Электромагнитный расходомер

Электромагнитный расходомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»> 684312 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.08.77 (21) 2519280/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К . -1

G 01 F 1/58

Государственный квинтет

СССР во делам нзоаретеннй н вткрытий (53) УДК 681.12:

:538.52 (088.8) Опубликовано 05.09.79. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 15.09.79 (72) Авторы изобретения

И. Д. Вельт, В. И. Петрушайтис, Б. С. Спрыгин и В. P. Туленинов

Государсгвенный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения (7I) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЪ|Й РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к устройствам для измерения расхода жидких металлов индукцHQHHbIM методом.

Известны электромагнитные расходомеры, в которых предусмотрена электрическая компенсация влияния контактного сопротивления и изменения электропроводности измеряемой среды (1) .

Этот расходомер содержит индуктор маг нитного поля, участок трубопровода с электродами и схему компенсации влияния контактного сопротивления и изменения электропроводности измеряемой среды. Схема компенсации выполнена в виде мостовой схемы, в одно из плеч которой включены электроды, причем одна из диагоналей мостовой схемы соединена с входом, а другая через преобразователь выходного сигнала в ток— с выходом измерительного преобразователя:

Трубопровод расходомера выполнен в виде цилиндрического канала, толщина стенок которого изменяется от электрода к электроду по закону, близкому к закону косинуса. В момент баланса мостовой схемы распределение потенциалов на внутренней поверхности стенки канала, вызванное током компенсации от преобразователя тока, приблизительно равно распределению потенциалов в пограничном слое измеряемой среды, вызванному взаимодействием потока контролируемой среды с магнитным полем. При таком режиме изменение контактного сопротивления и электропроводности измеряемой среды в известных пределах не влияет на результат измерения, так как в этом случае режим работы описанного расходомера эквивалентен режиму работы расходомера, у которого внутренняя стенка канала имеет электроизоляционное покрытие.

Недостатка ми описанного расходомера являются сложность схемы и конструкции измерительного преобразователя и связанные с этим низкие надежность и точность измерения, поскольку сопротивление стенки трубопровода незначительно 10З вЂ” 104 Ом, а разность потенциалов между электродами, вызванная взаимодействием потока измеряемой среды с магнитным нолем, составляет несколько милливольт. Поэтому для достижения эффекта компенсации влияния контактного сопротивления и изменения электро684312 проня>дности измеряемой среды преобразователь должен поддерживать с высокой стеIleньк> точности ток, равный нескольким десяп к;> м ам пер, п роходящи и через электроды и стенки трубопровода. Упомянутый преоб<>азова гель является элементом обратной

eвязи расходомера, определяющим метроl<>I ические характеристики прибора, а при кнз;>нги>й схеме преобразования и значениях тока очень сложно обеспечить высокие т<»<»ость и надежность прибора.

Целью изобретения является повышение точ>н>сти и надежности измерения.

Это достигается тем, что в предлагаемом расходомере схема компенсации содержит гснс<>атор переменного тока, электронный ключ, трансформатор тока, безреактивное сопротивление и компаратор, первичная обмо<ка трансформатора тока подключена поe, >e;iîâdTåëüío с безреактивным сопротив.гснпсм к генератору переменного тока, а втори <ная обмотка трансформатора тока подклк>чена к электродам.

Электроды последовательно с безреактивным сопротивлением подключены ко входу компаратора, выход которого подключен к управляющему входу электронного ключа, сигнальный вход электронного ключа подклк>чен к генератору переменного тока, а выход электронного ключа — к индикатору выходного сигнала.

На фиг. 1 приведен описываемый расходомер; на фиг. 2 (a, б, в) — распределение токов в стенках .трубопровода и жидкости.

Расходомер содержит индуктор постоянного магнитного поля, выполненный из немагнитной стали, участок трубопровода 2, толщина стенок которого в радиальном направлении от электрода к электроду изменяется по закону, близкому к закону косинуса, электроды 3, генератор 4 переменного тока, трансформатор тока 5 с первичной 6 и вторичной 7 обмотками, безреактивное сопротивление 8, компаратор 9, электронный ключ 10 и индикатор 11.

Расходомер работает следующим образом. При движении по трубопроводу 2 электропроводной жидкости, например жидкого металла, в жидкости и стенках трубопровода наводится электрическое поле, обусловленное взаимодействием потока жидкости с магнитным полем индуктора 1. Напряженность электрического поля пропорциональна индукции магнитного поля и скорости потока. Под действием этого электрического поля в жидкости и стенках трубопровода протекают циркуляционные токи, которые схематично показаны на фиг. 2а, при условии, что ток от генератора 4 равен нулю.

Если же жидкость неподвижна, а ток от генератора 4 не равен нулю, то в жидкости и стенках трубопровода протекают циркуляционные токи, схематично показанные на фиг. 2б и обусловленные током генератора 4.

Когда оба источника циркуляционных токов (один из которых — наведенное в жидкости электрическое поле, а второи — ге5 нератор переменного тока) существуют одновременно, т. е. когда жидкость движется, а ток, протекающий от, генератора 4 через электроды 3, не равен нулю, то токи, протекающие через пограничный слой жидкости, будут определяться алгебраической суммой

1О токов, создаваемых каждым из источников.

Очевидно, что при определенном значении скорости потока жидкости и при определенном направлении и значении тока от генератора 4 может наступить такой момент, 15 когда результирующий ток в пограничном слое жидкости будет равен нулю. В этот момент распределение потенциалов на внутренней стенке трубопровода совпадает с распределением потенциалов в пограничном слое

zo жидкости, а ток от генератора 4 протекает только по стенкам трубопровода 2.

Этот режим работы расходомера, схематично изображенный на фиг. 2в, эквивалентен режиму работы расходомера, в котором внутренняя поверхность трубопровода выполнена из электроизоляционного материалd

Поэтому изменение контактного сопротивления и электропроводности измеряемой среды в этот момент не влияет на распределение потенциалов в пограничном слое жидзо кости и на внутренней поверхности трубопровода.

Для каждого значения расхода жидкости будет иметь место соответствующее значение тока генератора, при котором наступает компенсация влияния контактного сопротивления и изменения электропроводности измеряемой среды. Это обуславливается тем, что в момент компенсации ток, подводимый к электродам 3 от генератора 4 через вторичную обмотку 7 трансформатора 5, протекает только по стенке трубопровода, создавая, как отмечалось выше, режим работы расходомера, эквивалентный режиму работы расходомера с непроводящими стенками. Возникающая при этом между электродами ЭДС, обусловленная движением жидкого метал45 ла, будет равна по величине и противоположна по знаку напряжению, возникающему на безреактивном сопротивлении 8 и обусловленному током, который поступает на это сопротивление от генератора 4 через

5о первичную обмотку 6 трансформатора 5. Сле— довательно, в момент компенсации контактного сопротивления, напряжение на входе компаратора 9, равное сумме напряжений поступающего с электродов 3 и возникающего на сопротивлении 8, будет равно нулю.

Компаратор срабатывает и подает сигнал на управляющий вход электронного ключа 10, который открывается и коммутирует

684312 напряжение с выхода генератора 4 на вход индикатора 11, который фиксирует значение напряжения генератора, соответствующее моменту наступления компенсации. Это напряжение генератора и является мерой расхода измеряемой среды.

Результат измерения практически не зависит от закона измерения тока генератора 4.

Если обеспечивается достаточно высокое быстродействие компаратора, то вместо генератора тока может быть использована 10 иром ы шлеи н а я сеть перемен ного тока.

Формула изобретения

Электромагнитный расходомер, содержащий индуктор магнитного поля, участок трубопровода с электродами, схему компенсации влияния контактного сопротивления и электропроводности измеряемой среды и индикатор выходного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения, в схему компенсации введены генератор переменного тока, электронный ключ, трансформатор тока, безреактивное сопротивление и компаратор, при этом первичная обмотка трансформатора тока подключена Iloñëñäовательно с безреактивным сопротивлением к генератору переменного тока, а вторичная обмотка трансформатора тока подключена к электродам, электроды последовательно с безреактивным сопротивлением подключены к входу компаратора, выход которого подключен к управляющему входу электронного ключа, сигнальный вход электронного ключа подключен к генератору переменного тока, а выход электронного ключа — к индикатору выходного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство No 200199, кл. G 01 F 1/58, !966.

684312

Составитель Ж. Теслер

Редактор П. Бибер Техред О.Луговая Корректор В. Синицкая

Заказ 5268/30 Тираж 866 Подписное

ЦН ИИ П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПП П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4