Индукционный расходомер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 20Х1!.1970 (№ 1461241/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 11 IV.1972. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 16Л .1972

М. Кл. G Olf 1/00

Комитет по делан изобретений и открытий прн Совете Министров

СССР

УДК 681.12:538.52 (088.8) Авторы изобретения

Б. Д. )Кейгур, В. Э. Циркунов и P. К. Калнииь

Заявитель

Институт физики АН Латвийской ССР ."-" ° - : 1.тЯ

ИНДУКЦИОННЫИ РАСХОДОМEP

Изобретение относится к устройствам для измерения расхода электропроводящих сред бесконтактным способом. Расходомер может быть применен в устройствах для автоматизации технологических процессов в металлургической промышленности, определения и регулирования расхода в контурах с жидкометаллическими теплоносителями АЗС, жидкометаллических МГД-генераторах и т. п, Известны индукционные расходомеры, содержащие вторичный прибор и датчик в виде трубопровода кольцевого сечения и измерительной обмотки, помещенных в радиальном поле намагничивающей обмотки, пригодные для измерения р асхода высокотемпер а тур ных электропроводящих сред в трубах большого диаметра (свыше 100 мм).

Недостаток указанных устройств — невысокая точность вследствие зависимости их показаний от изменения проводимости контролируемой среды при различных температурах, требующая предварительной тарировки прибора на контуре. Создание градуировочных установок для жидкого металла для труб диаметром более 100 мм требует значительных капитальных затрат.

Предлагаемый индукционный расходомер отличается тем, что он дополнительно снабжен двумя приемными катушками, надетыми на трубопровод в радиальном поле намагничивающей обмотки симметрично по обе стороны от нее и соединенными встречно. Намагничивающая обмотка выполнена в виде удлиненного соленоида, в середине которого помещена измерительная обмотка, выводы последней, как и выводы приемных катушек, подключены ко вторичному прибору, выполненному в виде измерителя отношения э. д. с.

3То позволяет получить показания измери10 теля, не зависящие от изменения электропроводности контролируемой среды, причем устройство не нуждается в тарировке на жидкометаллическом контуре благодаря тому, что компоненты магнитного поля возбуждения

15 одинаковы по величине.

На фиг. 1 схематически показаны устройство и схема соединений расходомера, а фиг.2 иллюстрирует его работу.

Индукционный расходомер содержит вто20 ричный прибор 1 и датчик 2 в виде трубопровода 3 кольцевого сечения, помещенного в радиальном поле намагничивающей обмотки

4, измерительной обмотки 5 и двух приемных катушек б и 7. Катушки соединены встречно

25 и надеты на трубопровод симметрично по обе стороны от обмотки 4, причем последняя выполнена в виде удлиненного соленоида, в середине которого помещена измерительная оомотка 5, выводы которой, как и выводы при30 емных катушек подключены к прибору 1—

335546

3 измерителю отношения э, д.с. Все обмотки охвачены внешним магнитопроводом 8, замыкаемым внутри трубопровода 8 центральным стержнем 9 из ферромагнитного материала с достаточно высокой точкой Кюри. Для питания намагничивающей обмотки 4 служит источник переменного тока 10, к которому через шунт 11 подключен компенсатор 12 трансформаторной э.д.с., наведенной в измерительной обмотке 5.

Прибор 1 состоит из делительного устройства 13 и индикатора 14.

Работает устройство следующим образом.

Соленоид (обмотка 4) создает поток возбуждения Ф„который пронизывает кольцевой канал с движущимся в нем жидким металлом.

В металле возникает тангенциальная э. д. с., вызывающая кольцевой ток в канале расходомера. В зоне соленоида величина тока не зависит от скорости контролируемой среды, поскольку отсутствует радиальная составляющая магнитного поля возбуждения (Ф,). В области, где расположены приемные катушки б и

7, наведенный в жидком металле ток зависит от скорости и проводимости металла благодаря радиальной составляющей магнитного поля возбуждения. Величину каждой из компонент плотности тока можно определить, зная индукцию в стержне, Так как э. д. с. в металле е = — iацпГвст Е, (I) где: а — частота тока возбуждения;

P, — значение индукции в стержне 9 в зоне соленоида; гст — радиус ферромагнитного стержня, то плотность тока в жидком металле в зоне соленоида возбуждения г у = aw) — е "т. (2)

2r(В области приемных катушек б и 7 существенна лишь радиальная компонента поля с магнитной индукцией

g Ротст t<„ó

Гт!

) Тогда плотность тока т 30 rcT (4) с—

rt

Токи У; и 1; создают вторичные магнитные потоки Ф. и Ф (фиг. 2), пронизывающие приемные катушки б и 7 (Ф, ) и обмотку 5 (Ф. ). Эти потоки наводят э.д.с. в соответствующих катушках. Приемные катушки включены встречно, чтобы сигнал от скорости суммировался. Число их витков равно числу витков обмотки 5. Катушки имеют одинаковые радиусы.

Зо

4

При выполнении указанных условий отношение вторичных э,д.с., наведенных в приемных катушках, <вт (э) гт (5) свт(а) . о тст

Это означает, что при известных частоте тока питания и радиусе ферромагнитного стержня отношение э.д.с. зависит только от скорости электропроводящей среды.

Показания расходомера не зависят от изменения проводимости контролируемой среды.

Как следует из формулы (5), предварительная градуировка расходомера на жидкометаллическом контуре не нужна.

Если проводящая среда (жидкий металл) в кольцевом канале отсутствует, снимаемая с приемных катушек б и 7 э.д.с. в силу их встречного включения равна нулю.

В измерительной катушке 5 наводится прямая (трансформаторная) э.д. с., обусловленная пронизывающим ее переменным магнитным потоком Ф,. Эта э.д.с. при отсутствии в канале жидкого металла компенсируется с помощью компенсатора 12, питаемого от шунта 11, включенного в цепь последовательно с намагничивающим соленоидом 4.

Если канал заполнен неподвижным металлом, наводится лишь вихревая э.д.с. в измерительной обмотке 5, в то время как скоростная э.д.с. в приемных катушках б и 7 не наводится. С началом направленного движения жидкого металла в канале в обмотке 5 и в приемных катушках б и 7 наводится вихревая э.д.с. (обмотка 5) и скоростная э.д.с. (катушки б и 7). Вихревая и скоростная э.д.с. подаются на делительное устройство И, на выходе которого подключен индикатор 14, отградуированный (при известных частоте тока питания и радиусе ферромагнитного стержня) в единицах скорости (расхода).

Предмет изобретения

Индукционный расходомер, содержащий вторичный прибор и датчик в виде трубопровода кольцевого сечения и измерительной обмотки, помещенных в радиальном поле намагничивающей обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он дополнительно снабжен двумя приемными катушками, соединенными встречно и установленными на трубопроводе в радиальном поле намагничивающей обмотки симметрично по обе стороны от нее, в середине этой обмотки, выполненной в виде удлиненного соленоида помещена измерительная обмотка, а выводы последней и приемных катушек подключены ко вторичному прибору, выполненному в виде измерителя отношения электродвижущих сил, 335546

Фиг. 1

Составитель Н. Варнек

Техред T. Курнлко

Корректор Л. Орлова

Редактор Б. Федотов

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1173/1 Изд. № 488 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5