CN111771104B - 电磁流量计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁流量计。本发明提供一种用于测量在电磁流量计的导管中流动的流体的流量的电磁流量计，其中电磁流量计包括：安装在导管上的一对电极，所述一对电极用于测量由电磁场在流体中的相互作用所生成的电势差以确定电磁流量计中流体的流量；处理单元，其中所述处理单元从所述一对电极获取信号并处理所述信号以用于测量；一组线圈，所述一组线圈包括安装在导管的表面上并由激励单元激励以用于生成电磁场的至少两个线圈；其中来自所述一组线圈的第一线圈与来自所述一组线圈的第二线圈同心地定位，并且第二线圈放置在第一线圈的封闭表面区域内。

Description

电磁流量计

技术领域

本发明一般涉及一种用于测量流体的流量的电磁流量计，并且更特别地涉及一种紧凑电磁流量计。

背景技术

对通过导管或管道的流体的流量进行测量可以通过多种方式（如使用电磁流量计）进行。典型的电磁流量计根据法拉第电磁感应定律来工作。在具有以某个等级的导电率的流体流的流管内施加电磁场。使用提供在管道侧壁处的电极来测量由于电磁场与流体分子（流体中的离子）的相互作用而感应的电动势（EMF）。所测量的EMF与流速成比例，并因此用来测量流速。虽然在电磁流量计具有高准确度，并且在构造上是简单化的假定下，电磁流量计是吸引人的，但是期望降低流量计的材料成本和/或重量，并提供对信号强度有最小影响的更紧凑的电磁流量计。

通过电激励铜线圈，使用铜线圈来进行磁场的施加。电磁流量计的灵敏度直接受这些铜线圈和插件的放置影响。而且，线圈的形状对电磁流量计的性能（例如灵敏度、准确度、线性度）起着重要作用。大多数电磁流量计通常将鞍形线圈用于磁场生成。这些线圈无论是什么形状，都需要安装在电磁流量计内的表面上，并且更靠近通过电磁流量计的流体。

通常，提供具有相同尺寸、形状和大小的两个电磁线圈，一个线圈在承载要被测量的流体的衬套（liner）（或绝缘管道的顶部处，另一个线圈在衬套或绝缘管道的底部处。一对电极插入在衬套侧处，以测量生成的信号，并基于测量的信号测量流体的流速。由于提供了两个线圈，一个在衬套的顶部，并且另一个在衬套的底部，信号强度足以用于测量目的。在使用单个线圈而不是两个线圈的情况下，由于材料的减少而减少了成本，然而电磁流量计的信号强度和紧凑性被折衷。与线圈的使用相关的其它配置对于提供电磁流量计中的线圈的成本有效、紧凑的封装也可以是令人感兴趣的。紧凑电磁流量计中的此类配置需要在线圈的材料的减少使用的情况下提供最佳信号强度。

发明内容

本文解决了上述不足、缺点和问题，通过阅读和理解以下说明书将理解上述不足、缺点和问题。

在一个方面中，本发明提供了一种电磁流量计，所述电磁流量计用于测量在电磁流量计的导管中流动的流体的流量，其中电磁流量计包括：安装在导管上的一对电极，所述一对电极用于测量由电磁场在流体中的相互作用所生成的电势差，以确定电磁流量计中的流体的流量；处理单元，其中所述处理单元从所述一对电极获取信号，并处理所述信号以用于测量；至少一组线圈，所述至少一组线圈包括安装在导管的表面上并且由激励单元激励以用于生成电磁场的至少两个线圈；其中来自所述至少一组线圈的第一线圈与来自所述一组线圈的第二线圈同心地定位，并且第二线圈放置在第一线圈的封闭表面区域内。

在实施例中，所述一对电极定位于第一线圈和第二线圈之间。

在实施例中，电磁流量计还包括激励单元，所述激励单元用来激励所述至少一组线圈，以用于生成与通过电磁流量计的流体相互作用的电磁场，其中激励单元由处理单元控制。

在实施例中，电磁流量计还包括用于指示流体的所测量流速的显示器。

在电磁流量计的实施例中，流体的所测量流速被传送到电磁流量计的远程控制中心，以用于存储或分析。

附图说明

图1描绘了典型的电磁流量计。

图2描绘了根据本发明的实施例的电磁流量计。

图3描绘了电磁流量计的线圈的正视图。

具体实施方式

本发明提供一种用于测量流体的流量的电磁流量计，并且更特定地提供一种更紧凑的电磁流量计。它还提供一种线圈配置，其中两个或更多个线圈（一组线圈）可被放置在一起，共享单个位置中的表面区域，而不是跨不同位置散布，即，线圈不被放置在导管的顶部侧/部分和底部侧/部分上。然而，多于一组线圈可以用于根据信号强度要求来创建另外的配置，以与流体流相互作用，或者用于检测流体的某些特性（例如，多相流体流或流体导管的完全填充）或者用于改进的准确度和灵敏度。

如之前所提到的，线圈用于感应电磁场，该电磁场又导致测量通过电磁流量计的导管或流管的流体的流速。由于感应出用于精确结果的强电磁场取决于这两个线圈，所以通常在具有两个线圈的组中的这些线圈（其中每个线圈安装在承载流体的衬套的顶部和衬套的底部）可影响电磁流量计的性能和灵敏度。然而，在电磁流量计中具有相同尺寸的两个线圈可影响电磁流量计的紧凑性以及成本。为了实现与具有相同尺寸的两个线圈的情况下相同水平的性能，本发明提供了线圈的备选布置。

在以下详细描述中，对形成以下详细描述的一部分的附图进行参考，并且在附图中以图示的方式示出可被实践的特定实施例。对这些实施例进行了足够详细地描述，以使本领域技术人员能够实践实施例，并且要理解的是，可利用其它实施例。因此，以下详细描述不要在限制性的意义上进行。

图1示出了用于测量导管110中流动的流体的流量的电磁流量计100。电磁流量计可测量具有某个量的导电率的流体的流速。如图1中所示，电磁流量计100提供有一组线圈，安装到导管上的第一线圈120和第二线圈130，该导管衬有（lined by）绝缘衬套，该绝缘衬套承载用于由电磁流量计进行的测量的流体。电磁流量计的线圈被电激励以用于由激励单元生成电磁场，使得电磁场与通过导管100的流体相互作用。

图1示出了安装在导管110上的电极140，其用于测量由电磁场在流体中的相互作用所生成的电势差。图1仅示出了来自一对电极的电极140中的一个电极，其中另一个电极存在于导管的相反侧上（未示出）。由所述一对电极140测量的电势差最终确定电磁流量计100中流体的流速。

图2示出了根据本发明实施例的电磁流量计200，其中描绘了采用复合方式的单个线圈210。如图2中所示，代替如图1中所示的典型电磁流量计的两个线圈，提供了单个复合线圈210。单个复合线圈210包括安装在导管220的表面上并由激励单元（未示出）激励以便生成电磁场的两个线圈。在这里，第一线圈（外线圈）被放置成使得其内边缘邻近第二线圈的外边缘，即，第二线圈位于第一线圈内部。线圈可电连接成彼此串联或彼此并联。第一线圈230（外线圈）与第二线圈240（内线圈）同心地定位，并且第二线圈240放置在由第一线圈230封闭的表面区域内。电极140（一个电极）被示出定位于第一线圈230和第二线圈240之间，另一个电极（图中未示出）也对应地定位于图中不可见的侧上。

在本发明的实施例中，线圈（即，第一线圈230和第二线圈240）以这样的方式被布置，使得电磁流量计的整体性能不受影响（性能的最小变化）。存在线圈材料（如铜）的使用的由此导致的减少，并且信号强度几乎不受影响。

图3描绘了利用所提出的复合线圈配置的EM流量计。如上面所提到的，存在第一线圈230或外线圈，并且被封闭在第一线圈或外线圈230内的是内部线圈240。线圈（即，第一线圈230和第二线圈240）以同心方式被布置，被包括在单个复合线圈单元内。线圈的长边相互靠近。然而，较短的边（朝向管道末端）有足够的间隙以用于待安装的电极。因此，如图1中所描绘的，电极布置在第一线圈和第二线圈之间的间隙中。因此，电极线性地布置在导管220的中心直径上方的位置处。与双线圈配置（如图1中所示）中的线圈材料相比，这样的配置引起节省线圈材料。同时，信号强度或性能水平的降低是可忽略的。要注意，线圈的形状可以不同于图中所示的形状。

电磁流量计提供有合适的功率源和电子电路，以用于激励线圈以便产生电磁场，以便进行电势差测量并显示/传送测量值。在实施例中，电磁流量计可包括显示器，所述显示器用于指示流管中流体的所确定流量。

在电磁流量计的实施例中，其中流管中流体的所确定流量（电极之间的所测量的电势差）传送到电磁流量计的远程控制中心，以用于进一步分析。

在实施例中，电磁流量计是物联网（IOT），所述物联网被启用以用于提供远程控制、电磁流量计的工作的更好可视性、向软件系统和其它周围的IOT启用系统提供实时信息，。

本文上面描述的电磁流量计包括处理装置、激励单元、电势感测电极、线圈和要测量的流体流过的流管或导管。激励单元由处理装置控制，其中处理装置用于从电势感测电极获取测量。线圈由激励单元激励，其中激励的功率由处理装置控制。本领域技术人员可以知道，处理装置可内部校准对应于所测量的电势差的流体的流速，并且结果可被显示或传送到远程控制中心以用于进一步分析。

本书面描述使用包括最佳模式的示例来描述本文主题，并且还使本领域的任何技术人员能够制作和使用本主题。本主题的可取得专利范围由权利要求书来限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这类其它示例具有与权利要求的文字语言完全相同的结构元素，或者如果它们包括具有与权利要求的文字语言的非实质差异的等效结构元素，则预计它们处于权利要求的范围之内。

Claims (4)

1.一种电磁流量计，所述电磁流量计用于测量在所述电磁流量计的导管（110）中流动的流体的流量，其中所述电磁流量计包括：

一对电极，所述一对电极安装在所述导管上并直线地布置在所述导管的中心直径上方的位置处，所述一对电极用于测量由电磁场在所述流体中的相互作用所生成的电势差，以确定所述电磁流量计中的流体的所述流量；

处理单元，其中所述处理单元从所述一对电极获取信号，并处理所述信号以用于测量；

至少一组线圈，所述至少一组线圈包括安装在所述导管的表面上并由激励单元激励以便生成电磁场的至少两个线圈；

其中来自所述至少一组线圈的第一线圈与来自所述一组线圈的第二线圈同心地定位，并且所述第二线圈放置在所述第一线圈的封闭表面区域内，其中所述第一线圈和所述第二线圈中的每一个线圈具有短轴和与所述短轴具有不同长度的长轴，其中所述一对电极沿着所述长轴定位在所述第一线圈和所述第二线圈之间。

2.如权利要求1所述的电磁流量计，还包括激励单元，所述激励单元用来激励所述至少一组线圈，以用于生成与通过所述电磁流量计的所述流体相互作用的电磁场，其中所述激励单元由处理单元控制。

3.如权利要求1所述的电磁流量计，还包括用于指示流体的所测量流速的显示器。

4.如权利要求1所述的电磁流量计，其中流体的所测量流速被传送到所述电磁流量计的远程控制中心，以用于存储或分析。

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