RU2502053C2 - Electromagnetic flow meter of liquid metals - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: electromagnetic flow meter of liquid metals comprises a pipe made of a non-magnet material, two electrodes, welded to the outer surface of the pipe, a C-shaped magnetic conductor with two pole tips and an inductance coil. In each pole tip there is a through transverse slot stretching from the edge of the pole tip to the place of its connection with the magnetic conductor. A transverse slot in the pole tip breaks contours of eddy currents and eliminates their impact at the flow measurement result.

EFFECT: higher accuracy of liquid metal flow measurement.

1 dwg

Description

Изобретение относится к приборостроению, в частности к электромагнитным расходомерам, предназначенным для измерения расхода жидких металлов.The invention relates to instrumentation, in particular to electromagnetic flowmeters designed to measure the flow of liquid metals.

Известны электромагнитные расходомеры жидких металлов, принцип действия которых основан на законе электромагнитной индукции [1]. Электромагнитный расходомер имеет трубу из нержавеющей стали без изоляционного покрытия внутренней поверхности, два электрода, приваренных к наружной поверхности стенки трубы и индуктора, создающего магнитное поле в рабочей зоне канала трубы. При движении жидкого металла по каналу в жидком металле, пересекающем магнитное поле, возбуждается электрическое поле, создающее разность потенциалов между электродами, которая служит мерой объемного расхода измеряемой среды.Known electromagnetic flowmeters of liquid metals, the principle of which is based on the law of electromagnetic induction [1]. The electromagnetic flowmeter has a stainless steel pipe without an insulating coating on the inner surface, two electrodes welded to the outer surface of the pipe wall and an inductor that creates a magnetic field in the working area of the pipe channel. When a liquid metal moves along a channel in a liquid metal crossing a magnetic field, an electric field is excited, which creates a potential difference between the electrodes, which serves as a measure of the volumetric flow rate of the measured medium.

В работе [1] описаны электромагнитные расходомеры жидких металлов, индукторы которых содержат постоянные магниты. Недостатком этих расходомеров при их длительной эксплуатации является низкая стабильность магнитного поля, снижающая метрологические характеристики прибора.The work [1] describes electromagnetic flowmeters of liquid metals, the inductors of which contain permanent magnets. The disadvantage of these flow meters during their long-term operation is the low stability of the magnetic field, which reduces the metrological characteristics of the device.

Известен электромагнитный расходомер жидкого металла, обеспечивающий стабильность магнитного поля в канале трубы [2]. Этот расходомер имеет индуктор в виде электромагнита переменного тока низкой частоты. У указанного расходомера [2] магнитопровод имеет С-образную форму с полюсными наконечниками, выполненными в виде пластин, расположенных по обе стороны трубы в параллельных плоскостях. На средней части магнитопровода расположена индукционная катушка возбуждения магнитного поля, намотанная проводом с теплостойкой изоляцией.Known electromagnetic liquid metal flow meter, which ensures the stability of the magnetic field in the pipe channel [2]. This flowmeter has an inductor in the form of a low frequency alternating current electromagnet. The specified flowmeter [2] the magnetic circuit has a C-shape with pole pieces made in the form of plates located on both sides of the pipe in parallel planes. On the middle part of the magnetic circuit there is an induction magnetic field excitation coil wound with a wire with heat-resistant insulation.

Недостаток известной конструкции электромагнитного расходомера, описанного в [2], состоит в том, что при переменном токе возбуждения магнитного поля в пластинах полюсных наконечников возникают токи Фуко, ослабляющие напряженность магнитного поля в канале расходомера, а следовательно, и чувствительность расходомера к объемному расходу жидкого металла. Плоскость полюсного наконечника расположена перпендикулярно направлению магнитного потока, подводимого магнитопроводом, вследствие чего величина токов Фуко значительна. Контуры токов Фуко в полюсном наконечнике образуются по концентрическим окружностям, центр которых расположен на пересечении плоскости полюсного наконечника с осью магнитопровода, совпадающей с поперечной осью полюсного наконечника. Целью изобретения является создание электромагнитного расходомера жидких металлов с улучшенными метрологическими характеристиками.A disadvantage of the known design of an electromagnetic flowmeter described in [2] is that, with alternating magnetic field excitation current, Foucault currents occur in the plates of the pole pieces, weakening the magnetic field in the flowmeter channel, and therefore the sensitivity of the flowmeter to the volumetric flow rate of liquid metal . The plane of the pole tip is perpendicular to the direction of the magnetic flux supplied by the magnetic circuit, as a result of which the magnitude of the Foucault currents is significant. The contours of the Foucault currents in the pole tip are formed in concentric circles, the center of which is located at the intersection of the plane of the pole tip with the axis of the magnetic circuit, coinciding with the transverse axis of the pole tip. The aim of the invention is the creation of an electromagnetic liquid metal flow meter with improved metrological characteristics.

Для достижения этой цели у каждого полюсного наконечника предусмотрена сквозная поперечная прорезь, пролегающая от края полюсного наконечника до места его соединения с магнитопроводом. Поперечная прорезь в полюсном наконечнике разрывает контуры токов Фуко, благодаря чему токи Фуко в полюсном наконечнике отсутствуют.To achieve this goal, each pole tip has a through transverse slot running from the edge of the pole tip to the point of its connection with the magnetic circuit. The transverse slot in the pole tip breaks the contours of the Foucault currents, so that there are no Foucault currents in the pole tip.

На фиг.1 приведена схема конструкции электромагнитного расходомера жидкого металла, выполненная по предлагаемому решению.Figure 1 shows the design diagram of an electromagnetic liquid metal flow meter, made by the proposed solution.

Электромагнитный расходомер жидкого металла состоит из трубы 1, выполненной из нержавеющей стали без электроизоляционного покрытия, и индуктора, представляющего собой электромагнит, состоящий из магнитопровода С-образной формы 2 с полюсными наконечниками 3 и индукционной катушки 4. В полюсном наконечнике имеется сквозная поперечная прорезь 5 шириной не менее 1 мм, пролегающая от края полюсного наконечника до места его соединения с магнитопроводом. К трубе приварены электроды 6.The electromagnetic liquid metal flow meter consists of a pipe 1 made of stainless steel without an electrical insulation coating, and an inductor, which is an electromagnet consisting of a C-shaped magnetic circuit 2 with pole pieces 3 and an induction coil 4. There is a through transverse slot 5 wide in the pole piece not less than 1 mm running from the edge of the pole piece to the point of its connection with the magnetic circuit. Electrodes 6 are welded to the pipe.

При питании катушки индуктора переменным током и отсутствии сквозной прорези 5 (изображенной пунктиром) в полюсном наконечнике возникают токи Фуко, контуры которых 7 представляют концентрические окружности, общий центр которых является центром места сочленения полюсного наконечника с магнитопроводом. Если прорезь отсутствует, то токи Фуко создают встречное магнитное поле, ослабляя напряженность магнитного поля в канале трубы, и тем самым снижают чувствительность расходомера к объемному расходу жидкого металла. Если прорезь существует, то токи Фуко отсутствуют и магнитное поле в канале оказывается не ослабленным.When the inductor coil is supplied with alternating current and there is no through slot 5 (shown by a dotted line) in the pole tip, Foucault currents arise, the contours of which 7 represent concentric circles, the common center of which is the center of the junction of the pole tip with the magnetic circuit. If there is no slot, then Foucault currents create a counter magnetic field, weakening the magnetic field in the pipe channel, and thereby reduce the sensitivity of the flow meter to the volumetric flow rate of liquid metal. If a slot exists, then Foucault currents are absent and the magnetic field in the channel is not attenuated.

Электромагнитный расходомер жидкого металла работает следующим образом. К индукционной катушке подводится электрический ток низкой частоты, в результате которого в канале трубы создается магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости, проходящей через линию, соединяющую электроды и ось трубы.An electromagnetic liquid metal flow meter operates as follows. An electric current of low frequency is supplied to the induction coil, as a result of which a magnetic field is created in the pipe channel, directed perpendicular to the plane passing through the line connecting the electrodes and the pipe axis.

При движении жидкого металла по каналу в жидком металле, пересекающем магнитное поле, возбуждается электрическое поле, которое служит мерой объемного расхода жидкого металла. Индуцированное электрическое поле измеряется с помощью двух электродов, приваренных к наружной стенке трубы.When a liquid metal moves along a channel in a liquid metal crossing a magnetic field, an electric field is excited, which serves as a measure of the volumetric flow rate of the liquid metal. The induced electric field is measured using two electrodes welded to the outer wall of the pipe.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в повышении чувствительности и точности измерения расхода жидкого металла.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measuring the flow rate of liquid metal.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Кремлевский П.П. Измерение расхода многофазных потоков. Издательство «Машиностроение», Ленинград, 1982 г., 214 с., ил.1. Kremlin P.P. Multiphase flow measurement. Publishing House "Engineering", Leningrad, 1982, 214 pp., Ill.

2. Патент RU №2431118, Бюллетень №28, 2011.2. Patent RU No. 2431118, Bulletin No. 28, 2011.

Claims (1)

Электромагнитный расходомер жидких металлов, имеющий трубу, выполненную из немагнитного материала, два электрода, приваренных к внешней поверхности трубы, магнитопровод с двумя плоскими пластинчатыми полюсными наконечниками, расположенными по обе стороны трубы в плоскостях, параллельных плоскости, проходящей через ось трубы и линию, соединяющую электроды, и индукционную катушку, отличающийся тем, что каждый полюсный наконечник имеет сквозную поперечную прорезь шириной не менее 1 мм, пролегающую от края полюсного наконечника до места его соединения с магнитопроводом. An electromagnetic liquid metal flowmeter having a pipe made of non-magnetic material, two electrodes welded to the outer surface of the pipe, a magnetic circuit with two flat plate pole pieces located on both sides of the pipe in planes parallel to the plane passing through the pipe axis and the line connecting the electrodes and an induction coil, characterized in that each pole tip has a through transverse slot with a width of at least 1 mm, extending from the edge of the pole tip to the place e th connection with the magnetic circuit.