CN105318935A - 一种大量程互感式液态金属液位计 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大量程互感式液态金属液位计。该液位计采用铠装镍双芯电缆水平于支撑骨架轴线缠绕在支撑骨架上构成液位计的敏感部件，其中一根芯线作为原边激励线圈，另一根芯线作为副边测量线圈。采用交流恒流源作为原边激励输入，在副边测量线圈产生感应电动势。随着液态金属液位的变化进而改变次级绕组的感应电动势，通过标定确定液位与感应电动势关系曲线从而实现液态金属液位的测量。液位计套管内安装有铠装热电偶，结合配套的二次仪表，可实时在线补偿由于介质温度变化而引起的液位计分度特性的变化，保证了液态金属在整个运行温度范围内的测量精度。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种大量程互感式液态金属液位计，属于液位测量领域。
背景技术
由于液态金属温度高、化学性质活泼并且大多应用领域处于高辐照环境，所以常规液位计无法应用在液态金属液位测量领域。目前液态金属液位测量都是利用电导率技术进行的。测量有两种分类的方法：分别是可以分为间断的点式或连续式以及接触式或非接触式。间断点式液位计常常做成可变的，从而使它能够起到连续式液位计的功用。方法是使敏感元件可以移动或者按所希望的连续程度选取一系列适当间距的敏感点。一般讲，点式敏感元件比连续式有更好的分辨率和可信度。直接与液位金属接触的敏感元件是以相容性和结构完整性为条件的。但是，以电导性为原理的敏感元件是易受润湿条件影响的。非接触式敏感元件不受这些条件的影响。因为它们安装在一个插入容器而末端密封的套管里。非接触式敏感元件相对容易更换和维修。
互感式液位计的敏感元件安装在保护套管中，不与液态金属直接接触，因此具有结构简单、线性度好、耐高温、易于更换可实现连续测量等优点。其工作原理是基于液态金属的高电导率的特性。研制的液位计采用非接触的互感式敏感元件测量，根据电磁场理论，当在原边绕组中有交流电流时，在次级绕组中将产生感应电动势，感应电动势的大小会受到环绕绕组介质的影响，此时原边绕组产生的交变磁通，一方面与次级绕组交链，另一方面在液位计外套管及被测介质钠中产生感应涡流，从而产生感应磁场，引起总磁通减小，进而减小了次级绕组的感应电动势。被测介质的液位与次级绕组感应电动势的减小量在一定条件下成反比。
采用互感式原理的液态金属的测量在公开文献资料中查阅到中国专利申请号200710111397.1，为单点式液态金属液位计，不能进行液位的连续测量。
专利申请号95222877.7的液位计，为保证其具有良好的线性，要求绕组间螺距应均匀，丝与芯棒间应紧密配合，因此对加工工艺的要求较高。并且受铠装电缆拉丝工艺的影响无法实现大量程(2m以上)液位的测量。
因此根据工程需求，需要一种新结构的液位计进行液态金属的测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大量程互感式液态金属液位计，该液位计包括外保护套管、铠装镍双芯电缆、热电偶、支撑骨架、二次仪表；
所述电缆水平于支撑骨架轴线缠绕在支撑骨架上，所述电缆的其中一根芯线作为原边激励线圈，另一根芯线作为副边测量线圈；
所述热电偶安装在外保护套管内并连接所述二次仪表的处理单元；
所述原边激励线圈与二次仪表内的激励源连接；
所述副边测量线圈也连接所述二次仪表的处理单元。
进一步地，如上所述的大量程互感式液态金属液位计，所述激励源为880Hz，180mA的交流恒流源。
进一步地，如上所述的大量程互感式液态金属液位计，所述二次仪表的处理单元接收副边测量线圈感应的电动势及热电偶信号，并通过下列公式进行液位计分度特性方程的拟合，显示并转换为标准的4-20mA信号输出给外部的计算机监控系统：
H＝(aT2+bT+c)U2+dT2+eT+f
式中H—液位计插入深度，mm
U2--副边测量线圈感应的电动势，mv
T--热电偶信号，℃
a、b、c、d、e、f--根据分度校准实验确定的补偿系数。
进一步地，如上所述的大量程互感式液态金属液位计，所述二次仪表具有监测并显示激励电流、频率功能、修正参数输入功能；二次仪表具有自检、掉电保护、满度设置、断偶报警等功能，并具有4-20mA直流模拟信号输出。
本发明的互感式液态金属液位计能够有效的用于容器内高温液态金属液位变化的连续监测。本发明采用水平于支撑骨架轴线的绕制方式，简化了加工工艺，并能够有效的减少铠装丝的用量，减少绕组的阻值，从而达到降低激励源的负荷，减少因温度变化导致的绕组电阻率的变化而造成的输出幅值的变化量。本发明应用范围扩大，量程及结构可根据需要调整。
附图说明
图1是本发明液位计的结构示意图；
图2是本发明液位计的二次仪表结构框图；
图3是本发明液位计的模拟测试曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
图1是互感式液态金属液位计结构示意图，当液态金属液位变化时改变次级绕组的感应电动势，从而实现液态金属液位的测量。
本发明的液位计主要由外保护套管1、铠装镍双芯电缆2、热电偶3、支撑骨架4、二次仪表5组成。铠装镍双芯电缆作为测量敏感元件水平于支撑骨架轴线绕制在支撑骨架上，其中一根芯线作为原边激励线圈AA`，另一根芯线作为副边测量线圈BB`。采用880Hz，180mA的交流恒流源作为激励源6。通过热电偶测量测量介质温度。二次仪表的处理单元7接收副边测量线圈感应的电动势及热电偶信号，并通过下列公式进行液位计分度特性方程的拟合，显示并转换为标准的4-20mA信号输出给计算机监控系统。
H＝(aT2+bT+c)U2+dT2+eT+f
式中H—液位计插入深度，mm
U2--输出电压，mv
T--被测介质温度，℃
a、b、c、d、e、f--根据分度校准实验确定的补偿系数。
当原边激励线圈输入采用880Hz，180mA的交流恒流源，通过退火炉模拟不同的运行温度，采用金属套管模拟液态金属液位进行测试，结果见图3所示。
图2为二次仪表结构框图，如图所示具有以下功能模块：
1)二次仪表对副边测量线圈的输出电压信号进行采集和处理；
2)二次仪表对热电偶温度信号进行采集，并实时在线补偿由于介质温度变化而引起的传感器分度特性的变化；
3)二次仪表具有监测并显示激励电流、频率功能、修正参数输入功能；
4)二次仪表具有自检、掉电保护、满度设置、断偶报警等功能，并具有4-20mA直流模拟信号输出。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种大量程互感式液态金属液位计，其特征在于：
该液位计包括外保护套管、铠装镍双芯电缆、热电偶、支撑骨架、二次仪表；
所述电缆水平于支撑骨架轴线缠绕在支撑骨架上，所述电缆的其中一根芯线作为原边激励线圈，另一根芯线作为副边测量线圈；
所述热电偶安装在外保护套管内并连接所述二次仪表的处理单元；
所述原边激励线圈与二次仪表内的激励源连接；
所述副边测量线圈也连接所述二次仪表的处理单元。
2.如权利要求1所述的大量程互感式液态金属液位计，其特征在于：
所述激励源为880Hz，180mA的交流恒流源。
3.如权利要求1所述的大量程互感式液态金属液位计，其特征在于：
所述二次仪表的处理单元接收副边测量线圈感应的电动势及热电偶信号，并通过下列公式进行液位计分度特性方程的拟合，显示并转换为标准的4-20mA信号输出给外部的计算机监控系统：
H＝(aT2+bT+c)U2+dT2+eT+f
式中H—液位计插入深度，mm
U2--副边测量线圈感应的电动势，mv
T--热电偶信号，℃
a、b、c、d、e、f--根据分度校准实验确定的补偿系数。
4.如权利要求1所述的大量程互感式液态金属液位计，其特征在于：
所述二次仪表具有监测并显示激励电流、频率功能、修正参数输入功能；二次仪表具有自检、掉电保护、满度设置、断偶报警等功能，并具有4-20mA直流模拟信号输出。
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105318935A true CN105318935A (zh) | 2016-02-10 |
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| CN201510885914.5A Pending CN105318935A (zh) | 2015-12-04 | 2015-12-04 | 一种大量程互感式液态金属液位计 |
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- 2015-12-04 CN CN201510885914.5A patent/CN105318935A/zh active Pending
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