Детектор газовых включений в потоке электропроводящей жидкости

 

Союз Советсник

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< «868537 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 05. 10. 78(21) 2245323/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

6 01 И 27/72

91оумратоекьй комнтет

СССР во делом изаоретеиий и открытий

Опубликовано 30. 09. 81 ° Бюллетень М 36 (53) УДЙ 543. .544(088.8) Дата опубликования описания 30 09 ° 81.t

«

А. И. Могильнер, С. А. Морозов, С. Н, Ковтун.

E. Б. Мартынов и А. Ю, Уралец 1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ДЕТЕКТОР ГАЗОВЫХ ВКПОЧЕНИЙ В ПОТОКЕ

ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к технолбги-, "1ческому контролю, использующему жидкометаллические теплоиосители, и может быть использовано в целях контроля процесса регенерации теплоносителя гелиево-водородными смесями и.т.п.

В настоящее время известен ряд методов, позволяющих контролировать наличие газовой фазы в электропроводящем теплоносителе (далее ЭПТ), осноt0 ванных на анализе сигнала магнитного расходомера (далее MP) .

Примером может служить детектор газовых включений для жидких металлов, использующих в качестве датчика

МР погружного типа. Контроль осуществляется по изменению средней скорости потока жидкого металла (11.

Основной недостаток заключается в необходимости монтажа байпасной линии в основной контур и техническая сложность изготовления измерительного узла, включающего кроме МР электромаг. нитный насос н концентратор, помещае" мого непосредственно в поток жидкого металла.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является детектор газовых включений в потоке злектропроводящей жидкости, содержащий электроды, размещенные на поверхности трубопровода, помещенного в постоянное поперечное магнитное поле 121.

Недостатком известного устройства является зависимость порога чувствительности от уровня фоновых импульсных шумов, вызванных колебаниями мгновенных значений скорости.

Цель изабретения — повышение чувствительности путем подавления фоново" го .сигнала, обусловленного колебаниями мгновенных значений скорости жнд" кости.

Поставленная цель достигается тем, что в детекторе газовых включений в потоке электропроводящей жидкости, содержащем электроды, размещенные на

868537 цию, основанную на эффекте запаздывания. Причем зти функции выполняют непосредственно детектором.

Как видно нз фиг, 1, съем сигнала, характеризующего наличие газовой фазы, производится в рассматриваемом случае не с электродов МР 4, а с дополнительных электродов 3, удаленных от центра на +1,„

При протекании ЭПТ по трубопроводу, помещенному в магнитное поле, в последнем наводятся токи, пропорциональные скорости теплоносителя и маг» нитной индукции. Поскольку среднюю скорость можно считать по длине детектора то распределение потенциалов по длине трубопровода (фиг. 2) в основном определятся распределением индукцина

В точках х о, находящихся в области максимальной индукции, пот нциал также максимален и убывает по мере удаления. Таким образом, в случае симметрии относительно х о, точки уда ленные на ж будут эквипотенциальны, и следовательно, разность потенциалов; между электродами, установленными в этих точках, будет нулевой, Экспериментально установлено, что

30 при появлении пузырька в чувствитель1, ном объеме детектора распределение

Е(х 1 претерпевает изменение, причем наиббльший эффект имеет место в сечении, где в данный момент находится пузырек газа.

На фиг. 3 и 4 показано качественное изменение, вносимое в распределение потенциалов при попадании пузырька в сечение " -1 " и " +1 " соответсо о твенно. В этом случае разность потен ® циалов точек " -1©" и "+ . при нали-. о чии газовой фазы имеет форму показан

> ную на фиг. 5.

Сформулированный таким образом ер- сигнал образован двумя колоколообраз45 ными импульсами различной полярности, следующими с интервалом. Интервал следования определяется иэ соотношения

55 поверхности трубопровода, помещенного в постоянное поперечное магнитное поле, электроды присоединены к поверх ности трубопровода на равном расстоянии относительно плоскости симметрии магнитного поля, перпендикулярной направлению потока.

Образованная таким образом совокупность элементов представляет собой детектор газовых включений в потоке электропроводящей жидкости, нечувстви тельной к колебаниям мгновенных значений скорости потока, содержащего электроды, размещенные на поверхности трубопровода, помещенного в постоянное поперечное магнитное поле, электроды присоединены к поверхности трубо провода на равном расстоянии относительно плоскости симметрии магнитного поля, перпендикулярной направлению потока.

На фиг. 1 показан детектор газовых включенйй в потоке: электропроводящей жидкости на фиг. 2-4 — распределение потенциалов по длине трубопровода, находящегося в поле магнитной системы на фиг. 5 — форма сигнала детектора при прохождении пузырька газа.

Устройство состоит иэ магнитной системы магнитного .расходомера (ИР) участка трубопродоца, находящегося в магнитном поле 2, и двух электродов 3, обеспечивающих сьем сигнала.

На фиг. 1 показаны также электроды 4 которые в комплексе с элементами l u ,2 составляют ИР поперечного магнитно

Iro поля в общепринятом виде.

Детектор работает следующим образом, Как известно, импульсный сигнал, обусловленный прохождением единичног пузырька через чувствительный объем

ИР, имеет колоколообразную форму.

Спектр такого сигнала заключен в.инт вале от О до 1/2 Г Гц, где 5- длительность импульсов.

В свою очередь, фоновый сигнал, связанный с флуктуациями скорости по тока ЗПТ, также в основном сосредото чен в низкочастотной области. Таким 50 образом, полезный сигнал и помеха имеют перекрывающиеся спектры, что значительно усложняет выделение полезной информации при контроле малых газосодержаний по импульсной составляющей сигнала МР.

Детектор позволяет подавлять гидроуинамические шумы, используя Фильтрагде 200- расстояние между электродами. !

v — средняя скорость теплоносителя.

Ширина импульсов зависит от скорости теплоносителя и некоторого h определяющего область пузырька на по тенциал в рассматриваемом диаметраль868537

В случае симметричного расположения электродов относительно макк имума потенциального поля можно положить что 3(- @ ) 8(+ eo) и, кроме того, в

5 силу несжимаемости жидкости и постоянства сечения трубопровода 1(-eр,6)=v(+co е.

Тогда (з)

Формула изобретения или

Ь (-e,,t) =СВ(-t.,) ч (-Е,, ) о а М ф = сов(+с Л(+4,, } где ном сечении. Для рассматриваемого случая экспериментально установлено

a2RRR - Йу, где R-- радиус трубоировода.

Таким образом, разность потен2 иалов между электродами, установленными на базе 28о,имеет форму колебания со средним значением, равным нулю, и мощность, в два раза превышающую мощность единичного импульса. Кроме того, спектр этого сигнала имеет характерную особенность.

Сигнал, представленный на фиг. 3, аналитически описывается выражением ьЕ(1)=Е (+) Е (< 7о) (2) о

Тогда выражение для спектральной плотности имеет вид

5 в) =26 (Р) }3 -боба Го } (В)"-4 .) (ц ) Йи

° ъЩ

М E . 2

:где 5<(NQ спектральная плотность сигнала, представленного одиночным импульсом.

Как следует из (3), спектр сигнала смещен в сторону высоких частот и имеет первый максимум на частоте ,f - 1 2+r.и.

В то же время потенциалы в точках

" + я н " — " можно представить в ви- де

6 - магнитная индукция в соот:ветствующем сечении

Ф - средняя скорость потока

С©- констаитв. @ — -„(- О|+) -Е (+

Использование предлагаемого детектора позволяет повысить чувствительность устройств, осуществляющих контроль малых газосодержаний в присутствии гидродинамических шумов.

Детектор газовых включений в потоке электропроводящей жидкости, содержащий электроды, размещенные на поверхности трубопровода, помещенного в постоянное поперечное магнитное поле, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности путем подавления фонового сигнала от колебаний скорости жидкости, электроды присоединены к поверхности трубопровода на равном расстоянии относительно плоскости симметрии магнитного поля, перпендикулярной направлению потока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизеЗ

1. Воланд Д. Приборы контроля ядерных реакторов. М., 1973, с. 102104.

2. Иогильнер А. И. и др. Отчет ФЭИ Ф-1449, 1976 (прототип),, 868537 аказ 7131Т760 Тйрах 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII Патент", г. Укгород, ул. Пюоектъ ая 4

Составитель Г. Винокурова

Редактор М. Янович Техред А. Ач Корректор И. Шароши