке каркаса, являющихся мерой погружения уровнемера в жидкометаллический теплоноситель. Потенциальные электроды соединены с входом многоканального вторичного прибора. Технический результат: упрощение конструкции, повышение надежности работы и снижение стоимости изготовления уровнемера. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам измерения уровня электропроводных сред и может использоваться для контроля уровня жидкометаллических теплоносителей в атомной энергетике. Предложенный уровнемер содержит обмотку возбуждения, соединенную с генератором переменного тока постоянной частоты и измерительную обмотку, подключенную к дискретно-аналоговому вычислителю уровня. Обе обмотки выполнены в виде ряда соленоидов, изготовленных из многожильного кабеля и закрепленных внутри защитного чехла. Часть жил каждого соленоида образует обмотку возбуждения, а остальные - измерительную обмотку. В качестве многожильного кабеля может быть использован жаростойкий, термопарный или нагревательный кабель в стальной герметичной оболочке с минеральной изоляцией жил. По сравнению с известными уровнемерами жидких металлов предлагаемый уровнемер имеет более простую конструкцию при сохранении высоких метрологических характеристик и длительного ресурса работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении уровня диэлектрической жидкости в системах контроля и диагностики технических объектов, а также в системах измерения уровня заправки ракетно-космической техники компонентами топлива. В способе измерения уровня диэлектрического вещества используется емкостной датчик уровня и компенсационный конденсатор, на которые поочередно подают синусоидальные напряжения двух частот. На этих частотах измеряют токи емкостного датчика уровня и компенсационного конденсатора. По величине токов определяют приращение емкости датчика уровня и относительное значение уровня диэлектрической жидкости, заполняющей межэлектродное пространство датчика. Технический результат заключается в повышении точности измерения уровня диэлектрического вещества, повышение степени автоматизации процесса измерений и его технологичности за счет учета текущего значения относительной диэлектрической проницаемости контролируемого вещества, определяемого непосредственно в процессе измерений. 2 ил.

Раскрыт электростатический емкостный датчик уровня текучей среды, в котором герметичный вывод включает в себя металлическую пластинку и электропроводящие контактные штырьки, вставленные сквозь металлическую пластинку так, чтобы они были герметично изолированы и закреплены, а также два электрода с электроизолирующими разделителями, фиксирующие взаимное расположение между электродами. Указанный датчик содержит, по меньшей мере, один соединительный вывод, посредством которого электроды неподвижно соединены с электропроводящими контактными штырьками, выполненный с возможностью быть деформируемым более слабой силой, чем сила, которая вызывает деформацию упомянутого электрода. При этом в результате деформации соединительного вывода механическое напряжение, действующее на электроды, рассредоточено и/или демпфировано и, таким образом, может быть предотвращена деформация электродов. Представленный датчик прост по конструкции, легок в изготовлении и использовании. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство для мониторинга расхода топлива и режима движения транспортного средства относится к дистанционной контрольно-измерительной технике, устройство предназначено для измерения уровня диэлектрических жидкостей, находящихся в баках, резервуарах, иных емкостях, в том числе в топливных баках транспортных средств, и автоматической, в реальном масштабе времени передаче на диспетчерский пульт информации о степени наполненности емкости и месте ее нахождения. Устройство включает в себя емкостные чувствительные элементы в виде коаксиально выполненных трубчатых электродов, соединенных с корпусом, плату электронного генератора, соединенную с элементами и размещенную внутри корпуса, провод выходного сигнала, новым является то, что сигнал генератора подается на микроконтроллер, который соединен с акселерометром, портом ввода-вывода, модемом, блоком хранения информации, приемником спутниковой связи, включающим усилитель и антенну, а модем соединен с антенной сотовой связи и картой хранения информации, провод представляет собой двунаправленную пару, а корпус выполнен из пластика. В моноблочном исполнении устройства данные об уровне топлива, остановках, стоянках транспортного средства, переданные на сервер, позволяют автоматически, в реальном масштабе времени производить их эффективную обработку и получать достоверную информацию о расходе, местах заправок, возможных сливах топлива, а также о маршруте и режиме движения транспортного средства при фискальном архивировании всех данных. Компактность и моноблочность выполнения устройства снижает его себестоимость и повышает эксплуатационную надежность. 3 ил.
Наверх