Кондукционный электромагнитный расходомер для жидких металлов

 

Изобретение может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях промышленности. Целью изобретения является обеспечение линеаризации градуировочной характеристики в широком диапазоне измеряемых расходов. Работа расходомера основана на взаимосвязи вихревых и скоростных сигналов, снимаемых с электродов. Магнитная система 1 возбуждает в своем зазоре переменное магнитное поле, ориентированное перпендикулярно плоскости расположения электродов. Сигнал U<SB POS="POST">VO</SB> с выводов 9 и 10 основных электродов 3 и 4 и сигналы U<SB POS="POST">V1</SB> и U<SB POS="POST">V2</SB> с выводов 11-14 дополнительных электродов 5-8 пропорциональны величине расхода жидкого металла. Эти сигналы суммируются и усиливаются усилителем-сумматором 15, причем сигналы U<SB POS="POST">V1</SB> и U<SB POS="POST">V2</SB> суммируются с весом 1/4. Суммарный скоростной сигнал U<SB POS="POST">V</SB>=U<SB POS="POST">VO</SB>+1/4(U<SB POS="POST">V1</SB>+U<SB POS="POST">V2</SB>). Суммарный вихревой сигнал с выводов 16-19 суммируется усилителем-сумматором 20, образуя сигнал U<SB POS="POST">W</SB>=U<SB POS="POST">W1</SB>+U<SB POS="POST">W2</SB>. Между сигналами U<SB POS="POST">V</SB> и U<SB POS="POST">W</SB> имеется зависимость U<SB POS="POST">V</SB>=Q/Q<SB POS="POST">0</SB>U<SB POS="POST">W</SB>, где Q и Q<SB POS="POST">O</SB> -измеряемый и калибровочный расходы соответственно. Для усиления линеаризации градуировочной характеристики на измерительном участке устанавливают вторую группу электродов. Место их расположения выбирают таким, чтобы трансформаторная наводка на основных электродах была максимальной. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН д114 G 01 F !/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4080!95/24-10 (22) 13.05.86 (46) 15 ° 08.89. Вюл. № 30 (71) Специальное конструкторское бюро магнитной гидродинамики Института физики АН ЛатвССР (72) Г.Х.Кирштейн, В.Л.Грамолин, В.Д.Цветков и B.Ô.Ãðèøèí (53) 681.121(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 697823, . G 01 F 1/56, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1064139, кл. G 01 F 1/56, 1982. (54) КОНДУКЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ

РАСХОДОМЕР ДЛЯ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях промышленности. Целью изобретения является обеспечение ли-.-!

„„ЯУ„„1500835 А 1

2 неаризации градуировочной характеристики в широком диапазоне измеряемых расходов. Работа расходомера основана на взаимосвязи вихревых и скоростных сигналов, снимаемых с электродов.

Магнитная система l возбуждает в своем зазоре переменное магнитное поле, ориентированное перпендикулярно плоскости расположения электродов . Сигнал

U с выводов 9 и 10 основных электроvo дов 3 и 4 и сигналы U,,и U с вы 1 Ч я водов 11-14 дополнительных электродов

5-8 пропорциональны величине расхода жидкого металла, Эти сигналы суммируются и усиливаются усилителем-сумматором 15, причем сигналы 11„ и Н „

Ч суммируются с весом 1/4. Суммарный

I скоростной сигнал U =U +-(U лН ). ч, Ч

Суммарный вихревой сигнал с выводов

1 5008

16-19 суммируется усилителем-сумматором 20, образуя сигнал Ц =Ь „ .,+П,д,, 1!ежду сигналами Н„ и U имеется зависимость U =-О-17 „„ где g и Ц вЂ” измеря- 5 емый и калибровочный расходы соответственно. Для усиления линеаризации

35 4 градуировочной хар:.tKòåpèãòèêè на измерительном участке устанавливают вторую группу электродов. Иесто их расположения выбирают таким, чтобы трансформаторная наводка на основных электродах была максимальной„ 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электромагнитным кондукционным расходомерам для жидких металлов и может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях промышленности, где необходимо измерение расхода жидких металлов. Наиболее целесообраз- 20 но использование расходомера при повышенных расходах, когда из-за эффекта сноса магнитного поля характеристика кондукционного расходомера становится нелинейной. 25

Цель изобретения — расширение диапазона измерений и повышение линейности градуировочной характеристики.

На фиг.1 показана блок-схема кондукционного расхоцомера с одной груп- 30 пой электродов; на фиг.2 — то же, с цвумя группами электродов; на фиг.З— расположение электродов на измерительном трубопроводе в аксонометрии.

Расходо:ep содержит магнитную сис- 35 тему 1, помешенный в ее зазоре изме17ительный трубопровод 2 с основными

3 и 4 и двумя па17ами дополнительных электродов 5-8.

Выводы 9 и 10 основных электродов, 40 а также выводы 11 — 14 дополнительных электродов, устроенных аналогично выводам основных электродов 3 и 4 подключены к усилителю-сумматору 15. Выводы дополнительных электродов 16- 45

19. проходящие вдоль образующих трубопровода 2, подключены к усилителюсумматору 20. Усилитель-сумматор 15 имеет три инвертирующих входа 21-23 и три неинвертирующих входа 24-26.

Усилитель-сумматор 20 имеет четыре инвертирующих входа 27-30 и четыре неинвертируюших вхоца 31-34. Оба усилителя-сумматора 15 и 20 составляют блок 35 усилителей сумматоров. 55

Быход усилителя-сумматора 15, а также выход усилителя-сумматора 20 через фазовращатель 36 на 90, подключсны ко входам схемы 37 измерения отношения, выходной сигнал которой служит мерой измеряемого расхода.

Инвертирующие входы 27 и 28 усилителя-сумматора 20 через выключатели 38 и 39 соответственно соединены с дополнительными электродами 8 и 5.

Неинвертирующие входы 31 и 32 усилителя-сумматора 20 через выключатели

40 и 41 соответственно соединены с дополнительными электродами 7 и 6.

Расходомер может быть выполнен с двумя идентичными группами основных и дополнительных электродов (фиг.2). При этом обе группы электродов располагаются у краев полюсных наконечников магнитной системы 1 (в местах, где трансформаторная помеха на основных электродах близка к максимальной); идентичные выводы обеих групп электродов

ЗиЗ, 4и4, 5И5, биб, 7и

7, 8 и 8 подсоецинены к блоку уси1 .! лителей-сумматоров 35 через суммирующий блок 42, Работа расходомера основана на взаимосвязи между вихревыми и скоростными сигналами, снимаемыми с электродов.

- 1!агнитная система 1 возбуждает в своем зазоре переменное магнитное по.ле, ориентированное перпендикулярно плоскости, в которой расположены электроды.

Сигнал U с выводов 9 и !О основных электродов 3 и 4 и сигналы U „ и ч, 11 „ с выводов 11, 12 и 13, 14 допол нительных электродов пропорциональны расходу жидкого металла.

Эти сигналы суммируются и усиливаются усилителем-сумматором 15, причем сигналы Uv и Uv суммируются с весом 1/4.

Суммарный скоростной сигнал

U„= U,- - — -(U + 11 ) (1)

835 (2) (3) 15

75,ч

Формула изобретения.

1, Кондукционный электромагнитный расходомер дпя жидких металлов, содержащий помещенный в магнитную систему трубопровод с размещенными на нем

5 1500

Сигналы U „ и U с выводов 1б-19

1 4 7 дополнительнь.х электродов суммируются усилителем 20, образуя сигнал

Суммарный вихревой сигнал U порожденный токами Фуко, которые индуцируются в жидком металле переменным магнитным полем, сдвинут по фазе отно-10 сительно сигнала U примерно на 90

Между сигналами 11„ и Б,имеется взаимосвязь где Я вЂ” измеряемый расход;

Q о — калибровочный расход.

При больших значениях расхода жидкого металла магнитное поле на входе датчика ослабляется, а на выходе усиливается, т,е. как бы "сносится" потоком жидкого металла, Скоростной потенциал на входе датчика соответственно уменьшается, а на выходе уве- 25 личивается, Поэтому при R 7 1 сигнал с выводов 16-19 дополнительных электродов обусловлен не только токами Фуко, зависящими от пространственной конфигурации и значения магнитного поля в зазоре магнитной системы датчика, но в него добавляется компонента, непосредственно зависящая от расхода, Эта компонента появляется из — за того что

Э 35 в жидком металле при R < ) 1 протекают токи в направлении оси трубопровода, которые вызваны различным значением скоростных потенциалов на выходе и входе датчика. Существенно, что 40 она отделяется полностью фазовым детектированием, поскольку имеет составляющую, синфазную с Ь*

Выходной сигнал усилителя-сумматора 20 при замкнутых выключателях 38- 45

41 пропорционален следующей величине:

I где. слева стоит сумма сигналов, подаваемых на дифференциальные входы усилителя 20 с пар выводов дополнительных электродов, а справа производная от магнитного потока Ф, пронизывающего замкнутый контур, образован- ный этими выводами. Ясно, что ф, а, следовательно, и сигнал на выходе уси.— лителя 20 не будет теперь содержать скоростной составляющей, что способствует линеаризации характеристики расходомера, Однако, суммарный сигнал не равен U, что не позволяет осуществить расчетную градуировку.

Для того, чтобы обеспечить воэможность расчетной градуировки расходомера при R ) 1, выводы 11-14 электродов подсоединяются к дополнительным входам усилителя 20 через выключатели 39-40. Введение этих выключателей позволяет путем сравнения показаний расходомера при замкнутых и разомкнутых выключателях для расходов, соответствующих R q (1 т,е. где сохраняется линейность градуировочной характеристики расходомера, осуществить градуировку расчетным путем.

Область линейности градуировочной характеристики расходомера будет еще более широкой, если на измерительном участке трубопровода установить две аналогично устроенные группы электродов. Расположение электродов внутри каждой из групп и их выводов соответствует показанному на фиг.3. Группы электродов располагаются у входной и выходной зоны магнитной системы датчика. Место их расположения выбирается таким, чтобы трансформаторная наводка на основных .-лектродах была максимальной. Выполнение этого условия обеспечивает эффективную линеаризацию градуировочной характеристики расходомер"., Суммирующее устройство 42 осуществляет попарное суммирование сигналов с подобных выводов, т,е. суммируются сигналы с электродов 3 обеих групп, электродов 4 и т.д.

Выходные сигналы сумматора 42 по своему назначению подобны сигналам, снимаемым в расходомере с одной группы электродов и описанным выше и подключаются далее к схеме полностью аналогичной схеме на фи-..1.

Таким образом, в расходомере уменьшается нелинейность градуировочной характеристики расхода и достигается возможность использования расчетной градуировочной характеристики в более широком диапазоне расходов.

1500835

Составитель Н.Бурбелло

Редактор И.Сегляник Техред М,Дидик Корректор И.Муска

Заказ 4851/34

Тираж 660

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 двумя основными и четырьмя дополнительными электродами, причем первый основной и первый и третий дополнительные электроды подключены к прямым, а второй основной и второй четвертый дополнительные электроды — к инверсным входам первого усилителясумматора, первый и четвертый дополнительные электроды подключены к 10 инверсным а второй и третий дополнительные электроды — к прямым входам второго усилителя-сумматора, выход первого усилителя-сумматора непосредственно, а второго — через фазовращатель подключены к входам блока измерения отношения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения линеаризации градуировочной характеристики в широком диапазоне измеряемых расходов, второй усилитель-сумматор снабжен двумя прямыми и двумя инверсными входами, причем прямые входы соединены через переключатели с первым и четвертым дополнительными электродами, а инверсные входы соединены через переключатели с вторым и третьим дополнительными электродамы.

2. Расходомер по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что он снабжен второй группой основных и дополнительных электродов, идентичной первой, при этом обе группы электродов расположены у краев полюсных наконечников магнитной системы, а входы усилителей-сумматоров соединены с идентичными электродами обеих групп через суммирующий блок,