NO123739B - - Google Patents

Description

Vekselstrøm-induktiv fluidumstrømningsmåler med likestrømforspenning på elektrodene.

Foreliggende oppfinnelse vedrører induktiv fluidum-. strømningsmåler med elektroder anordnet slik at de kommer i elektrisk kontakt med et strømmende fluidum for derved å generere et signal proporsjonalt med fluidets strømningshastighet. Spesielt vedrører oppfinnelsen midler for å forminske forringelsen av en strømningsmålers funksjon som bevirkes av en tilsynelatende forurensning av strømningsmålerens elektroder.

Induktive strømningsmålere er blitt brukt kommersielt i en rekke år for måling av strømningshastigeheten i elektrisk ledende væsker. Slike strømningsmålere omfatter et par magneti-seringsspoler slik arrangert at de frembringer et yekselstrøm-magnetisk felt i væsken som strekker seg på tvers av strømnings-Kfr, kl. 42 o-15 retningen. ■ Bevegelse av væsken-gjennom dette magnetiske felt tjener til å generere et tilsvarende elektrisk potensial proporsjonalt medl strømningshastigheten, og potensialet blir avfølt som et væskestrømningssignal av et par elektroder anbragt i kontakt med væsken ved motsatte sider av strømningsrøret. Dette væskestrøm-ningssignal blir forsterket til et effektnivå tilstrekkelig høyt til å påvirke en indikator, opptager eller regulator. Forskjellige trekk ved tidligere induktive strømningsmålere er vist i U.S. patentene nr.2.867.119, 2.949.551 og 3.006.188.

Et problem som en har støtt på ved tidligere strøm-ningsmålere er at deres målefunksjon har en tendens til å bli forringet over en tidsperiode. F.eks. minskes målenøyaktigheten av og til betraktelig eller målingen blir misvisende over en periode på noen få dager og opptil flere uker. I visse tilfeller !kan avlesningen drive etter at strømningen er stanset. En slik avvikelse fra null kan bli ganske b.esværlig, spesielt hvis strøm-ningsmålerutgangen tjener som målesignal for en regulator som nyttes for styring av en operasjonsventil i en industriell prosess, da ventilen kan bli innstils til å korrespondere med en liten strømning når det i virkeligheten ikke er noen strømning.

Den nøyaktige grunn til en slik forringelse av målefunksjonen er for tiden antagelig ikke helt klarlagt. Ikke desto mindre finnes det noen eksperimentelle indikasjoner på at problemet er forbundet med visse effekter som synes å skyldes en forurensning i overgangen mellom strømningsmålerens elektroder og væsken i strømningsrøret. Disse • effekter behøver ikke nødvendigvis fo-rekomme i form av fysikalske belegg av synlige partikler, skjønt et slikt belegg kan være tilstede samtidig med forringelsen av målefunksjonen.

I hvert fall kan etter at forringelsen av målefunksjonen har begynt, nøyaktig målefunksjon av strømningsmåleren fore-løpig gjenopprettes ved å spyle ut den seksjon av røret som inne-holder elektrodene, f.eks. med konvensjonell spyleteknikk, idet det benyttes forskjellige kjemikalier hvor det er nødvendig. En slik gjenopprettelse av riktig målefunksjon ved hjelp av spyling søker å understøtte den antagelse at den observerte svekning skyldes et overrlatefbrurensningsfenomen på elektrodene.

Periodisk spyling av strømningsrøret ér selvsagt ikke en tilfredsstillende løsning av problemet. Prosessen er ikke bare kostbar med hensyn til den nødvendige arbeidskraft, men den krever pgså at prosessen settes ned for en relativ lang tidsperiode, og denne nedsettelsestid kan bli ganske kostbar på grunn av tapt produksjon. Videre vil det nødvendigvis bli en viss forringelse av målefunksjonen mellom hver spyling hvilken forringelse er størst like før hver spyleoperasjon.

Det er følgelig et hovedformål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe nye midler og teknikk for minskning av forringelsen av målefunksjonen til én induktiv strømningsmåler som bevirkes av en tilsynelatende forurensning av flaten mellom elektrodene og prosessvæsken.

De karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil fremgå

av de etterfølgende krav samt at spesielle trekk ved oppfinnelsen vil bli påpekt i den følgende beskrivelse av den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen under henvisning til tegningen som delvis viser et perspektiv og delvis et skjema av strømningsmåle-ren ifølge den foreliggende oppfinnelse.

I den foreliggende foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen som er beskrevet i det følgende, er midler kontinuerlig virksomme mens strømningsmåleren er i virksomhet for å tilføre en liten likestrømforspenning av negativ polaritet mellom hver av elektrodene og væsken. Denne spenning har den virkning at den redu-serer i betraktelig grad den forringelse av strømningsmålerens målefunksjon som ellers ville fremkommet fra en tilsynelatende forurensning av elektrodene etter en lengre periode i kontakt med strømningsvæsken.

Skjønt den nøyaktige tekniske natur av en slik forurensning ennu ikke er klar, synes det rimelig å anta fra det tilgjenge-lige bevismateriale at det ved en eller annen elektrokjemisk virkning blir frembragt et ikke ledende belegg på elektrodeoverflaten som søker å danne en elektrisk kapasitet i serie mellom elektro-den og en forsterker for væskestrømningssignalet. Dette ikke ledende belegg fremkommer muligens fra tilstedeværelsen av polariserte vannmolekyler, dvs. at belegget kan bli dannet av ionisert hydrogen som er blitt nøytralisert ved tilsetning av elektroner som blir av-gitt ved termisk agitering av elektrodematerialet. Et slikt ikke ledende belegg blir muligens frembragt på elektrodenes overflate ved en prosess analog med den som oppstår i en elektrolystisk kon-densator.

I hvert fall vil ikke ledende (dielektrisk) materiale ved elektrodenes overflate øke den tilsynelatende indre impedans i vekselstrømgeneratoren representert ved den induktive strøm-ningsmåler, og slik øket impedans kan være årsak til den observerte forringelse av målefunksjonen. F.eks. kan nøyaktigheten eller stabiliteten av strømningsmålingen påvirkes ved øket kob-ling av spredningsstrømmer eller felt i forsterkerens inngangs-krets som en konsekvens av økningen i indre impedans i strømningsmå-leren. En økning i kapasitiv impedans kan også bevirke ugunstige virkninger ved forskyvning av fasen i vekselstrømsstrømningssigna-let. Det synes derfor rimelig at et eller annet fenomen ved elektrodenes overflate kan være ansvarlig for den observerte gradvise forringelse av målefunksjonen til en induktiv strømningsmåler over en relativt lang operasjonsperiode.

Uansett hva grunnen er til en slik forringelse.av måle-funks jonen, er det oppnådd betydelig forbedring ved tilføring av en negativ forspenning til strømningsmålerens elektroder i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Det er foreslått at denne negative forspenning muligens tjener til å avstøtte negative ioner fra elektrodeoverflaten og derved forhindrer gjennomføring av en akku-mulering av slike ioner i denne region.

Det vises nu til den foretrukne utførelsesform i tegningen hvor strømningsmåleren lo omfatter en metallrørseksjon 12 gjennom hvilken væskei strømmer og hvis strømningshastighet skal måles. To elektroder 14 og 16 er anbragt rett overfor hverandre i rørets vegger for å komme i kontakt med væskestrømmen. Disse elektroder har relativt brede hoder som hovedsakelig flukter med den indre flate av en isolert foring 18 på rørets innside. Isolerings-bøssinger 2o og 22 beskytter elektrodenes stammer mot elektrisk kontakt med metallrøret.

Et vekselstrøms magnetisk felt blir tilført røret 12 ved hjelp av elektromagnetiske midler, f.eks. et par spoler (ikke vist). Det magnetiske felt strekker seg perpendikulært både på væskens strømningsretning gjennom røret og på foringen som forbinder de to elektroder 14 og 16. Væskestrømningen gjennom røret genererer et vekselstrømspotensial mellom elektrodene 14 og 16 som ved hjelp av ledninger 28 og 3o (omgitt av vanlige skjermer, ikke vist) blir ført til en høy-impedans vekselstrømsdifferansialfor-sterker 24. Forsterkerens 24 utgangssignal blir levert over utgangs-ledningen 26 til en eller flere av en rekke opptegnings-eller strømningskontrollerende innretninger. Som kjent er størrelsen av signalinngangen til forsterkeren direkte proporsjonal med strøm-

ningshastigheten gjennom røret.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse blir en forspent likespenning med negativ polaritet tilført mellom hver av elektrodene 14 og 16 og væsken i røret 12 for å redusere de feilfrembringende virkninger av den tilsynelatende forurensning av elektrodenes overflater. Det foretrekkes at størrelsen av forspenningen blir opprettholdt mellom 0 og 1 volt. Imidlertid kan en passende størrelse bli avgjort eksperimentelt for de forskjellige materialtyper som flyter i røret.

Forspenningen blir tilveiebragt ved hjelp av en like-strømskilde 3^ som er vist skjematisk på tegningen som et batteri. Imidlertid kan enhver hensiktsmessig likestrømskilde nyttes. I

tillegg kan det ved noen utførelsesformer nyttes andre midler for frembringelse av en hensiktsmessig spenning mellom elektrodene og væsken, f.eks.ved å nytte materialer i elektrode og strømningsrør som i kombinasjon med den spesielle væske som skal måles, genererer en elektrisk forspenning ved kjemisk virkning.

Den positive pol av kilden 38 kan forbindes med metall-røret 12 som igjen er forbundet med væsken i røret ved hjelp av hvilke som helst hensiktsmessige midler, f.eks. ved hjelp av de vanlige flenser (ikke vist) som forbinder rørendene med hoslig-gende metallrørseksjoner i kontakt med væsken. Den negative pol av kilden 38 er forbundet gjennom en relativ stor isoleringsmot-stand 36 til forbindelsen mellom to andre relativt store inngangs-motstander 32 og 34- som er forbundet i serie mellom ledningene 28 og 3°' Den negative pol av kilden 38 blir således forbundet med elektrodene 14 og 16 gjennom relativt høye impedanser. Istedetfor^ de store motstander 32 og 34» kan den ønskede effekt av høy inn-gangsimpedans for forsterkeren i noen tilfeller oppnås ved bruk av hensiktsmessig negativ tilbakekobling.

Som nevnt ovenfor, blir spenningsverdiene av kilden 38 og impedansene av motstandene i kretsen fortrinnsvis valgt slik at den negative spenning som tilføres hver elektrode 14 og 16, blir mellom 0 og 1 volt. I en krets ved praktiske forsøk var spenningskilden 38 på 15 volt og motstandene 32, 34 og 36 på til-nærmet 10 megohm hver. Motstanden 36 tjener som en strømbegren-sende motstand og motstandene 32 og 34 tilveiebringer en spen-ningsdelende krets med høy impedans for å tilføre likestrømspoten-sialet symmetrisk til begge elektroder.

Den maksimale forspenning som kan nyttes vil avhenge av væskestrømningen i røret 12. Størrelsen må holdes under den verdi som vil bevirke spaltning av den strømmende- væske eller bevirke gassbobler på elektrodene 14 og 15. Ved de fleste installasjoner vil faren for gassdannelser bli forhindret ved å opprettholde størrelsen av den negative spenning mellom 0 og 1 volt.

Claims (5)

1. Induktiv fluidum strømningsmåler med elektroder anordnet slik at de kommer i elektrisk kontakt med et strømmende fluidum for derved å generere et signal proporsjonalt med fluidets strømningshastighet, karakterisert ved for-spenningsmidler for tilføring av et likestrømsignal av negativ polaritet mellom hver av elektrodene og fluidet.

2. Apparat ifølge krav 1 hvor elektrodene er montert i et elektrisk ledende rør og elektrisk isolert fra dette, karakterisert ved at forspenningsmidlene omfatter en likestrømkraftkilde (38),et par motstander (32, 34) som hver har en relativ høy motstand, idet hver av elektrodene (14, 16) er forbundet med den negative pol på likestrømskilden (38) over hver sin motstand (32 resp.34) i motstandsparet og at likestrøms--kildens positive pol er forbundet med røret, samt en forsterker koblet til elektrodene for mottagelse av det av fluidet induser-te strømningssignal som blir frembragt mellom disse og for å frembringe et tilsvarende høyeffektsignal.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved en ytterligere motstand (36) med relativ høy motstands-verdi forbundet mellom nevnte negative pol av likestrømskilden (38) og de førstnevnte motstander (32, 34)-

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at spenningen av det likestrømssignal som tilføres hver elektrode (14 resp.16) er . mindre enn det som kan bevirke spalt-ing av det strømmende fluidum eller produsere gassbobler ved elektrodene .

5. Apparat ifølge krav 4» karakterisert ved at spenningen er mindre enn 1 volt.