Кондукционный электромагнитный расходомер для жидких металлов Советский патент 1989 года по МПК G01F1/56 

СП

о о оо со

01

16-19 суммируется усилителем-сумматором 20, образуя сигнал , Между сигналами U и U имеется зависимость и , где Q и QP измеря-

Яо

емый и калибровочный расходы соответственно. Для усиления линеаризации

градуировочной характеристики на измерительном участке устанавливают вторую i pynny электродов. Место их расположения выбирают таким, чтобы трансформаторная наводка на основных электродах бьша максимальной,, 1 з.п. ф-лы, 3 ил о

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_VO с выводов 9 и 10 основных электродов 3 и 4 и сигналы U_V1 и U_V2 с выводов 11-14 дополнительных электродов 5-8 пропорциональны величине расхода жидкого металла. Эти сигналы суммируются и усиливаются усилителем-сумматором 15, причем сигналы U_V1 и U_V2 суммируются с весом 1/4. Суммарный скоростной сигнал U_V=U_VO+1/4(U_V1+U_V2). Суммарный вихревой сигнал с выводов 16-19 суммируется усилителем-сумматором 20, образуя сигнал U_W=U_W1+U_W2. Между сигналами U_V и U_W имеется зависимость U_V=Q/Q₀U_W, где Q и Q_O -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.

Изобретение относится к электромагнитным кондукционным расходомерам для металлов и может быть ис- нользовано в химической, энергетической и других отраслях нромышленности, где необходимо измерение расхода жидких металлов. Наиболее цепесообраз- но использование расходомера при повышенных расходах, когда из-за эффекта сноса магнитного, поля характерис- кондукционного расходомера становится нелинейной„

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

На фиг.1 показана блок-схема кондукционного расходомера с одной груп- ной электродов; на фиг„2 - то же, с двумя группами электродов; на фиг.З - расположение электродов на измерительном трубопроводе в аксонометрии.

Расходомер содерлшт магнитну о- сие- тему 15 помещенный в ее зазоре, измерительный трубопровод 2 с ОСНОВР ЫМИ 3 и 4 и двумя парами дополнитель- электродов 5-8,

Выводы 9 и 0 основных электродов а также выводы 11-14 дополнительных электродов, устроенных аналогично выводам основных электродов 3 и 4 подключены к усилителю-сумматору 5о Выводы дополнительных электродов 16-- 19, проходящие вдоль образующих трубопровода 2, подключены к усилителю- сумматору 20, Усилитель-сум атор 15 имеет три инвертирующих входа 21-23 н три неинвертирующих входа 24-26. Усилитель-сумматор 20 имеет четыре инвертирующих входа 27-30 и четыре неинвертируют.их входа 31-34. Оба усилителя-сумматора 5 и 20 составляют блок 35 усилителей сумматоров.

Выхрд усилителя-сумматора ,15, а также выход усилителя-сумматора 20 через фазовращатель 36 на 90, подключены 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 о Неинвертирующие входы 3 i 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 маг- ниткой системы 1 (в местах, где трансформаторная помеха на основных электродах близка к максимальной); идентичные выводы обеих групп электродов ЗиЗ , 4и4 , 5и5 , 6и6 , 7и 7, 8 и 8 подсоединены к блоку усилителей-сумматоров 35 через суммирующий блок 42 с

Работа расходомера основана на взаимосвязи между вихревыми и скоростными сигналами, снимаемыми с электродов .

Магнитная система 1 возбуждает в своем зазоре переменное магнитное поле, ориентированное перпендикулярно плоскости, в которой расположены электроды .

Сигнал и

с выводов 9 и 1 о о.сновных электродов 3 и 4 и сигналы и и ; с выводов 11, 12 и 13, 14 дополнительных электродов пропорциональны расходу жидкого металла.

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

Суммарный скоростной сигнал 1

Uv UV.-T (Uv, Ьт )

0 4

(1)

Сигналы и

/,

и V с выводов 16-19

дополиительных электродов суммируются усилителем 20, образуя сигнал

U,j, Uw,

Uve/,

(2)

U поСуммарный вихревой сигнал рожденный токами Фуко, которые индуцируются в жидком металле переменным

магнитным полем, сдвинут по фазе отно-ю входам усилителя 20 через выключатесительно сигнала U примерно на 90

Между сигналами U взаимосвязь

и и .имеется

и.

-Ь «

(3)

где Q - измеряемый расход; . .

QP - 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 соответличивается,

ственно уменьшается, а на выходе уве- 25 каждой из групп и их выводов соответствует показанному на фиг.З. Группы электродов располагаются у входной и выходной зоны магнитной системы датчика . Место их расположения выбираПоэтому при R J, 7 1 сигнал с вьшодов 16-19 дополнительных электродов обусловлен не только токами Фуко, зависящими от пространственной конфигу- ЗО ется таким, чтобы трансформаторная рации и значения магнитного поля в за- наводка на основных электродах бьша зоре магнитной системы датчика, но в максимальной. Выполнение этого ус- него добавляется компонента, непосред- ловил обеспечивает эффективную линеа- ственно зависящая от расхода. Эта ризацию градуировочной характерис- компонента появляется из-за того, что тики расходомерр.

в жидком металле при Rem протека- С ммирующее устройство 42 осущест- ют токи в направлении оси трубопровода, которые вызваны различным значением скоростных потенциалов на выходе и входе датчика. Существенно, что она отделяется полностью фазовым детектированием, поскольку имеет составляющую, синфазную с и .

вляет попарное суммирование сигналов с подобных вь водов, т.бо суммируются сигналы с электродов 3 обеих групп,

40 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 подВыходной сигнал усилителя-сумматора 20 при замкнутых выключателях 38- 41 пропорционален следующей величине:

5 i V с, -,+ Uf,, - d

S.i -7,5 g.-l f,8

(

где слева стоит сумма сигналов, подаваемых на дифференциальные входы уснлителя 20 с пар выводов дополнительных электродов, а справа производная от магнитного потока Ф, пронизывающего замкнутьш контур, образованный этими выводами. Ясно, что Ф, а, следовательно, и сигнал на выходе усилителя 20 не будет теперь содержать скоростной составляющей, что способст15008356

вует линеаризации характеристики расходомера. Однако, суммарный сигнал не равен и , что не позволяет осуществить расчетную градуировку.

Для того, чтобы обеспечить возможность расчетной градуировки расходомера при , выводы 11-14 электродов подсоединяются к дополнительным

ли 39-40. Введение этих выключателей позволяет путем сравнения показаний расходомера при замкнутых и разомкнутых выключателях для расходов, соответствующих Кр,1, т.е. где сохраняется линейность градуировочной характеристики расходомера, осуществить градуировку расчетным путем.

Область линейности градуировочной

характеристики расходомера будет enie более широкой, если на измерительном участке трубопровода установить две аналогично устроенные группы электродов. Расположение электродов внутри

С ммирующее устройство 42 осущест-

вляет попарное суммирование сигналов с подобных вь водов, т.бо 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 фиг.1.

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

55

Формула изобретения1. Кондукционный электромагнитньй расходомер для жидких металлов, содержащий помещенный в магнитную систему трубопровод с размещенными на нем

двумя основными и четырьмя дополнительными электродами, причем первьй основной и первый и третий дополнительные электроды подключены к пря- мым, а второй основной и второй четвертый дополнительные электроды - к инверсным входам первого усилителя- сумматора, первый и четвертьпЧ дополнительные электроды подключены к 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, отличающийся тем, что, с целью обеспечения линеаризации градуировоч ной характеристики в широком диапа-

Составитель Н.Бурбелло Редактор И.Сегляник Техред М.Дидык Корректор И.Муска

Заказ 4851/3

Тираж 660

ВНИИ11И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

зоне 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 электродами.

(pu&Z

Фив.З

Подписное