Электромагнитный способ измерения расхода жидкого металла

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. Электромагнитный способ измерения расхода жидких металлов в трубе заключается в создании низкочастотного импульсного биполярного магнитного поля в канале трубы; в преобразовании движущимся потоком жидкости на основе закона Фарадея этого магнитного поля в электрический сигнал между двумя электродами, приваренными к внешней поверхности трубы, и вычислении величины расхода, при этом на трубе имеются две встречно включенные индуктивные катушки, воспринимающие деформацию эпюры магнитного поля, вызванную МГД-эффектом, характеризуемым магнитным числом Рейнольдса, производится измерение деформации магнитного поля и внесение поправки, устраняющей влияние деформации магнитного поля на результат измерения расхода жидкого металла. Технический результат – повышение точности измерения расхода жидких металлов. 2 ил.

 

Предлагаемое 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 Фарадея, согласно которому в жидкости, пересекающей магнитное поле, индуктируется ЭДС, пропорциональная скорости движения жидкости.

Известен способ измерения расхода жидкого металла, протекающего в магнитном поле через стальную немагнитную трубу [1, 2].

Способ состоит в определении расхода жидкого металла по разности потенциалов между двумя электродами, приваренными к наружной поверхности трубы в точках, диаметрально противоположно расположенных по линии, перпендикулярной направлению магнитного поля. В расходомере [2] применен электромагнит, питаемый импульсным низкочастотным биполярным стабильным током.

Недостатком способа является нелинейность зависимости показаний от объемного расхода жидкого металла при больших скоростях и расходах. Нелинейность характеристики расходомера вызвана циркуляционными токами в жидком металле, которые при больших скоростях образуют вторичные магнитные поля, искажающие магнитное поле возбуждения, создаваемое индуктором. Это явление называется магнитогидродинамическим (МГД) эффектом, который характеризуется магнитным числом Рейнольдса (Rem):

Rem=Rvσμ,

где R - радиус канала - характерный линейный размер, v - скорость потока, σ - электропроводность измеряемой среды, μ - магнитная проницаемость измеряемой среды. Если магнитное число Рейнольдса достигает значений, больших единицы (Rem>1), то магнитное поле в канале расходомера претерпевает заметные изменения, вызываемые индуцированными циркуляционными токами в измеряемой среде, которые снижают чувствительность расходомера к расходу. Поскольку магнитное число Рейнольдса зависит от скорости потока, то деформация эпюры магнитного поля индуктора отсутствует при малых расходах и постепенно возрастает с увеличением расхода, таким образом, возникает нелинейная зависимость показаний от расхода.

Предлагаемое изобретение устраняет этот недостаток.

При применении предлагаемого способа предусмотрено измерение деформации эпюры магнитного поля индуктора, вызванного МГД-эффектом, характеризуемым магнитным числом Рейнольдса, и введение поправки в результат измерения расхода, устраняющей влияние деформации магнитного поля на показания расходомера.

Измерение деформации магнитного поля выполняется с помощью двух одинаковых индуктивных катушек, расположенных на трубе симметрично относительно оси индуктора и включенных встречно. При биполярном импульсном магнитном поле индуктора, в момент переключения полярности магнитного поля, в каждой катушке индуцируется сигнал, пропорциональный магнитному полю, пронизывающему катушку.

Когда отсутствует движение жидкого металла в трубе и, следовательно, эпюра магнитного поля симметрична относительно оси индуктора, суммарный сигнал катушек равен нулю.

При движении жидкого металла со скоростью, при которой заметно проявляется МГД-эффект, возникает деформация эпюры магнитного поля индуктора, заключающаяся в нарушении симметрии эпюры магнитного поля относительно оси индуктора. В индуктивных катушках индуцируются сигналы различного уровня, причем их суммарный сигнал характеризует деформацию эпюры магнитного поля индуктора. Сигнал катушек измеряется и используется для устранения влияния МГД-эффекта, характеризуемого магнитным числом Рейнольдса, на результат измерения расхода.

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

На рис. 1 приняты следующие обозначения: 1 - труба, по которой течет жидкий металл со скоростью ν, B - магнитное поле индуктора, проникающее сквозь трубу и жидкий металл, U - суммарный сигнал индуктивных катушек, 2 - индуктивные катушки, предназначенные для измерения деформации эпюры магнитного поля индуктора; индуктивные катушки, одинаковые по конструкции, расположены вдоль образующей трубы в зоне магнитного поля индуктора на равном расстоянии от оси симметрии магнитного поля 3 и включены встречно между собой, 4 - ось трубы, 5 - линия, вдоль которой расположены электроды.

На рис. 2 изображены временные диаграммы: верхняя - изменение во времени t индукции магнитного поля B в индуктивной катушке, нижняя диаграмма - изменение суммарного сигнала U во времени t, возникающего при деформации эпюры магнитного поля в индуктивных катушках.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В трубе, по которой протекает жидкий металл, создается биполярное импульсное низкочастотное магнитное поле, соответствующее временной диаграмме, изображенной на рис. 2. В индуктивных катушках 2, расположенных на трубе, в моменты переключения магнитного поля возникают импульсы, пропорциональные магнитному полю, пронизывающему катушку. Сигнал между электродами измеряется способом, применяемым в [2]. Суммарный сигнал индуктивных катушек, пропорциональный деформации магнитного поля, вызванной МГД-эффектом, измеряется с учетом переключения полярности входной цепи с частотой пульсаций магнитного поля индуктора. По результатам измерения деформации магнитного поля и сигнала между электродами вычисляется расход жидкого металла.

Применение предлагаемого изобретения повышает точность измерения расхода жидких металлов.

Источники информации

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

2. Вельт И.Д., Михайлова Ю.В. Новое поколение электромагнитных расходомеров жидких металлов, Приборы, №6, 2012, стр. 6.

Электромагнитный способ измерения расхода жидких металлов в трубе, заключающийся в создании низкочастотного импульсного биполярного магнитного поля в канале трубы; в преобразовании движущимся потоком жидкости на основе закона Фарадея этого магнитного поля в электрический сигнал между двумя электродами, приваренными к внешней поверхности трубы, и вычислении величины расхода, отличающийся тем, что на трубе имеются две встречно включенные индуктивные катушки, воспринимающие деформацию эпюры магнитного поля, вызванную МГД-эффектом, характеризуемым магнитным числом Рейнольдса, производится измерение деформации магнитного поля и внесение поправки, устраняющей влияние деформации магнитного поля на результат измерения расхода жидкого металла.



 

Похожие патенты:

Заявленная группа изобретений относится к способам и устройству для сварки, используемым при сваривании. Конкретнее, изобретение относится к изготовлению расходомеров, которые измеряют параметры, относящиеся к потоку жидкости или газа.

Предложен способ определения качества топлива, используя двигательную систему 200, содержащую двигатель 208, сконфигурированный для потребления топлива, имеющий по меньшей мере два расходомера 214, 216.

Изобретение относится к электромагнитным расходомерам. Электромагнитный расходомер (12) для измерения потока технологической текучей среды включает в себя корпус (40) измерителя, имеющий сформированное в нем отверстие.

Изобретение относится к метрологии, в частности к расходомерам. Устройство содержит канал, заполненный жидкой средой, и преобразователи сигнала для приема звуковых волн, сгенерированных текущей средой.

Предоставляются устройство и способ для создания цифровых последовательных частотных выходных сигналов в расходомере Кориолиса. Способ генерирования частотного выходного сигнала на микроконтроллере содержит: инициализацию входного тактового сигнала, имеющего предварительно заданный период; вычисление параметра на основании предварительно заданного периода; вычисление желаемой частоты на основании параметра и предварительно заданного масштабирования расход-частота; вычисление множества дробных импульсов, каждый дробный импульс из множества дробных импульсов вычисляется на основании желаемой частоты, предварительно заданного периода входного тактового сигнала и значения предыдущего дробного импульса; и вывод желаемой частоты посредством переключения выходного состояния, когда вычисленный дробный импульс больше или равен половине периода выходного импульса.
Предоставляется способ управления системой, сконфигурированной для потребления флюида, такого как топливо двигателя, имеющей по меньшей мере два расходомера. Способ включает в себя этап рециркуляции флюида в замкнутом контуре, имеющем расходомер со стороны питания и расходомер со стороны возврата, так, что, по существу, флюид не потребляется.

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).

Изобретение относится к расходомеру для жидкой или газовой среды. Расходомер (23) для жидкой и газовой среды (3) содержит корпус (24) и измерительный вкладыш (25), который вставлен в упомянутый корпус (24).

Изобретение относится к управлению технологическим процессом. Полевое устройство для мониторинга технологического параметра текучей среды промышленного процесса содержит технологический компонент, который представляет относительное движение в зависимости от технологического параметра, устройство захвата изображения, которое изменяется вследствие относительного движения технологического компонента, и процессор обработки изображения, соединенный с устройством захвата изображения.

Изобретение относится к вибрационным измерителям и, в частности, к способам и устройствам для определения асимметричного потока в многопоточных измерителях вибрации труб.

Изобретение относится к ядерно-магнитный расходомеру (1) для определения расхода текущей через измерительную трубу (2) среды, с устройством (4) создания магнитного поля, измерительным устройством (5) и антенным устройством (6) с антенной (7).

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к электромагнитным устройствам для измерения расхода трубопроводах больших диаметров, и может быть использовано в счетчиках воды и теплосчетчиках.

Изобретение относится к электромагнитным расходомерам. Электромагнитный расходомер (12) для измерения потока технологической текучей среды включает в себя корпус (40) измерителя, имеющий сформированное в нем отверстие.

Изобретение относится к электромагнитным расходомерам. Электромагнитный расходомер (12) для измерения потока технологической текучей среды включает в себя корпус (40) измерителя, имеющий сформированное в нем отверстие.

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).

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.

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.

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 устройствам и способам непосредственного измерения расхода в устье скважины. Устройства и способы проведения измерений с помощью расходомера в устье скважины по меньшей мере одной скважины, содержащий этапы, на которых: определяют долю вовлеченного газа по меньшей мере у одной скважины, причем доля вовлеченного газа основывается на количестве вовлеченного газа, превышающем определенную пороговую величину усиления возбуждения расходомера; выводят по меньшей мере одно показание на основе определенной доли вовлеченного газа и выводят соответствующий индикатор достоверности, коррелирующий по меньшей мере с одним показанием. Технический результат – повышение надежности и точности. 6 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

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. Электромагнитный способ измерения расхода жидких металлов в трубе заключается в создании низкочастотного импульсного биполярного магнитного поля в канале трубы; в преобразовании движущимся потоком жидкости на основе закона Фарадея этого магнитного поля в электрический сигнал между двумя электродами, приваренными к внешней поверхности трубы, и вычислении величины расхода, при этом на трубе имеются две встречно включенные индуктивные катушки, воспринимающие деформацию эпюры магнитного поля, вызванную МГД-эффектом, характеризуемым магнитным числом Рейнольдса, производится измерение деформации магнитного поля и внесение поправки, устраняющей влияние деформации магнитного поля на результат измерения расхода жидкого металла. Технический результат – повышение точности измерения расхода жидких металлов. 2 ил.

Наверх