Электромагнитный расходомер Советский патент 1979 года по МПК G01F1/58 

54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР

проиодности измеряемой среды преобразонтч.И) должен поддерживать с высокой степенью точности ток, равный нескольким деcsriKiiM ампер, проходящий через электроды и стенки трубопровода. Упомянутый преобразователь является элементом обратной связи расходомера, определяющим метрологические характеристики прибора, а при указанной схеме преобразования и значениях тока очень сложно обеспечить высокие точность и надежность прибора.

1Лелью изобретения является повышение точности и надежности измерения.

Это достигается тем, что в предлагаемом расходомере схема компенсации содержит имюратор переменного тока, электронный ключ, трансформатор тока, безреактивное сопротивление и компаратор, первичная обмогка трансформатора тока подключена последовательно с безреактивным сопротив.кчшем к генератору 1ере.менного тока, а вторичная обмотка трансформатора тока подк,:1К)чена к электродам.

Электроды последовательно с безреактивиым сопротивлением подключены ко входу компаратора, выход которого подключен к управляющему входу электронного ключа, сигнальный вход электронного ключа подк.1ючен к генератору переменного тока, а выход электронного ключа - к индикатору выходного сигнала.

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

Раеходомер содержит индуктор постоянного магнитного поля, выполненный из немагнитной стали, участок трубопровода 2, толщина етенок 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 второй - генератор 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 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,

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

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

Этот режим работы расходомера, схе.матично изображенный на фиг. 20, эквивалентен режиму работы расходомера, в котором внутренняя поверхность трубопровода выполнена из электроизоляционного материала Поэтому изменение контактного сопротивления и электропроводности измеряемой среды в этот момент не влияет на распределение потенциалов в пограничном слое жидкости 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 выще, режим работы расходомера,эквивалентный режиму работы расходомера с непроводящими стенками. Возникающая при этом между электродами ЭДС, обусловленная движением жидкого металла, 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

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

напряжение с выхода генератора 4 на вход индикатора И, 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 промышленная сеть переменного 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 5 этом первичная обмотка трансформатора тока подключена последовательно с безреактивным сопротивлением к генератору переменного тока, а вторичная обмотка трансформатора тока подключена к электродам, электроды последовательно с безреактивным соо противлением подключены к 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 № 200199, кл. G 01 F 1/58, 1966.