Датчик кондукционного расходомера

 

О Й Й

< и746189

Союз Советских

Социалистических

Республик

CAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51)М. Кл . (22) Заявлено 080777 (21) 2505327/18-10 с присоединением заявки ¹

G 01 F 1/64

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070780. Бюллетень № 25 (53) УДК б81.12:

:538.52(088.8) Дата опубликования описания 070780 (72) Авторы изобретения

В.Б.Канторович и И.Д.Рубин

Азербайджанский институт нефти и химии им. N. Азизбекова (7.1 ) Заявитель (54) ДАТЧИК КОНДУКЦИОННОГО РАСХОДОМЕРА буждения. Измерительные электроды подключены к сопротивлению нагрузки, сравнимому по величине с сопротивлением жидкости между измерительными электродами, в котором датчик снабжен дополнительными электродами на дне канала вне зоны магнитного поля, сопротивление жидкости между которыми и является упомянутым сопротивлением нагрузки для измерительных электродов. Измерительные электроды имеют расширяющуюся вверх форму для обеспечения линейности между расходом и выходным сигналом датчика.

Общую проводимость жидкости между измерительными электродами можно представить в виде интеграла от проводимостей между элементарными полосами, параллельными дну канала и имеющими ширину dh„. При определении проводимости учитывается шунтирующее влияние слоев жидкости выше и ниже по течению.

Проводимость между элементарными полосами

Изобретение относится к измерению расхода жидкости электромагнитным методом, преимущественно в открытых каналах.

Известны датчики кондукционного 5 расходомера для канала прямоугольного сечения, содержащие устройство возбуждения магнитного поля и элект. роды на боковых стенках j1) .

Однако для получения выходного 10 сигнала — комплексной ЭДС и сигнала расхода необходимо фазочувствительное разделение компонент сигнала с последующим их перемножением. Это усложняет приемный прибор. 15

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерения, поскольку здесь, в отличие от прототипа, изменение эпюры скоростей иэ-за наличия в потоке твердых вклю- 29 чений или препятствий выше по течению не вносит погрешности,в определение расхода. Достигаемый техникоэкономический эффект определяется именно повышением точности измерения.25

Эта цель достигается тем, что датчик содержит два измерительных электрода, расположенных на боковых стенках канала, и систему поперечновертикального магнитного поля воз- 39

dF = á F dh = 6 с Fdhh (1) 746189 где 5 - удельная электропроводность жидкости;

3 -"раСстояние межцу электродами (ширина канала) °

2Pn 1

F + а„(лля ая20,4), (1)

22n()/Õ я (12 )я 87Таа) (для а, (0,4), (1) где С1„=o(/ - нормированная длйна элементарной полосы электрода; а — длина элементарной полосы электрода;

hz=4/ — нормированный уровень потока;

1) — уровень потока (или текущее расстояние от дна канала).

Общая проводимость

-. ) Гд „ ., (2)

Соответственно межэлектродное сопротивление

1 1 1 где

1 н (4

Напряжение йа измерительных электродах датчика при наличии сопротивления нагрузки R„и квазистационарном поле возбуждения (т.е. без учета реакционной составляющей межэлектродного сопротивления) В

С )ti(5 ) 8)2)1(R + R н Ьн (Кя,.(+1) hH н где Âh — расход для нормированного сечения потока (т,е. взятого в долях квадратного сечения со стороной Р);

V — средняя скорость потока;

 — индукция поля возбуждения;

С - коэффициент чувствительности.

Для обеспечения линейной зависимости 0,„= f(Q ) при неизменном поле возбуждения В = const необходимо,чтобы

RâH

С (+1) hH = const . (6) н

Для выполнения условия (6) необхо-, димо конструктивные параметры датчика сделать зависимыми от уровня. В датчике в функции Ь„(изменяется F

QP 2 т.е. Он - длина электрода. Определяют требуемую зависимость длины измерительного электрода Qн от уровня Ъ,„ при условии С const.

Из формулы 6 находят R (— - Ф )й) . (7)

Подставляя R, в (7) из ФоРмУлы (3), решая относйтельно Fc и подставпяя значение Г из формулы (4), находят

1 г7„Рй1 -, С „(8)

Дифференцируя по h>-получают

F= н с

«(ая 42(а„(а-) )l „(с..л„ )

Значение С можно получить, исполь- зуя граничные условия при h = О.

Из формулы (9) при h = О ймеют ф

1 о R )) F./. (н = О (10)

- Например, подставляя в (10) F/h =

0 из формулы (1), получают

С вЂ” 1

2 В2

6УВ (— +а,/Ь,„=О

Значением ан/h„= О,т.е. длиной электрода у дна канала, можно непосредственно задаться.

Подставляя (10) в (9), находят

2S (4,) с н р -ь1

1 „=0 Р д F/q =O н/ н н

30 Формула (12 ) характеризует з ависимость длины измерительного электрода от уровня жидкости в общем виде, т.е. форму электрода.

Если в качестве нагрузки R использовать сопротивление. жидкости

4) между дополнительными электродами, полностью погруженными в жидкость независимо от значения h g (например в пазу на дне канала) вне пределов

4О действия возбуждений, то

1 а б Fgbg (13) где Fg — функция отношения с)1 ./Q

ag - длина дополнительного

45 электрода, Pg - расстояние между дополнительными электродами, bg - ширина дополнительного электрода.

Для электродов прямоугольной формы Fg = const.

В этом случае

0. (-) — 2-2- + 1) h . (14)

И ср

При выбранной конструкции датчика выходное напряжение 0вых не зависит .от электропроводимоати жидкости.,„

На фиг. 1 представлена эквива лентная схема датчика; на фи1 . 2 конструкция датчика.

60 Датчик, содержит канал 1 из немагнитного неэлектрического материала, измерительные электроды 2, дополнительные электроды 3.

На фиг. 1 R> внутреннее сопро65 тивление датчФса, т.е. сопротивление

746189

Формула изобретения

F(a )9:Ья. f . Рре.Я .

Составитель Ж. Теслер

Редактор М. Недолуженко Техреду,Ковалева Корректор И. Муска

Тираж 801

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Заказ 4580

Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, 4 жидкости между измерительными электродами.

R„- сойротивление нагрузки, т.е. сопротивление жидкости между допол -. нительными электродами.

На фиг. 2 показано соединение электродов между собой. В динамике при протекании жидкости по каналу

1 она пересекает силовые линии магнитного поля В, перпендикулярные дну, и наводят на электродах 2 ЭДС,пропорциональную скорости.

Ток течет через внешнюю цепь на один из дополнительных электродов 3 и через сопротивление жидкости между электродами на дне на второй электрод

3 и по внешней цепи замыкается.на второй измерительный электрод 2.

Напряжение подается на вход приемного прибора с дополнительных электродов 3. При изменении уровня меняется смоченная площадь фигурных элект- родов 2, благодаря нелинейной форме которых выходное напряжение датчика остается пропорциональным объемному расходу при изменениях последнего.

Приемный прибор лишь усиливает выход- 5 ное напряжение датчика, синфазное с рабочим током магнитной системы. Выходной сигнал датчика пропорционален расходу, не зависит от перераспределения эпюры скоростей в канале (весовая функция однородна).

Датчик кондукционного расходомера, содержащии магнитную систему возбуждения, неэлектропроводный, немагнитный канал и измерительные электроды на боковых стенках канала о т-!

I л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, электроды выполнены расширяющимися от дна канала по формуле где h — расстояние от дна канала;

 — расстояние между измерительными электродами; а — длина измерительного электрода на расстоянии от дна канала.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 440556, кл. G 01 F 1/64, 1972 (прототип).