RU2308685C1 - Method of measuring flow rate - Google Patents

Method of measuring flow rate Download PDF

Info

Publication number
RU2308685C1
RU2308685C1 RU2005141218/28A RU2005141218A RU2308685C1 RU 2308685 C1 RU2308685 C1 RU 2308685C1 RU 2005141218/28 A RU2005141218/28 A RU 2005141218/28A RU 2005141218 A RU2005141218 A RU 2005141218A RU 2308685 C1 RU2308685 C1 RU 2308685C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid metal
electrodes
current
flow rate
pair
Prior art date
Application number
RU2005141218/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005141218A (en
Inventor
Иван Дмитриевич Вельт (RU)
Иван Дмитриевич Вельт
Юли Владимировна Михайлова (RU)
Юлия Владимировна Михайлова
Алексей Павлович Овчинников (RU)
Алексей Павлович Овчинников
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" (ОАО "НИИТеплоприбор")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" (ОАО "НИИТеплоприбор") filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" (ОАО "НИИТеплоприбор")
Priority to RU2005141218/28A priority Critical patent/RU2308685C1/en
Publication of RU2005141218A publication Critical patent/RU2005141218A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2308685C1 publication Critical patent/RU2308685C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: method comprises passing current through the pairs of the electrodes mounted diametrically opposite on the outer wall of the steel nonmagnetic pipe through which a liquid metal flows. The value of the flow rate of the liquid heat-transfer agent indicates the value of current when the zero potential difference between the second pair of electrodes that are in a contact with the pipe wall is set at the same points as for the first pair.
EFFECT: enhanced precision.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода жидких металлов с помощью электромагнитного способа, т.е. способа, основанного на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным полем. Это взаимодействие подчиняется закону электромагнитной индукции, согласно которому в жидкости, пересекающей магнитное поле, индуктируется ЭДС, пропорциональная скорости движения жидкости.The invention relates to instrumentation, and in particular to a technique for measuring the flow of liquid metals using an electromagnetic method, i.e. a method based on the interaction of a moving fluid with a magnetic field. This interaction obeys the law of electromagnetic induction, according to which in a fluid crossing a magnetic field, an EMF is proportional to the velocity of the fluid.

Известен способ измерения расхода жидкого металла, протекающего в магнитном поле через стальную немагнитную трубу [1]. Поскольку измерение производится, как правило, при высокой температуре жидкого металла, не применяют электроизоляционного покрытия внутренней поверхности трубы.A known method of measuring the flow rate of liquid metal flowing in a magnetic field through a steel non-magnetic pipe [1]. Since the measurement is carried out, as a rule, at a high temperature of liquid metal, do not use an electrical insulation coating on the inner surface of the pipe.

Способ состоит в определении расхода жидкого металла по разности потенциалов между двумя электродами, касающимися наружной поверхности трубы в точках, диаметрально противоположно расположенных по линии, перпендикулярной направлению магнитного поля. Недостатком известного способа измерения является шунтирующее действие стенок трубы, приводящее к частичной потере сигнала и низкой точности определения расхода.The method consists in determining the flow rate of liquid metal by the potential difference between two electrodes touching the outer surface of the pipe at points diametrically opposed along a line perpendicular to the direction of the magnetic field. A disadvantage of the known measurement method is the shunting action of the pipe walls, leading to a partial loss of signal and low accuracy in determining the flow rate.

Известен электромагнитный способ измерения расхода жидкого металла, предусматривающий дополнительно к способу, рассмотренному выше, пропускание через электроды стороннего тока такой величины, при которой разность потенциалов между электродами становится равной ЭДС, индуктируемой движением жидкого металла в магнитном поле [2]. В этом способе ток через стенку трубы полностью определяется сторонним током, шунтирующее действие стенок отсутствует, и разность потенциалов между электродами равна ЭДС, индуктируемой взаимодействием потока измеряемой среды с магнитным полем. При этом в качестве меры объемного расхода принимается величина стороннего тока.A known electromagnetic method for measuring the flow rate of liquid metal, providing in addition to the method discussed above, passing through the electrodes of the external current of such a magnitude that the potential difference between the electrodes becomes equal to the EMF, induced by the movement of the liquid metal in a magnetic field [2]. In this method, the current through the pipe wall is completely determined by an external current, there is no shunting effect of the walls, and the potential difference between the electrodes is equal to the EMF induced by the interaction of the measured medium flow with the magnetic field. Moreover, as a measure of volumetric flow rate, the value of the external current is taken.

Например, в работе [3] описана схема уравновешенного электрического моста, в которой одним из плеч моста является сопротивление между электродами пустой трубы расходомера, т.е. сопротивления, определяемого только стенкой трубы. Такой мост (при пустой трубе) электрически уравновешен при любом напряжении, подведенном к одной из диагоналей. При движении же по трубе потока жидкого металла электрический мост становится разбалансированным, мост уравновешивается только при подведении к диагонали напряжения строго определенной величины, при которой разность потенциалов между электродами становится равной ЭДС, индуктируемой движением по трубе жидкого металла в магнитном поле. При этом мерой расхода могут быть напряжение или ток питания моста.For example, in [3] a balanced electric bridge circuit was described, in which one of the bridge arms is the resistance between the electrodes of the empty flowmeter tube, i.e. resistance determined only by the pipe wall. Such a bridge (with an empty pipe) is electrically balanced at any voltage applied to one of the diagonals. When the liquid metal flow moves through the pipe, the electric bridge becomes unbalanced, the bridge is balanced only when a voltage is strictly defined to the diagonal, at which the potential difference between the electrodes becomes equal to the EMF induced by the movement of the liquid metal pipe in the magnetic field. In this case, the voltage or current supply to the bridge can be a measure of consumption.

Недостатком известного способа является низкая точность измерения расхода в случае, если при эксплуатации прибора по каким-то причинам изменяется сопротивление стенки трубы, т.к. сторонний ток устанавливается строго в соответствии с ранее определенным сопротивлением шунта, образуемым стенкой трубы.The disadvantage of this method is the low accuracy of flow measurement if, during operation of the device, for some reason, the resistance of the pipe wall changes, because external current is set strictly in accordance with the previously determined shunt resistance formed by the pipe wall.

Измерение расхода жидких металлов необходимо, например, при эксплуатации энергетических установок, где жидкий металл используется в качестве теплоносителя.The measurement of the flow rate of liquid metals is necessary, for example, in the operation of power plants, where liquid metal is used as a coolant.

В процессе длительной эксплуатации прибора возможны изменения толщины стенки трубы, налипание осадков и окислов на внутренней поверхности стенки и вымывание из металла стенки каких-либо компонентов, причем эти эффекты изменяют сопротивление стенки. Так как при всех известных способах измерения [1], [2], [3] по стенке трубы протекает ток, то всякое отклонение от установленного при градуировке сопротивления стенки влияет на показания расходомера.During long-term operation of the device, changes in the wall thickness of the pipe are possible, deposits and oxides are adhering to the inner wall surface and any components are washed out of the metal wall, and these effects change the wall resistance. Since with all known methods of measurement [1], [2], [3] a current flows through the pipe wall, any deviation from the wall resistance set during graduation affects the flowmeter readings.

Предлагаемое изобретение устраняет этот недостаток.The present invention eliminates this disadvantage.

В нем предлагается сторонний ток к электродам подводить такой величины, при которой разность потенциалов между электродами становится равной нулю. Т.е. обеспечивается режим измерения, при котором ток в стенке трубы отсутствует. Во всех точках стенки электрические потенциалы становятся одинаковыми и равными нулю, хотя поток жидкого металла протекает по трубе и существует его взаимодействие с магнитным полем. За меру расхода принимается величина стороннего тока.It proposes to supply an external current to the electrodes of such a magnitude that the potential difference between the electrodes becomes equal to zero. Those. a measurement mode is provided in which there is no current in the pipe wall. At all points of the wall, the electric potentials become the same and equal to zero, although the flow of liquid metal flows through the pipe and there is its interaction with the magnetic field. As a measure of consumption, the value of the external current is taken.

Фиг.1 и фиг.2 поясняют способ измерения расхода жидкого металла, при котором сторонний ток может устанавливаться с помощью регулируемого источника постоянного тока, а нулевая разность потенциалов между электродами контролироваться с помощью нуль-индикатора. Для повышения точности измерений желательно иметь потенциальные и токовые электроды, касающиеся одних и тех же точек на внешней стенке трубопровода.Figure 1 and figure 2 explain the method of measuring the flow rate of molten metal, in which the external current can be set using an adjustable constant current source, and the zero potential difference between the electrodes is controlled using a zero indicator. To increase the accuracy of measurements, it is desirable to have potential and current electrodes touching the same points on the outer wall of the pipeline.

На фиг.1 приняты следующие обозначения: 1 - постоянный магнит, 2 - нуль-индикатор, 3 - труба с электродами - потенциальные электроды, подсоединены к нуль-индикатору 2, а токовые электроды подсоединены к измерителю тока 4 и регулируемому источнику стороннего тока 5. Причем каждая пара электродов, один из которых потенциальный, а другой токовый, касаются одной и той же точки на внешней поверхности трубопровода.In Fig. 1, the following notation is adopted: 1 - a permanent magnet, 2 - a zero indicator, 3 - a tube with electrodes - potential electrodes, connected to a zero indicator 2, and current electrodes connected to a current meter 4 and an adjustable source of external current 5. Moreover, each pair of electrodes, one of which is potential and the other current, touch the same point on the outer surface of the pipeline.

На фиг.2 приведена упрощенная электрическая эквивалентная схема узла трубопровода расходомера. На схеме приняты следующие обозначения: Е - ЭДС, индуктированная в канале в результате взаимодействия скорости потока с магнитным полем, r - внутреннее сопротивление источника ЭДС (сопротивление жидкого металла), R - сопротивление стенки трубопровода, U - напряжение между электродами, j - ток от стороннего источника.Figure 2 shows a simplified electrical equivalent circuit node of the pipeline flowmeter. The following notation is used in the diagram: E is the EMF induced in the channel as a result of the interaction of the flow velocity with the magnetic field, r is the internal resistance of the EMF source (resistance of liquid metal), R is the resistance of the pipe wall, U is the voltage between the electrodes, j is the current from third-party source.

Напряжение между электродами U дописывается выражением:The voltage between the electrodes U is added by the expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

Причем ЭДС пропорциональна объемному расходу жидкого металла Q.Moreover, the EMF is proportional to the volumetric flow rate of the liquid metal Q.

Figure 00000003
Figure 00000003

Из выражения (1) следует, что когда сторонний ток j, пропускаемый через стенку, равен j=E/r, то разность потенциалов между электродами U=0. Электрические потенциалы в любом месте внутри стенки становится одинаковыми между собой и не зависят от величины сопротивления стенки R.It follows from expression (1) that when the external current j passed through the wall is j = E / r, then the potential difference between the electrodes is U = 0. Electrical potentials anywhere inside the wall become the same with each other and do not depend on the resistance value of the wall R.

В этом случае ток j несет информацию только об ЭДС Е, т.е. об объемном расходе Q, и сопротивлении теплоносителя r и не зависит от сопротивления стенки. Величина тока измеряется миллиамперметром 4.In this case, the current j carries information only about the EMF E, i.e. about the volume flow Q, and the resistance of the coolant r and does not depend on the resistance of the wall. The current value is measured with a milliammeter 4.

Предполагается, что внутреннее сопротивление измеряемой среды r в процессе эксплуатации прибора не изменяется, за исключением ее зависимости от температуры.It is assumed that the internal resistance of the measured medium r does not change during the operation of the device, except for its dependence on temperature.

Температура теплоносителя контролируется и учитывается при расчете погрешности прибора. Если известен температурный коэффициент сопротивления жидкого металла и его рабочая температура, то поправка на изменение температуры жидкого металла от градуировочной вычисляется по формулеThe temperature of the coolant is controlled and taken into account when calculating the error of the device. If the temperature coefficient of resistance of the liquid metal and its operating temperature are known, then the correction for the change in the temperature of the liquid metal from the calibration is calculated by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

где jx - величина стороннего тока, характеризующая расход жидкого металла при рабочей температуре t, j - измеренное значение стороннего тока при рабочей температуре t; α - температурный коэффициент жидкого металла, t0 - температура жидкого металла при градуировке расходомера.where j x is the value of the external current characterizing the flow of liquid metal at the operating temperature t, j is the measured value of the external current at the operating temperature t; α is the temperature coefficient of the liquid metal, t 0 is the temperature of the liquid metal during calibration of the flow meter.

Расчеты показывают, что Е изменяется от 0 до нескольких мВ, сопротивление r составляет несколько мОм, а ток j изменяется от 0 до 0.4-0.5 А.Calculations show that E varies from 0 to several mV, the resistance r is several mOhm, and the current j varies from 0 to 0.4-0.5 A.

Достоинство предлагаемого способа измерения состоит в том, что он позволяет определить расход при отсутствии тока в стенке, а следовательно, при отсутствии влияния изменения сопротивления стенки трубопровода.The advantage of the proposed measurement method is that it allows you to determine the flow rate in the absence of current in the wall, and therefore, in the absence of the influence of changes in the resistance of the pipeline wall.

Источники изобретенияSources of invention

1. П.П.Кремлевский. «Измерение расхода многофазных потоков». Л.: Машиностроение, 1982.1. P.P. Kremlevsky. "Measurement of multiphase flow rate." L .: Engineering, 1982.

2. Вельт И.Д. Приборы и системы управления, №10, 1972, стр.17.2. Welt, I.D. Instruments and control systems, No. 10, 1972, p. 17.

3. Авторское свидетельство СССР №200199, Бюллетень №16, 1967.3. USSR Copyright Certificate No. 200199, Bulletin No. 16, 1967.

Claims (2)

1. Электромагнитный способ измерения расхода жидкого металла, протекающего в магнитном поле через стальную немагнитную трубу, на внешней стенке которой по линии, перпендикулярной направлению магнитного поля, установлены диаметрально противоположно два электрода, образующие первую пару, включающий пропускание через электроды стороннего тока определенной величины, который принимается в качестве меры объемного расхода жидкого металла, отличающийся тем, что со стенкой трубы в тех же точках, что и первая пара, контактирует вторая пара электродов, на которой выполняют измерение потенциалов, при этом мерой расхода жидкого металла при рабочей температуре служит величина тока jx, вычисляемая по формуле1. The electromagnetic method of measuring the flow rate of liquid metal flowing in a magnetic field through a non-magnetic steel pipe, on the outer wall of which, along a line perpendicular to the direction of the magnetic field, two electrodes are installed diametrically opposite, forming the first pair, including passing through a side current electrode of a certain magnitude, which is taken as a measure of the volumetric flow rate of liquid metal, characterized in that the second pair of electrical contacts with the pipe wall at the same points as the first pair of the rods on which the potential is measured, while the measure of the flow of liquid metal at the operating temperature is the current j x calculated by the formula jx=j[1+α(t-t0)],j x = j [1 + α (tt 0 )], где j - измеренное значение стороннего тока при рабочей температуре t; α - температурный коэффициент сопротивления жидкого металла; t0 - температура жидкого металла при градуировке расходомера, t - рабочая температура жидкого металла, причем величина измеренного значения стороннего тока такова, что разность потенциалов между электродами второй пары равна нулю.where j is the measured value of the external current at the operating temperature t; α is the temperature coefficient of resistance of liquid metal; t 0 is the temperature of the liquid metal during calibration of the flow meter, t is the working temperature of the liquid metal, and the measured value of the external current is such that the potential difference between the electrodes of the second pair is zero. 2. Способ измерения расхода по п.1, отличающийся тем, что нулевую разность потенциалов между электродами контролируют с помощью нуль-индикатора, а величину стороннего тока устанавливают с помощью регулируемого источника постоянного тока.2. The method of measuring the flow rate according to claim 1, characterized in that the zero potential difference between the electrodes is controlled using a zero indicator, and the value of the external current is set using an adjustable constant current source.
RU2005141218/28A 2005-12-29 2005-12-29 Method of measuring flow rate RU2308685C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005141218/28A RU2308685C1 (en) 2005-12-29 2005-12-29 Method of measuring flow rate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005141218/28A RU2308685C1 (en) 2005-12-29 2005-12-29 Method of measuring flow rate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005141218A RU2005141218A (en) 2007-07-10
RU2308685C1 true RU2308685C1 (en) 2007-10-20

Family

ID=38316371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005141218/28A RU2308685C1 (en) 2005-12-29 2005-12-29 Method of measuring flow rate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2308685C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489686C2 (en) * 2010-12-14 2013-08-10 Открытое акционерное общество научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения "НИИТеплоприбор" Electromagnetic method of flow measurement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Логинов Н.И. Электромагнитные преобразователи расхода жидких металлов. М.: Энергоиздат, 1981, с.30-32. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489686C2 (en) * 2010-12-14 2013-08-10 Открытое акционерное общество научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения "НИИТеплоприбор" Electromagnetic method of flow measurement

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005141218A (en) 2007-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7946184B2 (en) Electromagnetic flowmeter having temperature measurement value for correcting electrical conductivity value
JP2009258125A (en) Magnetically induced flow measurement gauge for fluid and method of magnetically induced flow measurement
CN114829883A (en) Method for operating a magnetically inductive flow meter
US6708569B2 (en) Method of operating an electromagnetic flowmeter
JP4424511B2 (en) Electromagnetic flow meter and electromagnetic flow meter system
RU2654966C1 (en) Electromagnetic method to measure the low rate of a liquid metal
RU2308685C1 (en) Method of measuring flow rate
US4357835A (en) Electromagnetic flowmeter in shielded lines
CN114787587A (en) Method for operating a magneto-inductive flow meter and magneto-inductive flow meter
CN115698644A (en) Flow meter for measuring flow velocity in oil continuous flow
Khalilov et al. A combined liquid sodium flow measurement system
CN111417841B (en) Method for determining the viscosity of a medium by means of a coriolis mass flowmeter and coriolis mass flowmeter for carrying out the method
RU2343423C1 (en) Electromagnetic flowmeter
DE102006018623B4 (en) Method and arrangement for contactless measurement of the flow of electrically conductive media
RU2716601C2 (en) Electromagnetic method of measuring flow rate of liquid metal
RU2489686C2 (en) Electromagnetic method of flow measurement
CN110715695A (en) Superconducting metal fluid flowmeter based on pipe wall matrix electrode
RU2591260C1 (en) Electromagnetic flowmeter of liquid metals
RU101817U1 (en) ELECTROMAGNETIC FLOW METER
JPS597929B2 (en) How to excite an electromagnetic flowmeter
RU2518380C1 (en) Flow measurement electromagnetic method
Head Electromagnetic flowmeter primary elements
KR100467314B1 (en) Electromagnetic Flowmeter
RU2146041C1 (en) Electromagnetic flowmeter
US20240328842A1 (en) Magneto-inductive flow measurement device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141230

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160327