SU673851A1 - Electromagnetic rate-of-flow meter - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительноинформационной технике и может быть использовано дл  измерени  расхода жидкого металла.The invention relates to measurement information technology and can be used to measure the flow rate of a liquid metal.

Известен электромагнитный расходомер, содержащий размещенный в зазоре магнитной системы мерный канал с установленными по его диаметру двум  электродами 1.Known electromagnetic flowmeter containing placed in the gap of the magnetic system measuring channel installed along its diameter two electrodes 1.

Недостатками такого расходомера  вл ютс  сравнительна  сложность в эксплуатации из-за неудобного расположени  электродов , а также недостаточно стабильный контакт измер емой среды с электродами, что приводит к погрешност м измерени .The disadvantages of such a flow meter are the comparative difficulty in operation due to the inconvenient arrangement of the electrodes, as well as the insufficiently stable contact of the measured medium with the electrodes, which leads to measurement errors.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и по достигаемому результату  вл етс  электромагнитный расходомер дл  жидких металлов, содержащий рабочий участок трубопровода, размещенный в зазоре системы, и электроды в виде трубок, соединенных одними концами с трубопроводом и заглушенных с другого конца металлическими пробками 2.The closest to the invention in technical essence and in terms of the achieved result is an electromagnetic flow meter for liquid metals, containing a working section of the pipeline, placed in the system gap, and electrodes in the form of tubes connected at one end to the pipeline and plugged at the other end with metal plugs 2.

Однако в этом расходомере вли ние контактного сопротивлени , уменьщенное за счет выполнени  электродов трубчатыми, остаетс  достаточно сильным, и св занные с этим погрешности измерени  расхода жидких металлов, плохо смачивающих стенку рабочего участка, составл ют более дес ти процентов.However, in this flow meter, the effect of contact resistance, reduced by making tubular electrodes, remains rather strong, and the associated measurement errors for the flow rate of liquid metals that do not wet the wall of the work area are more than ten percent.

С целью уменьшени  погрешности путем устранени  вли ни  контактного электрического сопротивлени  между жидким металлом и стенкой трубопровода, в предлагаемом расходомере внутренний и наружныйIn order to reduce the error by eliminating the influence of the contact electrical resistance between the liquid metal and the wall of the pipeline, in the proposed flow meter internal and external

радиусы электродных трубок выбраны в соответствии с соотнощением:the radii of the electrode tubes are selected in accordance with the ratio:

1Рг9 J-rbVfH Яс {.Г4/г„1Rg9 J-rbVfH Yas {.Г4 / г „

где Гн},Г4э - наружный и внутренний радиусы электродной трубки;where Gn}, G4e - outer and inner radii of the electrode tube;

г| , г„ - внутренний и наружный радиусы рабочего участка трубопровода;g | , г „- internal and external radii of the pipeline section;

Claims (1)

Ртэ, Ре - удельные сопротивлени  электродной трубки и стенки трубопровода. На фиг. 1 представлена принципиальна  схема описываемого расходомера; на фиг. 2-эквивалентна  электрическа  схема устройства; на фиг 3 - зависимость напр жени , снимаемого с наружной поверхности рабочего участка, и напр жени , снимаемого с потока измер емой среды, от контактного электоического сопротивлени  1между измер емой средой и стенкой рабочего участка. Зависимость представлена в безразмерных координатах. Устройство содержит рабочий участок трубопровода 1 с электродами 2 в виде трубок , заглушенных пробками 3. Участок трубопровода помеоден в зазоре магнитной системы 4. При движении жидкого металла по рабочему участку трубопровода 1 со средней скоростью по сечению W в магнитном поле, создаваемом в зазоре магнитной системой 4, магнитна  индукци  которого В в жидком металле индуцируетс  ЭДС. При этом на наружной поверхности расходомерного участка создаетс  разность потенциалов , определ ема  выражением; (fe lfX- ) Uc sewr снимаема  с кона разность потенциалов, тактируемого потока: (1--) РсгЛ Гн Uou 2fiWrt гдероаРс - удельное сопротивление жид кого металла и стенки трубопровода, RK - контактное сопротивление между жидким металлом и стенкой рабочего участка . Зависимость Uc и U от контактного сопротивлени  показана на фиг. 3. Из анализа эквивалентной схемы расходомера (фиг. 2) следует, что напр жение на концах трубчатых электродов можно определить выражением: UKJW R« -f R s + RTS RKS+R S+R ; где RK контактное сопротивление между жидким металлом и пробкой электрода; сопротивление жидкого металла в электроде; RTS - сопротивление трубки электрода . Отсюда следует, что вли ние контактного сопротивлени  на выходной сигнал Un3M расходомера с трубчатыми электродами можно регулировать, измен   величины сопротивлений Ктэ, и RKS- В случае, если выходное напр жение не зависит от R,, U|,3fi( (RK O) й-изн ( ) Это требова,-: ние удовлетвор етс , если: ars/rH- -(t-ffO Если определить сопротивлени  Rra и R э по известным геометрическим размерам электродов и удельным электросопротивлени м Р и Ягэ, а RKS сделать пренебрежимо малым по сравнению с ними, то условие (1) сведетс  к fja 1/1 + А . J.- ri/JLft /1,4 rt,V + Яог.Г4/Г„ ) и из« 25Wri о 4 fx (- ) Таким образом, дл  того, чтобы показани  расходомера с трубчатыми электродами не зависили от контактного сопротивлени  между жидким металлом и стенкой рабочего участка расходомера, необходимо выбирать диаметр трубчатых электродов в соответствии с соотношением (2). Что касаетс -R ;3, которое прин то пренебрежимо малым, то его можно свести практически к нулю, по крайней мере, двум  способами. Первый из этих способов заключаетс  в том, что поверхность пробки 3 облуживаетс , например, серебр ным припоем . Этот припой раствор етс  практически во всех используемых жидко-металлических теплоносител х, и поэтому между измер емой средой и пробкой 3 образуетс  надежный электрический контакт. Концы трубчатых электродов 2 с пробками 3 охлаждают естественным или принудительным путем так, чтобы измер ема  среда в районе пробок была заморожена. Благодар  этому предотвращаетс  смывание сло  полуды и сохран етс  надежный электрический контакт между измер емой средой и пробкой 3 в течение неограниченного времени. Второй способ устранени  контактного сопротивлени  R (з основан на том, что с повышением температуры смачиваемость нержавеющей стали жидкими металлами улучшаетс . Так, например, дл  натри  и натрий-калиевого сплава надежна  смачиваемость достигаетс  при температуре около 300°С. Поэтому устранение RKJ может быть достигнуто путем разогрева э 7ектродов 2 или хот  бы их концов вблизи пробок 3 до такой температуры, при которой устанавливаетс  надежна  смачиваемость материала электрода измер емой средой. Формула изобретени  Электромагнитный расходомер дл  жидких металлов, содержащий рабочий участок трубопровода, размещенный в зазоре магнитной системы, и электроды в виде трубок, соединенных одними концами с трубопроводом и заглущенных с другого конца металлическими пробками, отличающийс  тем, что, с целью уменьщени  погрешности путем ycтJ)aнeни  вли ни  контактного электрического сопротивлени  между жидкимРтэ, and Re are the specific resistances of the electrode tube and the pipeline wall. FIG. 1 is a schematic diagram of the flowmeter described; in fig. 2-equivalent electrical circuit of the device; Fig. 3 shows the dependence of the voltage taken from the outer surface of the working section and the voltage taken from the flow of the measured medium, on the contact electrical resistance 1 between the measured medium and the wall of the working section. Dependence is presented in dimensionless coordinates. The device contains a working section of the pipeline 1 with electrodes 2 in the form of tubes plugged with plugs 3. The pipeline section is located in the gap of the magnetic system 4. When liquid metal moves along the working section of pipeline 1 with an average speed along the section W in a magnetic field created in the gap by the magnetic system 4, the magnetic induction of which B in the liquid metal is induced by EMF. In this case, a potential difference is created on the outer surface of the flow meter section, defined by the expression; (fe lfX-) Uc sewr is removed from the potential difference of the clocked flow: (1--) РсгЛ ГН Uou 2fiWrt гдерРс - resistivity of the liquid metal and the wall of the pipeline, RK is the contact resistance between the liquid metal and the wall of the working section. The dependence of Uc and U on the contact resistance is shown in FIG. 3. From the analysis of the equivalent circuit of the flow meter (Fig. 2), it follows that the voltage at the ends of the tubular electrodes can be determined by the expression: UKJW R ' -f Rs + RTS RKS + RS + R; where RK is the contact resistance between the liquid metal and the electrode plug; resistance of the liquid metal in the electrode; RTS is the resistance of the electrode tube. It follows that the influence of the contact resistance on the output signal Un3M of a flowmeter with tubular electrodes can be adjusted by changing the value of resistance Kte, and RKS-If the output voltage does not depend on R ,, U |, 3fi ((RK O) nd - life () This requirement, -: the condition is satisfied, if: ars / rH - - (t-ffO If you determine the resistances Rra and R e from the known geometric dimensions of the electrodes and the specific resistivity of P and Yage, and make RKS negligible compared with them, condition (1) is reduced to fja 1/1 + A.J.- ri / JLft / 1.4 rt, V + Yaog.G4 / G ") and from" 25Wri o 4 fx (-) Thus, in order for the flow meter with tubular electrodes not to depend on the contact resistance between the liquid metal and the wall of the working section of the flow meter, it is necessary to choose the diameter of the tubular electrodes according to the relation (2). With regard to -R; 3, which is accepted negligibly small, it can be reduced to almost zero in at least two ways. The first of these methods is that the surface of the plug 3 is, for example, silver soldered. This solder dissolves in almost all used liquid metal heat transfer fluids, and therefore a reliable electrical contact is formed between the medium being measured and the plug 3. The ends of the tubular electrodes 2 with the plugs 3 are cooled in a natural or forced way so that the measured medium in the region of the stoppers is frozen. Due to this, flushing of the layer of half a day is prevented and reliable electrical contact between the measured medium and the plug 3 is maintained for an unlimited time. The second method of eliminating contact resistance R (C is based on the fact that with increasing temperature the wettability of stainless steel with liquid metals improves. So, for example, for sodium and sodium-potassium alloy reliable wettability is achieved at about 300 ° C. Therefore, elimination of RKJ can be achieved by heating the 7 electrode of 2 or at least the ends thereof near the plugs 3 to such a temperature that the wettability of the electrode material by the measured medium is established. an aspiration meter for liquid metals, containing a working section of the pipeline, placed in the gap of the magnetic system, and electrodes in the form of tubes connected at one end to the pipeline and plugged at the other end with metal plugs, characterized in that, in order to reduce the error by means of the effect of the contact electrical resistance between the liquid