Бесконтактный индукционный рас-ходомер

 

Свеев С©ветсиих

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИЖОМУ CON ВТВЯЬОВУ

<ц805069 (61) Дополиительиое к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 131278 (21) 2695838/1810 с присоедиивнием заявки М (23) ПриоритвтОпубликовано 1502В3 бюллетень Их 6

Дата опубликоваиия описания 150231

f53)м. ф .з

С 01 F 1/58

Гасударственный комятет

СССР яо девам язобретеяяй я открытяй (53) УДК681. 121 (088.8) Б.В.Смирнитский, A.Ä.Áàãðèíîâñssèé и Ф.К.Б! (72) Авторы изобретения

Павлодарский индустриальный институт (У1) Заявитель (54) SECKOHTAKTHhIR ИНДУКЦИОННЫЙ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к измерению расхода элек тро проводящих жидкостей с помощью беСкоитактных ИндуКциОииых рас ходомеров .

Известны бесконтактные индукционные расходомеры, содержащие фазочувствительную схему и преобразователь расхода, состоящий из немагнкткого измерительного участка трубопровода и размещенных на измерительном участке соосио с ним тороидальных индукторной и измерительных обмоток 11) .

Однако такие расходомеры обладают невысокой точностью измерения ввиду наличия нескомпенсироваиной квад- 1э ратурной составляющей в сигнале, снимаемом с измерительных обмоток и существенным влиянием на показания прибора изменения злектропроводности контролируемой среды. 29

Известен также расходомер, пре" образователь расхода которого содержит трн секционироваииые обМотки.

Одна из обмоток, центральная, является индукторной. Вторая, выполнен- 2з ная из двух секций, размещенных симметрично относительно индукторной и соединенных последовательно согласно, является компенсационной, и третья, состоящая из двух секций, 30 размещенных аналогично секциям второй обмотки и соединенных последовательно встречно, является измерительной. Назначение компенсационной.обмотки- исключение трансформаторной

ЭДС, обусловленной магнитной связью с индукторной обмоткой 2).

Однако в этом расходомерв значение напряженности магнитного поля индук- . торной обмотки в любой рассматриваемой точке внутри преобразователя расхода обратно пропорционально расстоянию между рассматриваемой точкой и индукторной обмоткой. Чувствительность компенсационной обмотки зависит от осевой составляющей значения напряженности магнитного цоля индукторной обмотки и проводиьюсти измеряемой среды. Чувствительность измери- . .тельной обмотки зависнт От радкальйой составляющей значения напряженности магнитного поля индукторной обмотки, скорости жидкости g проводимости.

Таким образом,с увелнчеккем осевого расстояния до индукторной обмотки осевая н радиальная составляющие уменьшаются согласно измвнекию напряженности магнитного поля индуктор ной обьютки в рассматриваемой точке внутри преобразователя расхода, что

805069 ухудшает чувствительность расходо.мера н тем самым ограничивает область применения его для измерения расхода.

Цель изобретения — повышение чувствительности и расширение области измерения расхода по скорости и электропроводности контролируемой среды благодаря созданию в области располот жения секций измерительной и компенсационной обмоток магнитного поля, не зависящего от расстояния до секций индукторной обмотки. 10

Цель достигается тем, что в бесконтактном индукционном расходомере, содержащем фаэочувствительную схему и преобразователь расхода, состоящий из немагнитного измерительногб участ- 15 ка трубопровода и трех тороидальных секционированных обмоток — индукторной, измерительной, выполненной из двух секций, и компенсационной, выполненной иэ двух секций, размещен- зО ных на измерительном участке трубопровода соосно с ням, индукторная обмотка выполнена из шести секций, соединенных между собой последовательно, причем четыре секции, две из которых размещены в средней части измерительного участка трубоПровода, и две другие размещены на краях .измерительного участка, соединенных между собой согласно, а остальные две секции, размещенные между каждой парой крайних 30 и средних секций, соединены с четырмя указанными секциями встречно; первая секция компенсационной обмотки размещена между двумя средними секциями индукторной обмотки, а вторая 35 секция размещена поверх одной из средних секций индукторной обмотки.

На фиг. 1 изображена общая схема устройства; на фиг. 2 - преобразователь расхода, поток жидкости и суммар- 4()

ыый магнитный поток индукторных обмоток в области расположения секций измерительной и компенсационной обмоток, по сечению А-A и В-В индуцируемые в жидкости токи и направление еоаавляющих магнитного поля индуктор-4

ымк обмоток в области секций измерительной обмотки.

Бесконтактный индукционный расходомер состоит из преобразователя рас- go хода и фазочувствительной измерительной схемы..Преобразователь расхода состоит из немагнитного измерительного участка трубопровода 1, на котором размещены три тороидальных секционированных обмотки: компенсационная, состоящая из секций 2 и 2 ó измерительная, состоящая из двух секций

3 и 3, индукторная, состоящая as трех пар секций 4,5 и 6. Секции индукторной обмотки 4-6 соединены последовательно и питаются от источников переменного напряжения. Конструнтивко секции 4 и 5 одинаковы между собой и выполнены с соблюдением отношения ширины сечения секции к ее высоте равного 0,72-0,76. Секции

6 одинаковы сежду собой и выполнены с соблюдением отношения ширины к высоте равного 1,44-1,52, а каждая в отдельности равна 0,5 числа витков секции 5, Расстояние между секциями

4 и 5 составляет 0,32-0,37, между секциями 5 и .6 — 0,24-0,27 внешнего радиуса трубогровода преобразователя расхода, Секции 6 предназначены для создания закона распределения магнитного поля секций 5 аналогичного секциям 4 по значению и плотности силовых линий магнитной индукции внутри . преобразователя расхода в области расположения секций 3,2,2 измерительной и компенсационной обмоток. При этом секции 5 и 6 включены встречно относительно друг друга, секции 4 согласно друг с другом, но встречно относительно секций 5; Такое соединение индукторной обмотки и заданное расстояние между ними позволяет s области расположения секций 3 измерительной обмотки для любого радиуса от оси симметрии преобразователя создать однородное по значению вдоль оси преобразователя расхода радиальное магнитное поле и одинаковое по величине от секции 5 и согласно включенных секций 4, при этом в области расположения одной из секций 3 радиальное магнитное поле секций 4 и 5 направлено по радиусу от центра (фиг. 2, сечение А-A) в другой — к . центру оси трубопровода-преобразователя расхода (фиг, 2, сечение В-B)Ä что увеличивает чувствительность рас,ходомера скорости и проводимости жидкости; в.области расположения секций

2,2 компенсационной обмотки создать двумя секциями 4 однородное; направ-: ленное вдоль оси преобразователя расхода, магнитное поле (фиг. 2), равное по значению магнитному полю одной секции 5. Секции 3 измерительной обмотки соединены последовательно и встречно и содержат одинаковое число витков. Секция 2 компенсационной обмотки размещена между секциями 4 индукторной обмотки и предназначена для компенсации погрешности, вносимой в показания расходомера при изменении электропроводности измеряемой жидкости. Компенсационная секция 2 размещена поверх одной из секций 4 индукторной обмотки, имеет число витков то же, что и секция

2 и предназначена для компенсации трансформаторной ЭДС в секции 2 компенсационной обмотки, обусловленной магнитной связью с индукторной обмоткой. Секции 2 и 2 соединены последовательно встречно, Магнитное поле двух секций 4, равное по значению магнитному полю одной секции

5, пересекает обе компенсационные секции и контролируемую жидкость..

При движении жидкости череэ радиаль805069 ное магнитное поле (в пространстве з анимаемой се кци ями из мерительной обмотки) в К-м элементарном кольцевом витке жидкости индуцируется

ЭДС (фиг, 2) — ) - + — -= Ч3 В1П Ю+(И Ь

ЙФ ЙФ

kf Д„at rn

Щ, Уп (ц 90О)= „+8„ где ф„ — магнитный поток, сцепленный с К-м элементарным Я кольцевым витком жесткости;

V — скорость жидкости, 1 =-+ — частота тока в индукторной обмотке.

Из этого уравнения следует, что индуцируемую ЭДС в К-м элементарном кольцевом витке жидкости можно .разделить на две составляющие: е, обусловленную движением К-го элементарного кольцевого витка жидкости в, радиальном магнитном поле, и е„„ - 26 изменением магнитного поля во времени. При частоте питания индукторной обмотки, выбранной из условия глубины проникновения поля, равной двум радиусам жидкости в трубопроводе, реактивной составляющей сопротивления s элементарном кольцевом витке жидкости можно пренебречь. Тогда ток в элементарном кольцевом витке жидкости будет определяться активным сопротивлением жидкости который, как н ЭДС можно разбить на две составляющие 8 ч. „- — г - „("ê " к )

Ф=)) ув(пвьФ 2 А61n(806+800) где у - злектропроводность жидкос

8 -радиус, сопротивление и сече не элементарного кольце- 40 вого витка жидкости соответственно.

Токи в К-м элементарном кольцевом витке жидкости индуцируют в измерительной обмотке ЭДСОН е - противоод ого а а 45

Учитывая, что секции измерительной обмотки включены встречно, то в измерительной обмотке индуцируется суммарная ЭДС е> руЧ

При движении жидкости в осевом по- ( ле (в пространстве, занимаемом компенсационной обмоткой) в К-м элемен-, тарном кольцевом витке жидкости индуцируется ЭДС

Яка= у =8„-ы В sinai(uut+9g ) ток определяется из выражения е„, g s„

e

ЭДС индуцируемая в компенсационной обмотке е — е,1» я, Трансформаторная ЭДС в компенсационной обмотке, обусловленная магнитной связью с индукторной обмоткой, компенсируется в результате встречного включения секций 2 и 2 . Скорость жи кости и расход соответственно определяется по отношению двух

ЭДС с помощью фаэочувствительной измерительной схемы.

Формула изобретения

Бесконтактный индукционный расходомер, содержащий фазочувствительную схему и преобразователь расхода, состоящий из немагнитного измерительного участка трубопровода и трех тороидальных секционированных обмоток— индукторной, измерительной, выполнен-. ной из двух секций, и компенсационной, выполненной из двух секций, размещенных на измерительном участке трубопровода соосно с ним, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения диапазона измерения расхода по скорости и электропроводности контролируемой среды, индукторная обмотка выполнена из шести секций, соединенных между собой последовательно, причем четыре секции, две из которых размещены в средней части измерительного участка трубопровода, и две другие размещены на краях измерительного участка, соединены между собой согласно, а остальные две секции, размещенные между каждой парой крайних и средних секций, соединены с четырьмя укаэанными секциями встречно; первая секция компенсационной обмотки размещена между двумя средними секциями индукторной обмотки, вторая секция размещена поверх одной из средних ° секциЯ индукторной обмотки.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

l. Корсунский Л.И. Электромагнитные гидрометрические приборы. Издательство стандартов. М., 1964, с 89.

2. Авторское свидетельство СССР

9 152747, кл. G 01 P 5/08, 1962 (прототип) .

805069

Уи .1

Составитель С.Лебедев

Редактор К.Погориляк Техред М. Рейвес Корректор О.Билак

Заказ I0863/60 Тираж 713

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеиий и открытий

1l3035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Подпис ное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4