Электромагнитный расходомер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИС ГИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК в Я 5 ь 01 к 1,64 ГРЕ)=НРЧТВУ ОПИСАНИЕ ИЗО СКОМУ А 70(57: Испол ьзхода злект)лобрьек.полнеа в в)первая частмаГниТОПРО 9 9" Бюл, й.нитопрово нь: первая сопряжен н ником. 2 ил И зобр втеке птнс сится к электпиче ским измерениям неэлектрических величин, а точнее - к измерению параметров потока злектропроводной средь(скорости, расхода) в технологических системах с жидкостным электропроводны м высокотемпературным контуром апример, металлических расплааов в йном производн литестае.Известны расходомеры электромагнитные, предназначенные для измерения скорости или оасхода электропроводкой низкотемпературной среды, содержащие расположенные на поверхности канала с электропроводной средой возбуждэющук: магнитное поле силовую и измерительные многовитковые катушки индуктивности: усилитель электрических сигналов; регистрирующий прибор и источнлк питания (Дж, Шерклиф, Теория электромагнитного измерения расхода. Изд, "Мир", М,. 1965 г.).Из известных электромагнитных расходомеров наиболее близким по технической сущности является индукционный расходомер, описанный в авт, св. г). 335546, кл, С 01 Р 1/64). Этот расходомер имеет вторичный прибор, датчик в виде трубопровода кольцеГОСУДАРСТРЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ и ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1 иаоварсв и В В,Ивков рское свидетсльсгво С 6. кл. Я 01 Е 1/64, 1970 Р,. ААГН 1 г,ЬИ РАСХОДЗМЕР овзние. техника измерения рас ропроводных сред. Сущность я; возбуждэОщэя оомотка выде плоского фигурного корпуса. ь которо)го сопряжена с третьим водам, а вторая - с первым ма 1- ом, в пазах которого установлеи вторая приемные обмотки, )е каждая с кольцевым сердецього сечения и измерительнои обмотки, помещенные в радиальном поле намагничивэющей обмотки, дополнительно снабжен двумя приемными каушками, соединенными встречно и устаноапенкыми на трубспроводе в радиальном поле намагни ивающей обмотки симметрично по обе стороны от нее, в середике этол обмотки, выполненной в виде удлиненного соленоида, помещена измерительная обмотка. э выводы последней и приемных катушек подключены ко воричному прибору, аь)полненкому в аиде измерителя отношения злектродвижугцих сил.установка датчика этого расходомера ка об.екте тоебуе- "разрыва" трубспрово,а Ч;О УСЛО)ККЯЕТ .аМЕКУ ИПЛ г ЕМОКТ га гЧИ- ка, В кекоторьх технологических системах разрыв трубопровода недопустим. Намаг кичивающэя и измео) тельные ка-,ушки датчика этого расходомерэ имеют большое число витков, и поэтому прл вьсоких температурах трубопровода (500 - 600 С) эксплуатационные параметры таких катушек неудовлетворительные; они имеют малый КозффИЦИЕНТ ЗаПОЛг)ЕНИЯ ( РЬ)ХЛОСТЬ ) НИЗ- кую надежность изоляции )напримервследствие теплового старения), сравнительноо сложную и более высокую стоимость изготовления,Другие известные электромагнитные измерители скорости и расхода (расходомеры электромагнитные) при высокой температуре электропроводной среды (расплавы металла) быстро изнашиваются, а часто вовсе непригодны для работы в области высоких температур, Кроме того, возбуждающая, и особенно, измерительные катушки индуктивности, содержащие большое число витков изолированного провода, также конструктивно "рыхлые": коэффициент заполнения катушек проводником вследствие неплотной намотки и прослойки изоляции практически равен 0,4-0,6, Наконец, измерительные катушки индуктивности в извест.ных расходомерах располага.от на значительном расстоянии от раскаленного металлопровода, что уменьшает коэффициент магнитной связи между электропроводным контуром и измерительными катушками. В результате резко снижается величина полезного сигнала, а также эффективность, долговечность и надежность работы расходомера.Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и надежности измерения расхода высокотемпературных расплавов.Для достижения этой цели в названном расходомере магнитная система выполнена в виде разъемного ферромагнитного цилиндра со сквозным пазом по образующей для установки на металлопроводе), а внутренняя стенка магнитопровода имеет три полукольцевых паза. В среднем пазу расположена часть обмотки возбуждения, в боковых пазах - часть иэмеоительной обмотки.Обмотка возбуждения выполнена в виде металлической пластины большого сечения из высокоэлектропроводного материала и снабжена двумя сквозными отверстиями (вырезами): полукольцевым и прямоугольным, соединенным между собой щелью; полукольцевой вырез пластины охватывает среднюю часть магнитопровода головки (средний паз и внешнюю стенку цилиндрического магнитопровода головки), а прямоугольный вырез охватывает стержень силового трансформатора, Таким образом, возбуждающая обмотка представляет собой бесконтактный (замкнутый на себя) металлический плоский контур с двумя сообщающимися между собой вырезами, образуя два плоских соединенных последовательно витка, один из которых выполняет функции обмотки магнитопровода расходо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мера, а другой - это вторичная обмотка силового трансформатора.Обмотка измерительная выполнена ввиде короткозамкнутого (бесконтактного)контура из металлического прутка круглогоили прямоугольного сечения, изогнутоготак, чтобы образовалась пространственнаяфигура, содержащая два полукольца, расположенных в боковых пазах магнитопроводарасходомера. На этот измерительный контур нанизаны два кольцевых сердечника свысокой магнитной проницаемостью, на которых намотаны катушки индуктивности,Таким образом, измерительная обмоткапредставляет собой короткозамкнутый виток первичной обмотки двух кольцевыхтрансформаторов, части которого образуютдва встречно включенных витка связи с магнитным потоком реакции электропроводной среды в канале.На фиг. 1 и 2 а, б, в изображены функциональные схемы, конструкция магнитопровода и обмоток, принципиальные схемывнешних соединений электромагнитногорасходомера,На фиг. 1 изображена функциональнаясхема расходомера и приняты следующиеобозначения; 1 -магнитопровод расходомера с обмотками, 2 - трансформатор силовой,3 - блок согласования выходного сигналаизмерительной обмотки расходомера с входом типового усилителя, 4 - типовой усилитель электрических сигналов, 5регистрирующий прибор - интегратор, градуированный в единицах расхода,На фиг. 2 изображены блоки 1 и 2; а -конструкция головки расходомера и силового трансформатора в двух проекциях - видсбоку и сверху, с разрезами А - А и В - В; б -скелетная схема головки расходомера и силового трансформатора; в - короткозамкнутая обмотка возбуждения,Обозначения, принятые на фиг. 2 а, б, в,следующие: б - трубопровод, канал; 7 -электропроводная среда; расплав металла;8 - магнитная система головки расходомера; 9 - магнитопровод силового трансформатора; 10 - КЗ-возбуждающая обмоткаголовки расходомера и вторичная обмоткасилового трансформатора, металлическаяшина с вырезами для магнитопроводов. связанных щелевым оазрезом; 11 - короткозамкнутая измерительная обмотка; 12 -тороидальные трансформаторы измерительные; 13 - первичная обмотка силового трансформатора; 14 - ребра охлажденияКЗ-обмоток (радиаторы), ч - скорость потока электропроводной среды; О - напряжение сети: о - ток в КЗ-обмотке возбуждения;1 у - ток, индуктированный потоком в КЗ-об 1768986мотке измерительной; "Н" - начало, "К" - конец вторичных обмоток кольцевых трансформаторов тока.При подаче напряжения (фиг. 2-а) на зажимы первичной обмотки 13 силового трансформатора 9 в его КЗ-вторичной обмотке 10 индуктируется ток возбуждения О, который замыкается по полукольцевой части этой же обмотки, лежащей во внутреннем среднем пазу магнитопровода 8 расходомера, возбуждая в рабочем зазоре головки и в электропроводной среде 7 магнитное поле Фо, охватывающее соединенные встречно боковые полукольцевые части КЗ-обмотки 11, расположенные во внутренних боковых пазах магнитопровода 8, На выступающих из магнитопровода 8 частях КЗ-обмотки 11 нанизаны два кольцевых магнитопровода с высокой магнитной проницаемостью (например, супермаллой), на которых намотаны многовит;овые катушки индуктивности с выводами "Н", "К",Поскольку полукольцевые части КЗ-обмотки 11 относительно КЗ-обмотки 10 и относительно середины магнитопровода расположены симметрично, то при Ч = 0 магнитное поле Фо индуктирует в полукольцевых частях обмотки 11 две равные по величине встречные ЭДС и поэтому ток у в обмоткебурю равен нулю,Кога поток электропроводной среды 7 перем.; цается по каналу 6 со средней скоростью К то в радиальных плоскостях электропроводной среды, находящихся в кольцевых зонах магнитопровода 8, индуктируются два вихревых тока, которые, в свою очередь, индуктируют в КЗ-обмотке 11 две направленные согласно ЗДС, вызывающие в ней ток 1 у, пропорциональный средней скорости движения электропроводной среды, Интегрируя сигнал, пропорциональный в интервале времени Лт = т 2 - т 1, получим средний расход среды за этот отрезок времени2а=юГдт,т 1где рабочее сечение канала датчика Я = =сап эт,Функциональная схема по фиг. 1 работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный скорости потока расплава, снимается с вторичных обмоток кольцевых трансформаторов 12 и подается на вход согласующего устройства 2, откуда поступает на вход усилителя, например, типа У 2 М (паспорт 2,548,001 ПС, ВА "Машприборинторг", СССР, Москва), к выходным зажимам которого подключается либо вольтметр,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 градуированный в единицах скорости потока, либо интегрирующий прибор, градуированный в единицах расхода средь.Электромагнитный расходомер с короткозамкнутыми обмотками возбуждения и измерения обладает многими преимуществами. Главные из них следующие: высокая надежность и долговечность работы в широком диапазоне температур практически до 700 С; высокий коэффициент заполнения паза магнитопровода расходомера; весьма высокий коэффициент магнитной связи между электропроводным расплавом и измерительными элементами КЗ-обмоток; жесткость, технологичность и небольшие габариты,Формула изобретения Злектрол эгнитный расходомер, содержащий источник переменного тока, возбуждающую обмотку, изолированную от трубопровода, первую и вторую приемные обмотки, соединенные между собой встречно путем накоротко замкнутых первых выводов и установленные снаружи трубопровода по разные стороны от возбуждающей обмотки, первый и второй магнитопроводы и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и надежности измерений расхода высокотемпературных расплавов, в него введены силовая обмотка, установленная на третьем магнитопроводе, две многовитковых катушки, установленных на отдельном кольцевом сердечнике каждая, соединенных между собой согласно и подключенных к усилителю с выходом, возбуждающая обмотка выполнена в виде плоского фигурного корпуса, в первой части которого выполнено сквозное отверстие, в котором установлен третий магнитопровод, а во второй части, профиль которой совпадает с профилем трубопровода, выполнено второе сквозное отверстие, сообщенное сквозной щелью с первым, первый магнитопровод выполнен плоским и имеет внутренний паз, в котором размещена вторая часть фигурного корпуса, второй магнитопровод выполнен плоским и сопряжен посредством крепления с первым магнитопроводом с образованием двух пазов, в которых установлены первая и вторая приемные обмотки, вторые выводы которых соединены накоротко, при этом кольцевые сердечники установлены на первой и второй приемных обмотках соответственно, и источник переменного тока соединен с силовой обмоткой, а регистрирующий прибор соединен с выходом усилителя.1768986 ыг.2 Соста ль Л. ПивоваровМоргентал Корректор О, Гу рубченко кто Пр водственно-издательскии ко Заказ 3639 ВНИИПИ Тираж арственного комитета по из 113035, Москва, Ж, РПодписноеретениям и открытиям при ГКНТ С шская наб 4/5 тент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 10