СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ И ПОВЕРКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РАСХОДОМЕРОВ Российский патент 2000 года по МПК G01F25/00 

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике измерения расхода с помощью электромагнитных расходомеров, их градуировки и поверки имитационным способом.

Известен способ градуировки и поверки электромагнитных расходомеров, предусматривающий преобразование магнитного поля первичного преобразователя в электрический сигнал, по своим параметрам эквивалентный сигналу, возбуждаемому между электродами при протекании по каналу заданного расхода электропроводной жидкости (1). Этот способ включает измерение параметров канала первичного преобразователя; преобразование магнитного поля первичного преобразователя в электрическое напряжение с помощью индукционной катушки, помещаемой в канал; интегрирование электрического напряжения, полученного на выходных клеммах индукционной катушки с помощью электронного преобразователя; деление в определенном соотношении с помощью резисторного делителя и подведение полученного сигнала, который в результате этих преобразований становится эквивалентным сигналу, возбуждаемому между электродами при протекании заданного расхода жидкости, к измерительному устройству электромагнитного расходомера.

Недостатком известного способа является невозможность производить раздельно поверку первичного преобразователя и измерительного устройства электромагнитного расходомера. Необходимость в раздельной поверке первичного преобразователя и измерительного устройства возникает при поверке теплосчетчиков и счетчиков-расходомеров, у которых имеется несколько первичных преобразователей расхода и общее многоканальное измерительное устройство, а также при обеспечении взаимозаменяемости первичных преобразователей и измерительных устройств электромагнитных расходомеров.

Этот недостаток устраняется в предлагаемом изобретении.

Цель предлагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей имитационного способа градуирования и поверки за счет обеспечения раздельной поверки первичных преобразователей и измерительных устройств электромагнитных расходомеров.

Для этого в способе градуировки и поверки электромагнитных расходомеров, включающем измерение параметров канала первичного преобразователя, преобразование магнитного поля первичного преобразователя в электрическое напряжение с помощью индукционной катушки, помещаемой в канал, интегрирование электрического напряжения с помощью электронного преобразователя и подведение полученного сигнала к измерительному устройству; напряжение, полученное в результате интегрирования, сравнивают с напряжением, выделяемым на сопротивлении, включенном в цепь питания индуктора, их отношение принимают в качестве меры преобразования первичного преобразователя; коэффициент преобразования измерительного устройства определяют путем фиксации показаний расходомера при подведении на вход измерительного устройства напряжения, выделяемого на сопротивлении, включенном в цепь питания индуктора первичного преобразователя, определения отношения показания расходомера к величине сопротивления, включенного в цепь питания индуктора, а отношение показаний расходомера к величине расхода определяют как произведение коэффициентов преобразования первичного преобразователя и измерительного устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1, 2 и 3.

На фиг. 1 изображена схема устройства поверки первичных преобразователей.

На фиг. 2 приведена схема поверки измерительных устройств.

На фиг. 3 показана схема поверки калиброванного сигнала измерительного устройства.

Предлагаемый способ градуировки и поверки электромагнитных расходомеров предусматривает раздельную поверку первичного преобразователя и измерительного устройства, а также предусматривает поверку калиброванного сигнала измерительного устройства, если таковой предусмотрен в электромагнитном расходомере.

Поверка первичного преобразователя расхода заключается в установлении его коэффициента преобразования. Информативная компонента напряжения U, возникающая между электродами первичного преобразователя, связана с расходом следующим выражением:
U = 4BQ/D, (1)
где B - индукция магнитного поля,
Q - расход,
D - диаметр канала первичного преобразователя.

Магнитное поле B может быть нестабильным, поскольку создается нестабильным током I, протекающим через катушку возбуждения индуктора. Для исключения влияния нестабильности магнитного поля на результат измерения расхода в качестве выходной величины первичного преобразователя расхода используют отношение U/I, которое и измеряется измерительным преобразователем электромагнитного расходомера. Если представить коэффициент преобразования первичного преобразователя K_п как отношение выходной величины к входной, то оно равно:

Коэффициент K_п представляет собой размерную величину, Ом•с/м³.

Поверка измерительного устройства заключается в определении его коэффициента преобразования K_иу.

Входной величиной измерительного устройства является выходная величина первичного преобразователя, т.е. отношение U/I, а выходной - некоторый параметр α (выходная координата), в качестве которого может быть любой выходной унифицированный сигнал расходомера, в том числе токовый, частотный, кодовый, цифровые показания на табло и т.п.

Коэффициент преобразования измерительного устройства имеет вид

и также представляет собой размерную величину 1/Ом.

Калибровочный сигнал электромагнитного расходомера обычно создается током питания индуктора, поэтому коэффициент преобразования калиброванного устройства определяется выражением:
K_к = U_k/I = R_k, (4)
где U_k - напряжение калиброванного сигнала,
R_k - передаточное сопротивление калибровочного устройства.

Способ поверки первичного преобразователя включает измерение параметров канала первичного преобразователя, размещение в его магнитном поле индукционной катушки, интегрирование электрического напряжения на выходных клеммах индукционной катушки, наведенного магнитным полем первичного преобразователя, причем напряжение, полученное в результате интегрирования, сравнивают с напряжением, выделяемым на сопротивлении, включенном в цепь питания индуктора, а их отношение принимают в качестве меры коэффициента преобразования первичного преобразователя по формуле

где C_i - постоянная времени интегрирования,
k - отношение напряжения, полученного в результате интегрирования выходного напряжения индукционной катушки, к напряжению на сопротивлении r, включенном в цепь питания индуктора,
C_k - постоянная индукционной катушки,
В - диаметр канала первичного преобразователя расхода.

Способ поверки первичного преобразователя поясняется на фиг. 1, где изображен электромагнитный первичный преобразователь, состоящий из двух катушек возбуждения магнитного поля 1, участка трубопровода 2 и двух электродов 3, в канале первичного преобразователя установлена индукционная катушка 4, которая подключена к интегрирующему преобразователю 5. В цепь питания катушек возбуждения включено электрическое сопротивление r, напряжение с интегрирующего преобразователя 5 и с сопротивления r подведены к измерителю отношения напряжения 6. Питание катушек возбуждения производится от источника переменного тока 7. При подключении катушек возбуждения к источнику питания в канале первичного преобразователя возникает переменное магнитное поле, которое наводит в индукционной катушке, размещенной в канале первичного преобразователя, электрический сигнал. Этот сигнал интегрируется при помощи интегрирующего преобразователя 5 и подводится к измерителю 6. Измеритель 6 определяет отношение двух напряжений
k = U_и.п/U_r,
где U_и.п - выходное напряжение интегрирующего преобразователя,
U_r - напряжение, выделяемое на сопротивлении r.

По результатам измерения диаметра канала первичного преобразователя и измерения коэффициента k по формуле (5) вычисляют коэффициент K_п.

При поверке измерительного устройства собирают схему, приведенную на фиг. 2:
1 - первичный преобразователь расхода,
2 - измерительное устройство расходомера,
R₁, R₂, R₃ - делитель из электрических сопротивлений,
U - напряжение, подводимое на вход измерительного устройства,
α - выходной сигнал измерительного устройства.

В принципе вместо делителя R₁, R₂, R₃ можно использовать одно сопротивление, включаемое в цепь питания индуктора, при этом оно должно быть очень низкоомным, составлять несколько мОм; поскольку с такими сопротивлениями сложно работать, целесообразно применить делитель из сопротивлений, например, приведенный на фиг. 2. При этом сопротивление R₂ может составлять, например, 1 Ом.

На вход измерительного устройства подводят напряжение U, выделяемое на сопротивлении, включенном последовательно с индуктором первичного преобразователя в цепь его питания, и измеряют выходной сигнал α, вызванный подведенным напряжением U, а коэффициент преобразования измерительного устройства вычисляют по формуле

Причем при градуировке таким образом определяют коэффициент преобразования измерительного устройства Л_и.у, а при поверке сравнивают полученное значение K_и.у с ранее определенным.

При компоновке первичного преобразователя расхода с измерительным устройством отношение между выходным сигналом α и расходом Q определяется по формуле

где K_р - коэффициент преобразования электромагнитного расходомера.

При поверке калиброванного сигнала собирают схему, изображенную на фиг. 3:
1 - первичный преобразователь расхода,
2 - измерительное устройство расходомера,
6 - измеритель отношений напряжений k,
r - электрическое сопротивление, включенное последовательно в цепь питания катушек возбуждения первичного преобразователя расхода,
I - ток питания катушек возбуждения.

U_k - напряжение калибровочного сигнала измерительного устройства.

С помощью измерителя 6 определяют коэффициент k, равный отношению напряжения U_k к напряжению U_r
k = U_k/U_r. (8)
Затем вычисляют передаточное сопротивление калибровочного устройства по формуле
R = kr. (9)
Таким образом, использование предложенного решения позволяет раздельно поверять первичный преобразователь и измерительное устройство и тем самым расширяет функциональные возможности имитационного способа градуировки и поверки электромагнитных расходомеров, счетчиков-расходомеров и теплосчетчиков.

Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР N 165910, G 01 F, 1964.

2. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. - Л.: Машиностроение, 1989.

Изобретение может быть использовано при поверке теплосчетчиков и счетчиков-расходомеров, имеющих несколько первичных преобразователей и общее многоканальное измерительное устройство. В магнитном поле первичного преобразователя размещают индукционную катушку и интегрируют электрическое напряжение на ее выходных клеммах. По отношению напряжения, полученного в результате интегрирования, к напряжению, выделяемому на сопротивлении, включенном в цепь питания индуктора первичного преобразователя, определяют коэффициент преобразования последнего K_п. По отношению сигнала на выходе расходомера при подведении на вход измерительного устройства напряжения, выделяемого на сопротивлении, включенном в цепь питания индуктора, вычисляют коэффициент преобразования измерительного устройства K_иу. Коэффициент преобразования расходомера определяют как произведение коэффициентов K_п и К_иу. Изобретение расширяет функциональные возможности имитационного способа гардуировки и поверки. 3 ил.

Способ поверки электромагнитных расходомеров, включающий размещение в магнитном поле первичного преобразователя электромагнитного расходомера индукционной катушки, интегрирование электрического напряжения на выходных клеммах катушки, наведенного магнитным полем первичного преобразователя, и определение коэффициента преобразования электромагнитного расходомера K_р, отличающийся тем, что напряжение, полученное в результате интегрирования, сравнивают с напряжением, выделяемым на сопротивление r, включенном в цепь питания индуктора первичного преобразователя, и по отношению указанных напряжений k вычисляют коэффициент преобразования первичного преобразователя K_п по формуле

где C_i - постоянная времени интегрирования;
C_к - постоянная индукционной катушки;
D - диаметр канала первичного преобразователя,
на вход измерительного устройства электромагнитного расходомера подводят напряжение, выделяемое на сопротивлении, включенном в цепь питания индуктора первичного преобразователя, и вычисляют коэффициент преобразования измерительного устройства K_и.у как отношение сигнала на выходе расходомера к величине сопротивления, включенного в цепь питания индуктора, а коэффициент преобразования расходомера K_р определяют как произведение коэффициентов K_п и K_и.у.