Индукционный расходомер жидкого металла

Индукционный расходомер относится к электромагнитным устройствам для измерения жидких металлов по степени деформации магнитного поля в канале трубы. Индукционный расходомер жидкого металла, основанный на измерении степени деформации магнитного поля в канале, обусловленной движением жидкого металла, содержит первичный преобразователь и измерительное устройство, причем первичный преобразователь имеет трубу, индуктор, создающий магнитное поле в канале трубы, две встречно включенные индикаторные катушки, воспринимающие деформацию эпюры магнитного поля, и, по крайней мере, две силовые катушки, производящие обратную деформацию эпюры магнитного поля. Первичный преобразователь имеет два электрода, приваренных к наружной поверхности трубы, расположенных диаметрально противоположно по линии перпендикулярной оси канала и направлению магнитного поля, и подсоединенных ко входу измерительного устройства, причем разность потенциалов между электродами, измеряемая измерительным устройством, служит мерой расхода жидкого металла. Технический результат - повышение точности измерения расхода жидкого металла.

 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к расходомерам, предназначенным для измерения расхода жидких металлов.

Известны электромагнитные расходомеры жидких металлов, принцип действия которых основан на законе электромагнитной индукции [1]. Электромагнитный расходомер имеет трубу из нержавеющей стали без изоляционного покрытия внутренней поверхности, два электрода, приваренных к наружной поверхности стенки трубы, и индуктор, создающий магнитное поле в рабочей зоне канала трубы. Индуктор может состоять из магнитопровода и питаемых электрическим током двух индукционных катушек, расположенных на трубе. Кроме того, расходомер имеет измерительное устройство, которое обеспечивает питание индукционных катушек и измерение сигнала, воспринимаемого электродами.

Для измерения расхода жидких металлов в трубах большого диаметра применяют также индуктор, состоящий из магнитопровода, выполненного в виде полого цилиндра, и двух бескаркасных индукционных катушек [2]. К внешней поверхности трубы по линии, перпендикулярной оси канала и линии, соединяющей центры индукционных катушек, диаметрально противоположно приварены два электрода.

Недостатком этих расходомеров является нелинейная зависимость показаний от расхода жидкого металла. Кроме того, имеется зависимость сигнала от изменения электропроводности жидкого металла, вызванная, например, изменением температуры. Эти эффекты вызваны циркуляционными токами в жидком металле, которые при больших расходах образуют вторичные магнитные поля, деформирующие исходную эпюру магнитного поля, создаваемую индуктором в канале трубы. Причем если на входе по движению потока они ослабляют исходное магнитное поле, то на выходе усиливают его в той же мере. В результате сложения исходного и вторичного магнитных полей, результирующая эпюра магнитного поля не изменила своего интегрального значения, однако оказывается смещенной по направлению движения жидкого металла с деформированными краями фронтов. Величина деформации эпюры магнитного поля характеризуется критерием магнитогидродинамического подобия - магнитным числом Рейнольдса (Rem).

где D - диаметр канала, v - скорость потока, σ - электропроводность измеряемой среды, μ - магнитная проницаемость жидкого металла. Деформация эпюры магнитного поля, по меньшей мере, зависит от двух параметров, которые могут широко изменяться при эксплуатации расходомера: от изменения скорости потока v и от температуры, которая существенно изменяет электропроводность σ жидкого металла. Если магнитное число Рейнольдса достигает значений, больших единицы (Rem>1), то эпюра магнитного поля в канале расходомера претерпевает заметную деформацию, вызываемую индуцированными циркуляционными токами в измеряемой среде. Поскольку магнитное число Рейнольдса зависит от скорости потока v, то искажение эпюры магнитного поля отсутствует при малых расходах и постепенно возрастает с увеличением расхода. Таким образом, возникает нелинейная зависимость показаний от расхода. Магнитное число Рейнольдса зависит и от электропроводности жидкого металла, а следовательно, и от его температуры. Зависимость характеристики расходомеров от магнитного числа Рейнольдса - это большой недостаток приборов.

Наиболее близким прототипом предлагаемого изобретения является индукционный расходомер, описанный в [3].

Расходомер состоит из первичного преобразователя и измерительного устройства. В отличие от описанных выше электромагнитных расходомеров этот расходомер не имеет электродов. Первичный преобразователь расходомера имеет трубу, индуктор, создающий магнитное поле в канале трубы, и содержит, по крайней мере, две включенные встречно индикаторные катушки, воспринимающие искажение магнитного поля, и две силовые катушки, производящие обратную деформацию эпюры магнитного поля. Ток, пропускаемый через силовые катушки, устанавливается такой величины, при которой обратная деформация магнитного поля доводится до нулевого сигнала на индикаторных катушках. При этом мерой расхода служит ток, протекающий через силовые катушки.

Индукционный расходомер основан на измерении степени деформации магнитного поля в канале, обусловленной движением жидкого металла.

Согласно выражению (1) деформация эпюры магнитного поля зависит не только от скорости потока v, но и электропроводности измеряемой среды σ. Следовательно, показания рассматриваемого расходомера зависят от изменения температуры жидкого металла, от которой зависит его электропроводность. Это свойство является существенным недостатком расходомера [3].

Предлагаемый индукционный расходомер жидких металлов отличается от прототипа [3] тем, что в первичном преобразователе имеется два электрода, приваренных к наружной поверхности трубы. Электроды расположены диаметрально противоположно на линии, перпендикулярной оси канала и направлению магнитного поля. Электроды подсоединены ко входу измерительного устройства.

Ограничительными признаками изобретения являются наличие измерительного устройства и первичного преобразователя, который имеет трубу, индуктор, создающий магнитное поле, две встречно включенные индикаторные катушки, воспринимающие деформацию эпюры магнитного поля, и, по крайней мере, две силовые катушки, производящие обратную деформацию эпюры магнитного поля.

Мерой расхода служит разность потенциалов между электродами, обрабатываемая измерительным устройством.

При любом практически возможном расходе после восстановления эпюры магнитного поля в исходное состояние разность потенциалов между электродами становится линейно пропорциональной скорости и расходу жидкого металла и не зависит от изменения электропроводности жидкого металла. Следовательно, изменение температуры не проявляется на показаниях расходомера. Это можно пояснить следующим образом. Допустим, при некотором постоянном расходе происходит изменение электропроводности жидкого металла, например, за счет изменения температуры. Соответственно изменится величина Rem и изменится деформация эпюры магнитного поля в канале расходомера. Изменение деформации эпюры магнитного поля вызовет соответствующее изменение сигнала индикаторных катушек и тока в силовых катушках, при котором сигнал в индикаторных катушках доводится до нулевого значения. Эпюра магнитного поля в канале расходомера восстановится, примет прежнюю, исходную форму. Разность потенциалов между электродами, вызванная расходом жидкого металла, остается прежней величины.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в повышении точности измерения расхода жидкого металла.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Кремлевский П.П. Измерение расхода многофазных потоков. Издательство «Машиностроение», Ленинград, 1982 г., 214 с.

2. Патент RU №2527134, Бюл. №11, 2014 г.

3. Авторское свидетельство СССР №173441, Бюл. №15, 1965 г.

Индукционный расходомер жидкого металла, основанный на измерении степени деформации магнитного поля в канале, обусловленной движением жидкого металла, содержащий первичный преобразователь и измерительное устройство, причем первичный преобразователь имеет трубу, индуктор, создающий магнитное поле в канале трубы, две встречно включенные индикаторные катушки, воспринимающие деформацию эпюры магнитного поля, и, по крайней мере, две силовые катушки, производящие обратную деформацию эпюры магнитного поля, отличающийся тем, что первичный преобразователь имеет два электрода, приваренных к наружной поверхности трубы, расположенных диаметрально противоположно по линии, перпендикулярной оси канала и направлению магнитного поля, и подсоединенных ко входу измерительного устройства, причем разность потенциалов между электродами, измеряемая измерительным устройством, служит мерой расхода жидкого металла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам и устройствам для определения расхода потока и/или фазного элемента различных компонентов в потоке многофазного флюида. Датчик многофазного расходомера задействуется для определения физической характеристики, относящейся к потоку многофазного флюида в канале многофазного расходомера.

Способ контроля измерения расхода текучих сред электромагнитным расходомером относится к области измерительной техники и может быть использован, в частности, для измерения электропроводящих текучих сред в трубопроводах, а также в счетчиках воды и других жидкостей.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к электромагнитным устройствам для измерения расхода (расходомерам) электропроводящих сред. Способ контроля измерений расхода текучих сред заключается в том, что дополнительно к измерению величины расхода жидкости измеряют время переходного процесса при включении или выключении тока в индукторе и по этому времени судят о исправности расходомера и об отсутствии внешних помех, влияющих на точность измерений.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к области измерения расхода электромагнитным методом, и может быть использовано для измерения расхода воды в больших водоводах прямоугольной формы, применяемых на ГЭС.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к измерению расхода жидкости электромагнитным расходомером. Устройство относится к измерительным устройствам электромагнитных расходомеров и содержит электрически соединенные между собой блок питания, коммутатор питания катушек первичного преобразователя расхода, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), микроконтроллер и интерфейс внешней связи и выдачи результатов измерений, и может быть использовано для измерения расхода токопроводящей жидкости.

Описана сборка расходомерного трубопровода для магнитного расходомера (150). Сборка расходомерного трубопровода включает в себя расходомерный трубопровод (156), выполненный с возможностью приема потока технологической текучей среды через него.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах учета количества теплоты, переносимой электропроводящими жидкостями, их объема и массы, а также контроля и регулирования объемного и массового расхода.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах учета количества теплоты, переносимой электропроводящими жидкостями, их объема и массы, а также контроля и регулирования объемного и массового расхода.

Изобретение относится к измерению расхода с помощью магнитных расходомеров. Магнитный расходомер (102) для измерения расхода рабочей текучей среды включает в себя расходомерную трубу (108), выполненную с возможностью принимать поток рабочей текучей среды.

Изобретение относится к магнитно-индуктивному расходомеру, в частности, для использования в условиях высокого давления при давлении среды свыше 51 бар, также к способу монтажа системы крепления электрода.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения расхода электропроводящих жидких сред с помощью электромагнитного расходомера с погружными датчиками локальной скорости. В устройство введены формирователь тока, датчик тока на основе опорного прецизионного резистора и пассивного фильтра на чип-резисторах, кнопочная четырехклавишная клавиатура. Способ определения расхода в трубопроводах больших диаметров ≥300 мм заключается в измерениях локальной скорости потока контролируемой жидкости в трех точках, которые размещены на фиксированной глубине погружения, путем возбуждения знакопеременного магнитного поля, формирования информационного сигнала по измеренной величине ЭДС, определения значения локальной и средней скорости и значения объемного расхода. Предлагаемое устройство и способ позволяют повысить точность, стабильность, а также расширить динамический диапазон измерения расхода жидкости в трубопроводах больших диаметров за счет способа обработки информационных сигналов при помощи метода формирования информационного разностного сигнала. Для защиты устройства от внешних электромагнитных помех, внутренних синфазных помех и земляных токов общая шина питания устройства изолирована от местного защитного заземления. Для повышения точности измерений локальной скорости контролируемого потока жидкости и снижения себестоимости используют простой метод статистической обработки, который может быть реализован в недорогом микропроцессоре, использованном в заявляемом устройстве. Например, метод усреднения с исключением выбросов, по которому отбрасывают максимальное и минимальное значение оцифрованного информационного сигнала, оставшиеся n-2 значения данного сигнала усредняют, при этом полученное после усреднения значение оцифрованного информационного сигнала запоминают в оперативной памяти устройства и используют в дальнейших вычислениях. Технический результат - повышение точности измерения расхода электропроводящей жидкости, сбережение электрической энергии и расширение области применения. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Предлагается узел (10) расходомерной трубы для магнитного расходомера. Узел (10) расходомерной трубы содержит трубу (12), проходящую от первого монтажного фланца (14) до второго монтажного фланца (16). Каждый из первого и второго монтажных фланцев (14, 16) имеет поверхность (15, 17), обращенную к фланцу трубопровода, для крепления к соответствующему фланцу трубопровода. Камера (42) катушки расположена снаружи трубы (12) между первым и вторым монтажными фланцами (14, 16). Камера (42) катушки имеет по меньшей мере одну катушку (40), расположенную внутри камеры и выполненную с возможностью генерировать магнитное поле внутри трубы (12). Модуль (22) гильзы/электрода расположен внутри трубы (12) и имеет неэлектропроводную гильзу, по меньшей мере один электрод (50, 51) и по меньшей мере один проводник (76, 78) электрода. Неэлектропроводная гильза проходит от первого монтажного фланца (14) до второго монтажного фланца (16). По меньшей мере один электрод (50, 51) расположен в неэлектропроводной гильзе для взаимодействия с электропроводной технологической текучей средой. Проводник (76, 78) электрода проходит от по меньшей мере одного электрода (50 51) до соединительного вывода (24), расположенного рядом с обращенной к трубопроводу поверхностью фланца одного из первого и второго монтажных фланцев (14, 16). Модуль (22) гильзы/электрода выполнен с возможностью позиционирования в трубе (12). Технический результат – возможность замены узла гильзы/электрода без привлечения электрика, что приводит к сокращению простоев. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 8 ил.

Индукционный расходомер относится к электромагнитным устройствам для измерения жидких металлов по степени деформации магнитного поля в канале трубы. Индукционный расходомер жидкого металла, основанный на измерении степени деформации магнитного поля в канале, обусловленной движением жидкого металла, содержит первичный преобразователь и измерительное устройство, причем первичный преобразователь имеет трубу, индуктор, создающий магнитное поле в канале трубы, две встречно включенные индикаторные катушки, воспринимающие деформацию эпюры магнитного поля, и, по крайней мере, две силовые катушки, производящие обратную деформацию эпюры магнитного поля. Первичный преобразователь имеет два электрода, приваренных к наружной поверхности трубы, расположенных диаметрально противоположно по линии перпендикулярной оси канала и направлению магнитного поля, и подсоединенных ко входу измерительного устройства, причем разность потенциалов между электродами, измеряемая измерительным устройством, служит мерой расхода жидкого металла. Технический результат - повышение точности измерения расхода жидкого металла.

Наверх