Электромагнитный измеритель тангенциальной скорости жидкостных пленок

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ

< 661341

Союз Советских

Соцмалнстицеских

Ресаубпик (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 09.08.76 (21) 2392836/18-10

1 с прйсоедийейием"заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл

6 01 Р 5/08

Государственный квинтет

СССР оа делан иэаоретеннй н открытий

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79 (53) УДК531.767 (088,8) В. Б. Большаков, В. Б. Королев и Л. M. Корсунский (72) Авторы изобретен ия (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТАНГЕНЦИАЛЬНОЙ

СКОРОСТИ ЖИДКОСТНЫХ ПЛЕНОК

Изобретение относится к области измерения параме ров движения и может быть использовано в газодобывающей, химической и теплоэнергетической промышленности для измерения тангенциальной составляющей скорости перемещающихся по внутренней поверхности трубопроводов пленок, являющихся жидкой фазой движущихся по тру-:, бопроводам закрученных расслоенных газожидкостных потоков природного газа, различных химических реагентов, дистиллированной воды и т. д.

Известны электромагнитные измерители скорости проводящих сред, содержащие электромагнитные преобразователи, зондирующие движущуюся среду постоянным или переменным магнитным полем. Возникающая при этом ЭДС, величина которой пропорциональна составляющей скорости потока, перпендикулярной к направлению магнитного поля и базе электродов, регистрируется измерительным блоком, состоящим из усилителя и индикатора (1).

Известен также электромагнитный измеритель тангенциальной составляющей скорости тонких жидкостных пленок, состоящий из непроводящего канала, размещенных заподлицо с его поверхностью двух кольцевых электродов, охватывающей канал трехполюсной магнитной системы, создающей осесимметричное магнитное поле, и измерительного блока (2). При движении закрученного расслоенного газожидкостного потока по каналу преобразователя в магнитном поле датчика в плейке — жидкой фазе расслоенного потока — индуцируется ЭДС. При этом разность потенциалов; снимаемая с размещенной в определенных точках рабочей области преобразователя пары электродов, прямо пропорциональна среднему значеьчпо тангенциальной составляющей скорости жидкости в пленке. Особенность измерения скорости жидкой фазы в газопроводах заключается в том, что пленка представляет собой смесь тяжелых фракций углеводородов, имсющих очень высокое удельное сопротивление (порядка 109 ом см и более), и воды различной степени минерализации. В этой связи ее проводимость во время измерений может меняться на несколько порядков.

Удельное сопротивление пленок дистиллированной воды в теплообменных аппаратах

661341 энергетических установок порядка 108 ом.см.

Пленки различных химических реагентов обладают еще более высоким удельным сопротивлением. Тангенциальная скорость жидкостных пленок в реальных закрученных расслоениях газожидкостных потоках существенно меньше осевой и ее величина порядка

10 см/см. Толщина пленки порядка 1 мм.

Однако отмечается существенная зависимость показаний от изменений физико-химических свойств измеряемой среды, обусловленная большим внутренним сопротивлением (сопротивлением между электродами и трубопроводом, на котором заземляется измерительная схема). Вследствие этого не выдерживается необходимое соотношение между внутренним сопротивлением преобразователя и входным сопротивлением измерительной цепи. Кроме того, отмечается ограниченная пороговая чувствительность из-за наличия значительных помех на высоком внутреннем сопротивлении; невысокая чувствительность, связанная с тем, что в кольцевых электродах, пронизываемых переменным магнитным полем, индуцируются значительные токи, которые снижают величину магнитной индукции в рабочей области преобразователя; низкая стабильность, вызванная помехами, проникающими через паразитную емкость входной цепи.

Целью изобретения является снижение влияния на показания прибора изменений физико-химических свойств пленки, повышение чувствительности и повышение стабильности работы электромагнитного измерителя в условиях высокого удельного сопротивления жидкостных пленок.

Для этого преобразователь снабжен дополнительным кольцевым электродом, расположенным между основными заподлицо с внутренней поверхностью непроводящего канала, на который выведена точка заземления, и двумя кольцевыми эквипотенциаль-ными экранами, охватывающими основные электроды, причем все электррды и экраны выполнены разрезными, а измерительный блок состоит из предварительного усилителя с коэффициентом усиления «единица» и низкоомным выходом, собственно усилителя и регистратора, при этом измерительные электроды подключены к входам предварительного усилителя, а напряжение с выхода последнего подано на экраны и на собственно усилитель, вход которого подключен к регистратору. . На фиг. 1 схематически изображен преобразователь тангенциальной скорости жидкостных пленок; на фиг. 2 — блок-схема измерителя.

Преобразователь 1 состоит из канала 2, представляющего собой секцию трубопровода, выполненную в области локализации магнитного поля из непроводящего материала. Контролируемая жидкостная пленка 3 перемещается по каналу преобразователя, охватываемому трехполюсной магнитной сис- темой 4, создающей осесимметричное магнитное поле. Размещенные заподлицо с внутренней поверхностью канала преобразоватеs ля основные электроды 5 и 6 выполнены кольцевыми и разрезными. Электроды 5 и 6 помещены в охватывающие их кольцевые разрезные экраны 7. Дополнительный электрод

8 выполнен также кольцевым и разрезным.

Сигнал с кольцевых электродов 5, 6 и 8 (см. фиг. 2) поступает на предварительный усилитель 9. С одного выхода усилителя напряжения поданы на кольцевые разрезные экраны и на экраны электродных выводов, l с другого — на вход преобразователя 10 cur

Предложенный электромагнитный измеритель тангенциальной скорости жидкостных пленок работает. следующим образом.

При движении жидкостной пленки по внутренней поверхности канала преобразователя 1 в магнитном поле, возбуждаемом осесимметричной трехполюсной магнитной системой 4, в пленке 3 индуцируется ЭДС.

2s -::. Разность потенциалов между каждым из основных электродов 5 и 6 и дополнительным электродом 8, пропорциональная значению тангенциальной составляющей скорости жидкости в пленке, поступает в усилитель

9, имеющий коэффициент усиления «единица» и низкоомные выходы. С выхода усилителя 9 напряжение подается на кольцевые разрезные экраны 7, охватыва|ощие основные электроды 5 и 6. Амплитуда и фаза этих сигналов соответствует амплитуде и фазе и сигналов на соответствующих электродах 5 и 6, что существенно увеличивает входное сопротивление и уменьшает емкостные наводки на измерительную цепь. С выхода предварительного усилителя сигнал также посту4 пает на преобразователь 1О, где подвергается усилению и преобразованию в форму, удобную для йодачи его на вход устройства

11, Таким образом, благодаря применению дополнительного кольцевого электрода, вы4 полнению основных и дополнительных электродов разрезными, использованию охватывающих основные электроды кольцевых разрезных экранов, находящихся под потенциалами электродов, введению во входной цепи предварительного усилителя с низкоомным выходом и коэффициентом усиления

«единица», вырабатывающего напряжение, поддерживающее на экранах потенциалы, амплитуда и фаза которых равна потенциалам на соответствующих электродах, снижено влияние изменений физико-химических свойств измеряемой среды на показания прибора, повышена чувствительность и стабильность работы электромагнитного из66134? юг.1

Ъ

° Составитель В. Назарова

Техред О. Луговая Корректор М. Вигула

Тираж 1089 Подписное

Редактор О. Филиппова

Заказ 2432 40

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

113035, Москва, )K — 33, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мерителя тангенциальной скорости жидкостных пленок с высоким удельным сопротивлением.

Формула изобретения

Электромагнитный измеритель тангенциальной скорости жидкостных пленок, включающий измерительный блок и электромагнитный преобразователь, состоящий из непроводящего канала, размещенных заподлицо с его поверхностью двух измерительных кольцевых электродов, плоскость которых перпендикулярна оси канала, и охватывающей канал трехполюсной магнитной системы, отличающийся тем, что, с целью снижения зависимости показаний измерителя от изменения физико-химических свойств измеряемой среды, повышения чувствительности и стабильности работы измерителя в условиях высокого удельного сопротивленияжидкостных пленок, преобразователь снабжен дополнительным кольцевым электродом, расположенным между основными заподлицо с внутренней поверхностью непроводящего канала, на который выведена точка заземления, и двумя кольцевыми эквипотенциальными экранами, охватывающими основные электроды, причем все электроды и экраны выполнены разрезными, а измерительный блок состоит из предварительного усилителя с коэффициентом усиления «единица» и низкоомным выходом, собственно усилителя и регистратора, при этом измерительные электроды подключены к входам предварительного усилителя, а напряжение с выхода последнего подано на экраны и на собственно усилитель, вход которого подключен к регистратору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 315121, кл. G 01 P 5/08, 1970.

-2. Тезисы докладов Vill Рижского совещания по магнитной гидродинамике, том II, МГД машины, Рига, «Зинатие», 1975, с. 188 — 190.