Способ измерения расхода жидкого металла в трубопроводах из электропроводящего материала

 

Союз Советских

Сецнаяксттткеских

Ресяубве

Оп ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИПЛЬСТВУ (ll)! 591697 (6l} Дополнительное к аат. саид-ву— (22) Заявлеио 18.04.75 (21) 2126874/18-10

2 (5l) М. Кл.

6у 01 F 1/58 с присоедииеииеи заявки №

Гесудрратвеинв@ хюиитет

Вааетв Мвктраа СССР ве делам изебрвтвея а вткрытуй (23) Приоритет (43) Опубликоваио05.02.78.Бюллетень № 5 (5З) УДК 681.12:538. .52 (088,8) (4б) Дата опубликоваиия описания 24.01.78

Г. Х. Кирштейн, В, И. Якушонок, И. П. Квасневский, В. Л. Грамолин, М, Нй Левин и В. П. Ефимов. (72) Авторы изобретения

Специальное конструкторское бюро магнитной гидродинамики института физики AH Латвийской ССР

Pl) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ PACXOQA ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

В ТРУБОПРОВОДАХ ИЗ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕГО

МА ГЕРИАЛА

Изобретение относится к области измер . ния расхода электропроводящих сред в трубопроводе с электропроводяшими стенками.

Известен способ измерения контактного епектрнчесного.сопротпвпенпн (1J который может быть использован при змерении расхода жидкого металла для исключения влия ния контактного сопротивления и шунтирукрщего действия стенок. По этому способу в сигнал расхода вносится поправка, определяе-. тр мая по отйошению сигналов расхода на участках трубопровода с различной толщиной.

Недостаток известного способа заключает ся в том, что при реализации алгоритма, заложенного в способе, требуется сложная ана; 15 лог овая аппаратура, Известен способ измерения, расхода электропроводяших сред в трубопроводе с электропроводящими стенками, в котором измерение расхода осуществляют путем сравнения сигна- 34 лов, снимаемых с основных и вихревых электродов кондукциоиного датч.ука, установленных на одном участке трубопровада 2 .Недостатком известного способа является влияние шунтируюшего действия стенок и 26

2. контактного. сопротивления на выходной сигнал расходомера.

UBBb изобретения» повыше.ние точности измерейия за счет. исключения шунтируюшего действия стенок трубопровода и влияния контактногосопротивления и обеспечение беспроливной тарировки.

Поставленная цель достигается тем, что при измерении расхода жидкого металла в трубопроводе с электропроводяшими стенками с использованием кондукционных датчиков расхода, установленных на смежных участках трубопровода различной толщины, скоростные компоненты сигналов, снимаемых с пар скоростных электродов датчиков, расположенных на смежных участках трубопровода, уравнивают при одной и той.же скорости металла, формируют в заданной линейной комбийаиии разность сигналов, снимаемых с пар вихревых электродов датчиков, расположенных на смежных участках трубопровода, и после этого осуществляют измерение расхода металла сравнением сигнала, полученного со скоростных электродов, с разностью сигналов с пар вихревых электро591697 дов, расположенных на смежных участках трубопровода, полученной в заданной линейной комбинацйи. Предлагаемый способ измерения расхода жидкого металла позвопяет получить сигнал расхода, не зависящий от величины шунтируюшего действии стенок тру бопровода и контактного сопротивления при изменении шунтируюшего эффекта стенок в . широких пределах, например, вследствие изме-; нения температуры, без какой-либо специальной дополнительной настройки схемы. Это обеспечивается за счет создания калибровоч- ного напряжения, не зависящего от скорости металла, но зависящего от шунтируюшего эффекта в той же мере, что и скоростной I5 сигнал.

Способ может быть реализован с помощью двух копдукционных датчиков расхода, установленных на смежных участках трубопровода различной толщины, При движении жидкого20 ме галла по трубопроводу с электропр.-водящими стенками сигналы с пар скоростных электродов датчиков, расположенных на смежных участках трубопровода, затем при одной и той же скорости жидкого металла указан- 5 ные сигHBJIbl выравниваюте Снимают сигналы с пар вихревых электродов датчиков, расположенных на смежных участках трубопровода, формируют разность указанных сигналов в заданной линейной комбинации. При этом получают калибровочное напряжение, не зависящее от скорости металла, но зависящее от шунтирующего эффекта в той же степени, что и скоростной сигнал. После этого осушесч вляют измерение расхода металла, сравнивая сигнал, попучениый со скоростных электродов, с разностью сигналов с пар вихревых электрбдов, расположенных на смежных учасч ках трубопровода, полученной в заданной линейной комбинации

Сигнал расхода на 1«ом участке цva и *к —"

СК1 1 %1

1+3— а

45 хна

U =K — >

Ж. на 2-ом участке . - 7 д ., где

В и В -индукции магнитного поля на соответствующих участках трубопровода;

К .и К -» коэффициенты, зависящие от распре1 деления магнитного поля;

- %1% -. толщина стенок:

<3 диаметр трубопровода; f коэффициент, зависящий от соотг ношения проводимостей стенок трубопровода и жидкого металла, & также от контактного сопротивления, Сигнал, снимаемый с вихревых электродов,на 1-ом, участке трубопровода и на 2-ом участке

SIIX

R 2 я где UU - частота изменения магнитного поля во времени; расстояние между вихревыми электр родами.

После выравнивания Ц „{ . имеем ск ск

К1В1 К252

1+7Ж 1 1%2 Х

Составим линейную комбинацию а Q зкВ алых, 1- "вых, - коэффициент, не зависящий от.эпектРи свойств металла и трубопровода у. В, или с учетом{Т) о,„,-йек в a(<-p — )

ЭКВ, 1 1 К ) Ха зкв

)t) 3

= Ю ГК1В1а 1+ f

3 4I . к, В,we(4-Ðß зыбирая p= —, имеем 0 = следовательно .к,a lu,„, I

КВ

1 ) — ш В Ц - P ) ( ч откуда

Тем самым, комбинируя вихревые сигналы на разных участках в соотношении, не зависящем от .электрических свойств жидкооти и стенок трубопровода, можно осуществить измерение расхода путем сравнения величины U +II; со скоростным сигналом на любом из участков трубопровода/О к 0 „ (.

Результат измерения не будет зависеть от электрических свойств жидкости и стенок;

Кроме этого сохраняется возможность измерения расхода без проливной градуировки.

Благодаря использованию сигналов с вихревых электродов отпадает также необходимость в полной идентичности полей на двух указанных участках трубопровода.

Предлагаемый способ может быть реализован на кондукционном расходомере жидких металлов, изображенном на чертеже.,Он со591697 держит магнитнтло систему 1 переменного тока, трубопровод 2 с двумя смежными различными по толшине участками, расположенными вдоль трубопровода на каждом из учась ков основными электродами 3 и 4 для снятия скоростных потенциалов и дополнительны- . ми эпектродами 5 и 6 для снятия вихревых потенциалов, усилители 7 и 8, входы первого усилителя через двухпозиционные переключател@ 9 и 10 соединены с основными 3 и дополнительными 5 электродами с одного участка трубопровода, входы второго- усидителя через двухпозиционные переключатели

11 и 12 связаны с основными электродами

4 и дополнительными электродами 6 со смеж-15 ного участка трубопровода. Выход усилите ля 7 непосредственно соединен с выходным дифференциальным усилителем 13. Выход усилителя 8 .через трехлозиционный переключатель 14 связан с выходным дифференциал 20 ным усилителем 13 и через делитель 15 заземлен. Выход диф(юренциального усилителя

13 через двухпозиционный переключатель

I6 соединен с фазовым детектором 17 непосредственно и через фазоврашатель 18.- 25

Выход фазового детектора 17 соединен с ийдикатором 19, Изменением коэффициента преобразования одного из усилителей 7 или 8 добиваются равенства скоростных сигналов ц = U „

СХ. т.е,,нуля на индикаторе 19.

Для выполнения условия экв вых,"цвыл т.е. для калибровки расходомера, переключатели измерительной схемы переводятся в по-. ложение П. При этом сигналы с групп 5 и

6 дополнительных электродов поступают на усилители 7 и 8. С выхода усилителя 7 вихревой сигнал подается на выходной дифференциальный усилитель 13 непосредственно, а с выхода усилителя 8 через делитель

15 и переключатель 14. Получают заданную линейную комбинацию вихревых сигналов с двух смежных участков трубопровода 2. С выхода дифференциального усилителя 13 сигнал поступает на фазовращатель 18 с коэффициен-45 том передачи, равным 1, и затем через переключатель 16-на фазовый детектор 17 и индикатор 19, Изменяя чувствительность индикатора 19, устанавливают необходимое зна50 чение калибровочного напряжения 0 > -:.

Таким образом, расходомер калибруют по чувствительности, используя в качестве калибровочного сигнала попученную линейную комбинацию вихревых сигналов со смежных

55 участков трубопровода 2. .Для отсчета расхода в трубопроводе 2 переключатель 14 измерительной схемы расходомера переводится в положение Ш, ос r; :поные переключатели в положение 1. При =ru.,1 сигнал с пары 3 основных электродов поступает на вход усилителя 7 и затем на вход дифференциального усилителя 13. Второй вход дифференциального усилителя 13 заземляетсп.

Таким образом, в этом положении измерители ной схемы на, дифференциальный усилитель поступает с основных электродов одного из участков трубопровода, который cpQBHHBQK)T с калибровочным сигнапом, полученным в заданной линейной комбинации. С выхода дифференциального усилителя 13 через фазовый детектор. 17 сигнал поступает на индикатор

19, который регистрирует расход жидкого металла.

Предлагаемый способ измерения расхода жидкого металла по сравнению с известш ми способами позюляет повысить точность измерений за счет получения сигнала расхода, не зависяшего от. величины шунтирующего сопротивления стенок трубопровода и контактного сопротивления. При этом на точность показаний не влияет изменение шунтируюшего эффекта стенок в широких пределах, напрпмер, вследствие изменения температуры, и не требуется специальная дополнительная настройка схемы, a: ïoâûøåèèå точности измерений происходит за счет создания калибровочного напряжения, не зависяшего от скорости жидкости, но зависяшего от шунтирующего эффекта в той же мере, что и скоростной сигнал, Ф ормула изобрете ноя

Способ измерения расхода жидкого металла в трубопроводах из апектропроводящего материала путем измерения скоростных и вихревых компонент сигналов, снимаемых с электродов, н сравнивания этих сигналов, о т л и ч а ю ш и и с я: тем, что, с целью повышения точности и обеспечения беспроливной тарировки, уравнивают скоростные компоненты сигналов, снимаемых с электродов, расположенных на смежных участках трубопровода различной толщины, при одной и той же скорости металла, и формируют уюзность вихревых компонентов сигналов, снимаемых с электродов, расположенных насмежных участках трубопровода различной

:, толщины., (Источники информацииу при пятые во вни мание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

М 308388, кл. Я 01 Б, 27/00, 968.

П. Авторское свидетельство СССР

М 433851, кл, Ь 01 F 1/00, 1972.

591697

Составитель Ж» Теслер

Техред 3. Фанта Корректор H. Ковалева

Редактор Н, Петрова

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, .4I

Заказ 577/33 Тираж 8721 Подписное

UHHHfjH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5