RU124792U1 - ELECTROMAGNETIC FLOW METER - Google Patents

Abstract

Электромагнитный расходомер, содержащий помещенный в корпус участок трубопровода, выполненный из немагнитного материла, покрытый внутри слоем неэлектропроводной изоляции, в котором сформирован измерительный канал с участком прямоугольного сечения, расположенный между полюсами электромагнита, замкнутых магнитопроводом, а на стенках участка прямоугольного сечения, параллельных направлению магнитного поля, установлены электроды в виде прямоугольных пластин, причем их высота совпадает с высотой этой стенки вдоль направления магнитного поля, отличающийся тем, что внутри участка трубы с обеих сторон прямоугольного участка измерительного канала размещены концентраторы магнитного поля, каждый из которых соединен с соответствующим сердечником, а ширина их перекрывает ширину электродов, над которыми они размещены.An electromagnetic flowmeter containing a pipe section placed in the housing made of non-magnetic material, coated inside with a layer of non-conductive insulation, in which a measuring channel is formed with a rectangular section located between the poles of an electromagnet closed by a magnetic circuit, and on the walls of a rectangular section parallel to the direction of the magnetic field electrodes in the form of rectangular plates are installed, and their height coincides with the height of this wall along the direction of the magnetically field, characterized in that inside the pipe section on both sides of the rectangular section of the measuring channel are placed magnetic field concentrators, each of which is connected to the corresponding core, and their width overlaps the width of the electrodes over which they are placed.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к приборостроению, в частности к области измерения расхода электромагнитным способом, и может быть использована для измерения расхода электропроводных жидкостей.The proposed utility model relates to instrumentation, in particular to the field of flow measurement by the electromagnetic method, and can be used to measure the flow rate of electrically conductive liquids.

Наиболее распространенная конструкция электромагнитного расходомера для измерения расхода электропроводных жидкостей (например, Электромагнитный расходомер, Патент РФ №2272998, МПК GO1F 1/58) содержит участок трубопровода круглого сечения, изготовленного из немагнитного материала, покрытого внутри слоем неэлектропроводной изоляции и помещенного между полюсами электромагнита с магнитопроводом, и введенные в трубопровод электроды, установленные в плоскости, перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита. Вся конструкция помещается в корпус.The most common construction of an electromagnetic flowmeter for measuring the flow rate of electrically conductive liquids (for example, Electromagnetic Flowmeter, RF Patent No. 2272998, IPC GO1F 1/58) contains a section of a circular pipeline made of non-magnetic material coated inside with a layer of non-conductive insulation and placed between the poles of an electromagnet with a magnetic circuit , and electrodes introduced into the pipeline installed in a plane perpendicular to the direction of the field lines of the electromagnet field. The whole structure is placed in the housing.

Конструкция расходомера должна удовлетворять многим условиям, обеспечивающим их работоспособность и, в частности, должны быть обеспечены минимальные потери магнитного поля и защита прибора от внешних магнитных полей. Эти параметры важны, так как расход определяется по значению ЭДС индукции на электродах расходомера. Текущее значение ЭДС (E_i) индукции на электродах определяется по формулеThe design of the flow meter must satisfy many conditions that ensure their operability and, in particular, minimal losses of the magnetic field and protection of the device from external magnetic fields must be ensured. These parameters are important, since the flow rate is determined by the value of the induction emf on the electrodes of the flowmeter. The current value of the EMF (E _i ) induction on the electrodes is determined by the formula

E_i=B·d·vE _i = B d

где В - значение магнитной индукции, d - диаметр трубопровода, v - средняя скорость потока жидкости.where B is the value of magnetic induction, d is the diameter of the pipeline, v is the average fluid flow rate.

Из приведенной выше формулы видно, что значение средней скорости является важным параметром при измерении расхода.From the above formula it can be seen that the average speed is an important parameter in the measurement of flow.

При круглом сечении участка трубопровода и при осесимметричном потоке показания электромагнитного расходомера при одном и том же при ламинарном движении. Это большое преимущество данных расходомеров по сравнению со многими другими. Оно - результат действия циркуляционных токов между центральной зоной больших скоростей и периферией, которые снижают ЭДС на электродах настолько, насколько она могла бы возрасти от увеличения скоростей в центральной зоне.With a round section of the pipeline section and with an axisymmetric flow, the readings of the electromagnetic flowmeter with the same with laminar motion. This is a great advantage of these flow meters compared to many others. It is the result of the action of circulating currents between the central zone of high speeds and the periphery, which reduce the EMF on the electrodes as much as it could increase from an increase in speeds in the central zone.

Но при нарушении осевой симметрии потока появляется влияние деформации поля скоростей на показания электромагнитных расходомеров. Это влияние обусловлено тем, что вклад отдельной точки жидкости и создание разности потенциалов на электродах тем больше, чем ближе расположена эта точка к тому или другому электроду. Нарушение осевой симметрии может возникнуть по разным причинам, таким как деформация трубы, наличие поблизости колена, неравномерное по окружности тубы выпадение осадков из жидкости. Во всех этих случаях точность измерения уменьшается.But if the axial symmetry of the flow is violated, the influence of the deformation of the velocity field on the readings of electromagnetic flow meters appears. This effect is due to the fact that the contribution of a single point of the liquid and the creation of the potential difference at the electrodes is greater, the closer this point is to one or another electrode. Violation of axial symmetry can occur for various reasons, such as deformation of the pipe, the presence of a nearby knee, uneven precipitation from the liquid around the circumference of the tube. In all these cases, the accuracy of the measurement decreases.

Известны расходомеры, в которых участок трубопровода выполнен прямоугольным. У таких расходомеров, при условии создания индуктором равномерного магнитного поля и наличия протяженных электродов по всей высоте канала индуцируемая ЭДС будет инвариантной к профилю скоростей потока. Любое изменение профиля, вплоть до скручивания потока, не окажет никакого влияния на показания расходомера, что позволит установить его непосредственно перед гидравлическим сопротивлением или сразу после него. Кроме того, поскольку векторы скорости и магнитной индукции взаимно ортогональны, то сигнал ЭДС будет достигать максимальных значений по сравнению с другими конструкциями расходомеров. Но все достоинства этого типа расходомеров достижимы при условии создания равномерного магнитного поля. Эта задача является основной при создании подобных расходомеров.Flow meters are known in which a section of a pipeline is rectangular. For such flowmeters, provided that the inductor creates a uniform magnetic field and the presence of extended electrodes along the entire height of the channel, the induced EMF will be invariant to the profile of flow rates. Any change in profile, up to twisting of the flow, will not have any effect on the flow meter, which will allow it to be installed immediately before or immediately after the hydraulic resistance. In addition, since the velocity and magnetic induction vectors are mutually orthogonal, the EMF signal will reach maximum values in comparison with other designs of flowmeters. But all the advantages of this type of flowmeter are achievable provided that a uniform magnetic field is created. This task is fundamental when creating such flowmeters.

Известен расходомер, содержащий помещенный в корпус участок трубопровода, выполненный из немагнитного материала, покрытый внутри слоем неэлектропроводной изоляции, в котором сформирован измерительный канал с участком прямоугольного сечения, расположенный между полюсами электромагнита, замкнутых магнитопроводом, а на стенках участка прямоугольного сечения, параллельных направлению магнитного поля установлены электроды в виде прямоугольных пластин, высота которых совпадает с высотой этой стенки вдоль направления магнитного поля. (Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник: Кн. 2-5-е изд., - СПб.: Политехника, 2004. Стр.305).A flow meter is known that contains a pipe section placed in the housing made of non-magnetic material, coated inside with a layer of non-conductive insulation, in which a measuring channel is formed with a rectangular section located between the poles of an electromagnet closed by a magnetic circuit, and on the walls of a rectangular section parallel to the direction of the magnetic field electrodes are installed in the form of rectangular plates, the height of which coincides with the height of this wall along the direction of the magnetic field. (Kremlevsky P.P. Flowmeters and counters of the amount of substances: Reference: Kn. 2-5th ed., - St. Petersburg: Polytechnic, 2004. P. 305).

В известном устройстве участок трубопровода имеет круглое сечение, измерительный канал - прямоугольное и поскольку электромагнит установлен на трубопроводе, то расстояние между полюсами электромагнита достаточно большое. Но с увеличением этого расстояния резко увеличиваются поля рассеяния и уменьшается равномерность поля. Результатом является искажение результатов измерения.In the known device, the pipeline section has a circular cross section, the measuring channel is rectangular and since the electromagnet is mounted on the pipeline, the distance between the poles of the electromagnet is quite large. But with an increase in this distance, the scattering fields sharply increase and the uniformity of the field decreases. The result is a distortion of the measurement results.

Задачей, решаемой полезной моделью является уменьшение полей рассеяния и увеличение равномерности магнитного поля в зоне измерения.The problem solved by the utility model is to reduce the scattering fields and increase the uniformity of the magnetic field in the measurement zone.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемый расходомер, так же, как и известный, содержит помещенный в корпус участок трубопровода, выполненный из немагнитного материала, покрытый внутри слоем неэлектропроводной изоляции, в котором сформирован измерительный канал с участком прямоугольного сечения, расположенный между полюсами электромагнита, замкнутых магнитопроводом, а на стенках участка прямоугольного сечения параллельных направлению магнитного поля установлены электроды в виде прямоугольных пластин, высота которых совпадает с высотой этой стенки вдоль направления магнитного поля. Но, в отличие от известного, в предлагаемом расходомере внутри участка трубопровода, с обеих сторон прямоугольного участка измерительного канала размещены концентраторы магнитного поля, каждый из которых соединен с соответствующим сердечником, а ширина их перекрывает ширину электродов, над которыми они размещены.The problem is solved due to the fact that the proposed flowmeter, as well as the known one, contains a section of the pipeline placed in the housing made of non-magnetic material, coated inside with a layer of non-conductive insulation, in which a measuring channel is formed with a rectangular section located between the poles of the electromagnet closed by a magnetic circuit, and on the walls of a rectangular section parallel to the direction of the magnetic field, electrodes are installed in the form of rectangular plates, the height of which s coincides with the height of this wall along the direction of the magnetic field. But, unlike the known one, in the proposed flowmeter inside the pipeline section, magnetic field concentrators are placed on both sides of the rectangular section of the measuring channel, each of which is connected to the corresponding core, and their width overlaps the width of the electrodes over which they are placed.

Техническим результатом является увеличение точности измерения расхода.The technical result is to increase the accuracy of flow measurement.

Точность расхода увеличивается за счет того, что в рассматриваемой конструкции над прямоугольным участком измерительного канала установлен концентратор магнитного поля и поэтому уменьшены поля рассеяния и увеличена равномерность поля.The accuracy of the flow rate increases due to the fact that in the structure under consideration a magnetic field concentrator is installed above the rectangular section of the measuring channel and therefore the scattering fields are reduced and the field uniformity is increased.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 приведена конструкция электромагнитного расходомера (продольный разрез), а на фиг.2. - поперечный разрезThe utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows the construction of an electromagnetic flowmeter (longitudinal section), and in Fig. 2. - cross section

Рассмотрим пример выполнения расходомера. Он состоит из участка трубопровода 1, помещенного в корпус 2. Внутри трубопровода сформирован измерительный канал с участком прямоугольного сечения 3, трубопровод покрыт внутри слоем неэлектропроводной изоляции 4. В частности, в качестве изоляции можно использовать пластмассу и литьем сформировать из нее измерительный канал с участком прямоугольного сечения, который переходит по краям к круглой форме, для согласования по форме с контролируемой трубой. Внутри участка трубопровода по обе стороны измерительного каналом с прямоугольным сечением над измерительным каналом установлены электромагниты с сердечниками 5 и магнитопроводом 6. На стенках измерительного канала, параллельных направлению магнитного поля, установлены электроды 7 в виде прямоугольных пластин, причем их длина совпадает с длиной этой стенки вдоль магнитного поля. Внутри участка трубопровода, с обеих сторон прямоугольного участка измерительного канала размещены концентраторы 8 магнитного поля, каждый из которых соединен с соответствующим сердечником, например винтовым соединением. Концентраторы могут быть изготовлены из листов магнитомягкой стали для уменьшения токов Фуко. По протяженности концентраторы перекрывают электроды 7. Проведенные измерения показали, что установка концентраторов в несколько раз уменьшает поля рассеяния, а также способствует формированию равномерного поля в области измерения. Следствием этого является повышение точности расходомера с прямоугольным сечением.Consider an example flowmeter. It consists of a pipeline section 1 placed in the housing 2. A measuring channel with a rectangular section 3 is formed inside the pipeline, the pipeline is coated inside with a layer of non-conductive insulation 4. In particular, plastic can be used as insulation and molding from it a measuring channel with a rectangular section section, which goes around the edges to a round shape, for matching in shape with a controlled pipe. Inside the pipeline section, electromagnets with cores 5 and magnetic core 6 are installed on both sides of the measuring channel with a rectangular cross section above the measuring channel. Electrodes 7 are installed on the walls of the measuring channel parallel to the direction of the magnetic field, in the form of rectangular plates, their length being the same as magnetic field. Inside the pipeline section, on both sides of the rectangular section of the measuring channel, magnetic field concentrators 8 are placed, each of which is connected to a corresponding core, for example, a screw connection. Hubs can be made of soft magnetic steel sheets to reduce Foucault currents. The lengths of the concentrators overlap the electrodes 7. The measurements showed that the installation of concentrators several times reduces the scattering fields, and also contributes to the formation of a uniform field in the measurement area. The consequence of this is to increase the accuracy of the flowmeter with a rectangular cross section.

Claims (1)

Электромагнитный расходомер, содержащий помещенный в корпус участок трубопровода, выполненный из немагнитного материла, покрытый внутри слоем неэлектропроводной изоляции, в котором сформирован измерительный канал с участком прямоугольного сечения, расположенный между полюсами электромагнита, замкнутых магнитопроводом, а на стенках участка прямоугольного сечения, параллельных направлению магнитного поля, установлены электроды в виде прямоугольных пластин, причем их высота совпадает с высотой этой стенки вдоль направления магнитного поля, отличающийся тем, что внутри участка трубы с обеих сторон прямоугольного участка измерительного канала размещены концентраторы магнитного поля, каждый из которых соединен с соответствующим сердечником, а ширина их перекрывает ширину электродов, над которыми они размещены.

An electromagnetic flow meter containing a pipe section placed in the housing made of non-magnetic material, coated inside with a layer of non-conductive insulation, in which a measuring channel is formed with a rectangular section located between the poles of an electromagnet closed by a magnetic circuit, and on the walls of a rectangular section parallel to the direction of the magnetic field , electrodes are installed in the form of rectangular plates, and their height coincides with the height of this wall along the direction of the magnetically field, characterized in that inside the pipe section on both sides of the rectangular section of the measuring channel are placed magnetic field concentrators, each of which is connected to the corresponding core, and their width overlaps the width of the electrodes over which they are placed.

Images