RU14783U1 - Электромагнитный расходомер - Google Patents

Abstract

1. Электромагнитный расходомер, содержащий первичный преобразователь расхода зондового типа, выполненный в виде тела обтекания из изоляционного материала, цилиндрический по форме и с герметично размещенной внутри тела обтекания катушкой индуктивности с сердечником, электронный блок, полую штангу, с одним из концов которой преобразователь расхода соединен жестко и соосно, два измерительных электрода, диаметрально противоположных друг другу на внешней цилиндрической поверхности тела обтекания для контактирования с измеряемой жидкостью, жгут электровыводов с катушки индуктивности и измерительных электродов на электронный блок, трубчатый корпус-лубрикатор с сальниковым, под полую штангу, узлом внутри него и запорно-поворотным, например пробковым краном, устройством на нижнем его конце, причем жгут электровыводов измерительных электродов и катушки индуктивности размещен внутри полой штанги, отличающийся тем, что электрическая ось катушки индуктивности соосна телу обтекания и полой штанге со жгутом электровыводов, электронный блок закреплен на верхнем конце полой штанги, а последняя размещена в корпусе-лубрикаторе с возможностью ограниченного возвратно-вращательного движения для корректировки положения измерительных электродов первичного преобразователя относительно плоскости поперечного сечения контролируемого/измеряемого потока.2. Электромагнитный расходомер по п. 1, отличающийся тем, что корпус-лубрикатор в его верхнем конце снабжен дополнительным сальниковым узлом между ним и полой (осеподвижной) штангой, последняя снабжена закрепленным на ней поршнем, размещенным в корпусе-лубрикаторе м�

Description

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно: к электромагнитным измерителям расхода электропроводящих жидкостей, и может быть использована в любой отрасли, имеющей иеобходиьюсть учета жидкости при ее перемещении (перекачке) по трубопроводам

Известен электромагнитный расходомер 1, содержащий корпус, завихритель (вращатель) потовса, два измерительных электрода и обмотку (катушку) ДШ1 создания магнитного поля в потоке жидкости подачей на обмотку импульсного тока. Одним из электродов является непосредственно корпус расходомера из немагнитного металла (сплава), а другим электродом является металлический же завихритель, изолированный от корпуса. Обмотка в виде соленоида навита на корпусе прибора и - при прохождении нее электрического тока - создает в жидкости продольное электромагннтаое поле. При закрутке завихрителем потока жидкости в последней возникает тангещщальная составляюпщя вектора скорости, перпендикулярная вектору магнитного потока и - по закону электромагнитной индушщи - между электродами наводятся импульсы э.д-с. с амплитудой, пропорщюнальной скорости потока, а, следовательно, и расходу.

Известный расходомер прост, технологичен и удобен в эксплуатащш, однако до известных пределов, а именно: при сравнительно небольпшх (до 100 мм) диаметрах контролируемых расходомером трубопроводов, так как корпус прибора есть не что иное, как небольпгая вставка в трубопровод. Однако с увеличением диаметров трубопроводов (от 200 мм и более) затраты материалов, трудремкость изготовления, монтажа и энергопотребления дня получения качественного информащюнного сигнала нерациональны (великиХ а установка сужающих устройств на трубопроводах боль:шого диаметра нецелесообразна по пслкуму ряду причин, хорошо известных спещталистам приборостроения по данному направлению, а также метрологам.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому расходомеру jmjMeTca расходомер 2 электромагнитный ЭРИС с измерительным узлом (датчиком) зондового типа (№ 12326-97 в Госреестре средств измерений РФ) по техническим условиям ТУ 39-1258-88 и предназначенный для измерения расхода электропроводящих жидкостей в трубопроводах днаметром от 100 до 1000 мм . Принцип работы расходомера аналогичен принципу работы ранее описанной конструкции и так же основан на реализации закона электромагнитной индукции. Известны две модификации расходомера ЭРИС по вышеупомянутым техническим услови51м, а именно: ЭРИС.ВТ дня трубопроводов диаметром от 100 до 1000 мм и расходомер ЭРИС.ВЛТ для трубопроводов диаметром от 400 до 1000 мм.

Расходомер модификации ЭРИС.ВТ состоит из непосредственно первичного преобразователя рш:хода в виде герьютизированной от жидкости обмотки с сердечником Д1Ы создания локального электромагнитного поля в потоке жидкости и двух диаметрально прсугивоположных друг другу измерительных электродов на ее внепшей поверхности для контактирования с обтекающей катушку жидкостью и съема полезного сигнала в виде наведенной э.дс.,, пропорциональной скорости (расходу); катушка с сердечником, ее выводы и выводы обоих электродов размещены в изолирующей оболочке, щшиндфической по форме и с полусферическим обтекателем, обращенньгм встречно потоку жидкости, при этом продольная ось этой сборки, в том числе и электрическ-ая ось катушки индуктивности, совпадают с вектором скорости жидкости и лежат в вертикально-диаметральной плоскости трубопровода 3. Для размещения в трубопроводе первичный преобразователь расхода снабжен полой ппантой с фланцем, закрепляемым на стенке трубощювода, при этом штанга входит в трубопровод через заранее выполненное в его стенке отверстие, электрическая ось катушки перпендикулярна оси обтекателя (изолирующей оболочкиХ а жгут электровыводов преобразователя выведен через полую штангу на злекгронный блок с источником электропитания. Основной недостаток расходомера - трудности замены его ддя поверки и ремонта, так как требуется технологический перерыв в работе трубопровода.

Расходомер ЭРИС.ВЛТ конструктивно более протрессивен, чем ЭРИС.ВТ, и состоит из такого же первичного нреобразователя расхода, однако корпус (тело обтекания из изолирующего материала) первичного преобразователя соосен полой штанге и вьшолнен несколько меньшего, шш такого же диаметра, что и полая ип-ашу; это позволяет вводить первичный преобразователь (датчик) расходомера - через лубрикатор с запорным гфаном и сальниковым узлом - на нес жэдимую величину погружения в полость трубопровода и извлекать его (для замены) без остановки и разгрузки трубопровода от избыточного давления 4.

К одному из основных недостагков этой модификации расходомерапрототипа следует отнести то, чго его электронный блок размещен на неподвижном лубрикаторе, а первичный преобразователь - на осеподвижной полой штанге, при этом угол между продольной осью полой шганги и осью трубопровода ддя обеспечения работоспособности составляет 30°; из-за

подобного конструктивно заданного пересечения осей этих обьектов под углом (их непараллельности) и при данной форме вьптолнения и закрепления первичного преобразователя на полой шганте, амплитуда полезного сигнала достигает лишь 50% максимально возможного значения, что создает определенные трудности ддя его дзальнейпгей обработки. Определенные трудности возникают также и при установке расходомера ЭРИС.ВЛТ на заглубленных трубонроводах, чго требует обустройства колодцев значительных размеров, тем больших, чем больше диаметр трубопровода, где требуется контроль (измерение) расхода, К существенным недостаткам расходомеров ЗРИС.ВТ и ЭРИС.ВЛТ следует отнести и наличие квадфатурной составляюшрй в полезном сигнале вследствие того, что токопроводяпще линии с точечных электродов зондд располагаются вдоль оси зонда и силовые линии локального эяеБПГромагшггаого поля пересекают их; при этом в полезном сигнале появляется квадратурная составляюшдя, что создает определенные трудности для его дальнейшей обработки.

Таким образом, цель СОЗДЕГНИЯ заявленной конструкгщи расходомера (иначе - требуемый технический результат) заключается в обеспечении известному техническому решению более высоких потребигельских свойств, а

именно: в обеспечении более приемлемой (ддя обработки) формы полезного сигнала датчика, в обеспечении удобства вьшолнепия пуско-нала; 1рчныз эксплуатационных/измерительных и ремонтных манипуляций при минимизации материальных и трудозатрат.

Как показывают стендовые и промыпшенные испытания заявлявмого устройства и опыт эксплуатации устройства-прототипа, поставленная цель (техничесБзш результат) лрстигается тем, что в электромагнитном расходомере, согласно прототипу содержащем первичный преобразователь расхода зондового типа, выполненный в виде тела обтекания из изоляционного материала, цилищфический по форме и с герметично размещенной внутри тела обтекания катушкой индуктивности с сердечником, злектронный блок, полую осеподвижную штангу, с одним из концов которой преобразователь расхода соединен жестко и соосно, два измерительных электрода, диаметрально противоположных друг тфугу на внепшей цилиндрической поверхности тела обтекания, жгут электровыводов с катушки индуктивности и с измерительных электродов на электронный блок, трубчатый корпус-лубрикатор с сальниковым, под полую штангу, узлом внутри него и запорно-поворотным устройством (краном) на нижнем его конце, причем жгут электровыводов измерительных электродов и кагупжи тшдуктивноста размещен внутри полой штанги, электрическая ось катутпкн индуктивности соосна телу обтекания и полой штанге со жгутом электровыводов, электронный блок закреплен на верхнем конце полой штанги, а последняя размещена в корпусе-лубрикаторе с возможностью ограниченного возвратно-врашзтельного движения ддя коррекгироаки положения измерительных электродов первичного преобразователя относительно плоскости поперечного сечения контролируемого/измеряемого потока (в трубопроводе).

Дополнительным отличием заявляемого электромагнитного расходомера является то, что ддя облегчения осевого перемещения полой штанги в трубопровод, наж дшщшся под значительным давлением, корпус-лубрикатор в его верхнем конце снабжен дополнительным сальниковым узлом между ним и полой пггангой, которая снабжена поршнем с образованием цюшщцх поршневой пары с корпусом-лубрикатором, при этом жестко закрепленный на полой штанге порпгень отраштчепно-подвижен в корпусе-лубрикаторе от одното сальниковото узла до лрутото. Корпус-лубрикатор снабжен перепускной трубкой с перекрываюпщм ее вентилем, один конец этой трубки coo6nijeH с полостью корпуса-лубрикатора под сальниковым узлом на нижнем его конце, а верхний конец перепускной трубки, через вентиль, сообщен с надпоршневой полостью корпуса-лубрикатора под дополнительным сальниковым узлом.

На фигуре 1 приведен (схемапршо) общий вид электромапштного расходомера; на фигуре 2 - сечение А-А по фигуре 1; на фигуре 3 - вариант расходомера с разгрузкой полой штанги от одностороннего воздействия давления измеряемой среды.

Расходомер состоит из (смотри фиг. 1,2) первичного преобразователя расхода в виде корпуса 1 из изоляционного материала, внутри которого размещена катущва 2 с сердечником 3; на внешней цилищфнческой поверхности 4 корпуса 1 размвпиены два диаметрально расположенных измаркгельных электрода 5 и 6. Первичршш преобразователь расхода жестко закреплен на нижнем конце 7 полой шганги 8 соосно с ней. Жгут 9 электровыводов катушки 2 и измерительных электродов 5 и 6 пропущен в полости 10 полой штанги 8 и поступает в электронный блок 11, жестко закрепленный на верхнем конце 12 этой полой штанги 8; электронный блок обеспечивает формирование тока возбуждения катушки 2 и обработку полезного (информационного) сигнала, снимаемого с измерительных электродов 5 и 6 первичного преобразователя расхода. Полая штанга 8 расположена внутри корпуса-лубрикатора 13, уплотнена при помощи сальникового узла 14 и имеет возможность возвратнопоступгггельного движения в контролируемый трубопровод и из него посредством сопряжения в виде четырехзаходной упорной резьбы (изображена, но отдельной позицией не показана) на верхней части полой ипшии 8 и на гайке 15, расположенной в гнезде на верхнем конце 16 корпуса-лубрикатора 13. Для ограничения возвратно-вращательного и исключения кругового движения полой штанги 8 предусмотрен ползун 17, жестко закрепленный на полой штанге 8, который перемвищется по продольному пазу 18, выпозхненногк в корпуселубрикаторе 13. Ползун 17 имеет риску-указатель 19, а на корпусе-лубрикаторе возле паза 18 нанесена лтерная шкала 20 и в п они есть не что иное Бсак измеритель величины осевого перемещения полой пгганги 8 в ту или иную сторону. Корпус-лубрикатор 13 прикреплен к запорно-поворогному устройству (точнее - пробковому крану) 21, которое, в свою очередь, установлено на монтажном патрубке 22 (приваренном к трубопроводуХ посредством быстроразъемного соединения 23. Естественно, заявленный расходомер должен быть оборудован сбросным клапаном 24, который расположен под сальниковым узлом 14 в нижней части корпуса-лубрикатора 13 и предназначен для сброса избыточного тщвления среды при снятии расходомера с трубопровода (ремонт, поверка), то есть для сброса давления из полости над запорным зпеменгом пробкового Бсрана 21 после его перекрытия, при этом полая шганга 8 и первичный преобразователь выдвинуты в корпусе-лубрикоторе ввер то есть вьппе крана 21, посредством вращения гайвси 15 в гнезде корпуса-лубрикатора. Данный расходомвр предназначен дня использования на нескольких диаметрах Трубопровода (400. . . 1000мм); г.11убина погружения первргчного преобразователя в контролируемый трубопровод устанавливается по шкале 20 на корпуселубрикаторе и по риске-указателю 19 ползуна 17 на полой штанге.

Отличие варианта исполнения расходомера по пункту 2 (см. фигуру 3) состоит в следук ш;ем: он снабжен дополнительным сальниковым узлом 25 на верхнем конце 16 корпуса-лубрикатора, а гайка 15 и резьба на полой штанге отсугствуюг, на полой нгганге жестко закреплен поршень 26 с уплотнительными кольцами, размещенный в корпусе-лубрикаторе и образующий с ним цилиндропорпшевую полость корпуса-лубрикатора под сальниковым узлом 14 сообщена с верхней полостью (над поршнем) через напорную трубку 27 и запорный игольчатый вентиль 28. Верхняя часть корпуса-лубрикатора расходомера (над поршнем) также снабжена запорным игольчатым вентилем 29 и сливной трубкой 30. На верхней части полой штанги под электронным блоком 11 установлена втулвса 31 с рукоягками, которая закрепляется на корпуселубрикаторе посредством байонетного (не показано) соединения и стопорных

болтов 32. СЧлшЕьные составляющие расходомера (по фигуре 3) аналогичны заявляемой модели по фигуре 1 и первому пункту формуны.

Данный вариант расходомера предназначен дня использования на трубопроводе только определенного диаметра, так как ход полой пгтанги обеспечен конструктивно линейным размером Н при перемещении поршня 26 в корпусе-лубрикаторе от сальникового узла 14 до сальникового узла 25.

Расходомер устанавливают (см фиг. 1 или 3) на монтажном патрубке 22, приваренном к трубопроводу, посредством быстроразъемного соединения 23 из двух полухомутов и работает он следуюпщм образом: посредством четырехзаходаой упорной резьбы на полой пгганге при вращении гайки 15 в гнезде верхнего конца 16 корпуса-лубрикатора через открытое запорноповоротное устройство 21 первичный преобразователь 1 вводится в полость трубопровода таким образом, ггобы расстояние от стенки до оси изьюрительных электродов 5 и 6 составило 0,242-Кт (где RT - внутренний радиус трубопроводах глубина погружения первичного преобразователя в трубопровод контролируется по риске-указателю 19 на ползуне 17 и мерной шкале 20 на корпусе-лубрикаторе возле продольного паза 18 (фиг. 1). Электронный блок 11 формирует прямоугольное импульсное напряжение, которое подается на катушку индуктивности 2 и создает вокруг первичного преобразователя в потоке жидкости локальное электромагнитное поле, при этом на измерительных электродэх наводится ЭДС электромагнитной индукции, амплитуда которой пропорциональна скорости движения жидкости, а, следовательно, расходу. Информационный сигнал в виде этой ЭДС с измерительных электродов поступает в электронный блок 11 для дальнейшей обработки и представления пользователю в виде соответствующего показания в стандщгашк единицах измврения расхода. Вследствие того, что силовые ляшш локального электромагнитного поля катушЕон: 2 совпадэшт (по направленности) со жгутом 9 злектровыводов, в информационном сигнале отсутствует квадратурная (трансформаторная) составляюшдя, усложняющая его обработку.

закрыты игольчатые венгили 28 и 29. Для введения первичного преобразователя расхода в трубопровод достаточно, при открытом запорно-поворогном устройстве 21, открыть вентиль 28 и подать давление трубопровода в надпоршневое пространство через напорную трубку 27. Полая тптанга под воздействием разности сил давления на поршень 26 переместится вниз. Далее необходимо замкнуть байонетное (не показано) соединение втулкл 31 с помощью рукояток и зафиксировать эту втулку на корпусе-лубрикаторе стопорными бпатами 32, после чего перекрыть вентиль , сбросить давление над поршнем открытием вентиля 29 и приступить к измерениям.

При снятии расходомера с действующ:его трубопровода первичный преобразователь поднимают в корпусе-лубрикаторе выше запорно-поворотного устройства 21, закрывают последнее, сбрасывают давление над ним открытием клапана 24 и отсоединяют расходомер.

Таким образоий; как выясгошось в ходе сравнительных экспериментальных работ, заявленный расходомер, как совокупность суш)ественных признаков (в том числе и отличительных), обеспечивает требуемый технический результат при использовании и соответствует критериям полезной модели по сущности технического решеття при сравнении его с современным (известным) исполнением существуютцей конструкции расходомера-прототипа и его потребительскрЕМИ свойствами, в связи с чем предлагается к защите соответствующим охранным документом (свидетельством) РФ.

ИСТОЧНИЮТ ИНФОРМАЦИИ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ

ОПИСАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ:

1.СССР, изобретение по свидетельствуй 606104, М.кл. G01.F1/58, 1975;

2.ТУ 39-1258-88 Расходомеры электромагнитные ЭРИС.В. Технические условий (Приложение Б, В).

Claims (2)

1. Электромагнитный расходомер, содержащий первичный преобразователь расхода зондового типа, выполненный в виде тела обтекания из изоляционного материала, цилиндрический по форме и с герметично размещенной внутри тела обтекания катушкой индуктивности с сердечником, электронный блок, полую штангу, с одним из концов которой преобразователь расхода соединен жестко и соосно, два измерительных электрода, диаметрально противоположных друг другу на внешней цилиндрической поверхности тела обтекания для контактирования с измеряемой жидкостью, жгут электровыводов с катушки индуктивности и измерительных электродов на электронный блок, трубчатый корпус-лубрикатор с сальниковым, под полую штангу, узлом внутри него и запорно-поворотным, например пробковым краном, устройством на нижнем его конце, причем жгут электровыводов измерительных электродов и катушки индуктивности размещен внутри полой штанги, отличающийся тем, что электрическая ось катушки индуктивности соосна телу обтекания и полой штанге со жгутом электровыводов, электронный блок закреплен на верхнем конце полой штанги, а последняя размещена в корпусе-лубрикаторе с возможностью ограниченного возвратно-вращательного движения для корректировки положения измерительных электродов первичного преобразователя относительно плоскости поперечного сечения контролируемого/измеряемого потока.

2. Электромагнитный расходомер по п. 1, отличающийся тем, что корпус-лубрикатор в его верхнем конце снабжен дополнительным сальниковым узлом между ним и полой (осеподвижной) штангой, последняя снабжена закрепленным на ней поршнем, размещенным в корпусе-лубрикаторе между обоими сальниковыми узлами с образованием цилиндро-поршневой пары, при этом корпус-лубрикатор снабжен перепускной трубкой с перекрывающим ее вентилем, один конец этой трубки сообщен с полостью корпуса-лубрикатора под сальниковым узлом на нижнем его конце, а верхний конец перепускной трубки, через вентиль, сообщен с надпоршневой полостью корпуса-лубрикатора под дополнительным сальниковым узлом.