RU2489686C2 - Electromagnetic method of flow measurement - Google Patents

Electromagnetic method of flow measurement Download PDF

Info

Publication number
RU2489686C2
RU2489686C2 RU2010151385/28A RU2010151385A RU2489686C2 RU 2489686 C2 RU2489686 C2 RU 2489686C2 RU 2010151385/28 A RU2010151385/28 A RU 2010151385/28A RU 2010151385 A RU2010151385 A RU 2010151385A RU 2489686 C2 RU2489686 C2 RU 2489686C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
current
inductor
field
pair
Prior art date
Application number
RU2010151385/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010151385A (en
Inventor
Иветта Всеволодовна Жданова
Original Assignee
Открытое акционерное общество научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения "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 "НИИТеплоприбор" filed Critical Открытое акционерное общество научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения "НИИТеплоприбор"
Priority to RU2010151385/28A priority Critical patent/RU2489686C2/en
Publication of RU2010151385A publication Critical patent/RU2010151385A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2489686C2 publication Critical patent/RU2489686C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: in a liquid that crosses a magnetic field, an EMF is induced, which is proportionate to speed of liquid motion. The pipeline section has the second pair of electrodes contacting with a channel wall in the same points as the first pair of electrodes, besides, if the external current is supplied to one pair of electrodes, then potentials are measured in the second pair of electrodes. At the same time measurement of voltage between potential electrodes is done twice, once when there is no external current through current electrodes, but with the connected inductor's field, and for the second time with the disconnected inductor's field, but with the external current available with a certain value.
EFFECT: possibility to measure volume flow of liquid metal with absence of a shunting pipe action.
2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода жидких металлов с помощью электромагнитного способа измерения, 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 present invention relates to instrumentation, and in particular to a technique for measuring the flow of liquid metals using an electromagnetic measurement 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.

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.

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, протекающего в магнитном поле индуктора через стальную немагнитную трубу, на внешней стенке которой по линии, перпендикулярной направлению магнитного поля, установлены диаметрально противоположно две пары электродов, причем каждая пара электродов имеет потенциальный и токовый электроды [2]. Этот способ измерения расхода жидкого металла предусматривает пропускание через токовые электроды стороннего тока такой величины, при которой напряжение между потенциальными электродами становится равной нулю. В этом случае ток в стенке трубы отсутствует. В качестве меры объемного расхода принимается величина стороннего тока.A known electromagnetic method for measuring the flow rate of liquid metal flowing in a magnetic field of an inductor through a non-magnetic steel pipe, on the outer wall of which, along a line perpendicular to the direction of the magnetic field, two pairs of electrodes are diametrically opposed, each pair of electrodes having potential and current electrodes [2]. This method of measuring the flow rate of a liquid metal involves passing through a current electrode an external current of a magnitude at which the voltage between the potential electrodes becomes equal to zero. In this case, there is no current in the pipe wall. As a measure of volumetric flow rate, the value of the external current is taken.

Недостатком известного способа [2] является низкая точность измерения расхода, т.к. нестабильность электрического напряжения между электродами, вызванная взаимодействием пульсаций скорости потока жидкого металла с магнитным полем индуктора и появления в связи с этим сигнала помех, затрудняют контроль нулевого напряжения между потенциальными электродами и установку необходимого стороннего тока через токовые электроды.The disadvantage of this method [2] is the low accuracy of flow measurement, because instability of the electric voltage between the electrodes caused by the interaction of pulsations of the flow rate of the liquid metal with the magnetic field of the inductor and the appearance of an interference signal in connection with this makes it difficult to control the zero voltage between the potential electrodes and set the required external current through the current electrodes.

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

В нем измерение напряжения между потенциальными электродами предлагается производить дважды, один раз при отсутствии стороннего тока через токовые электроды, но при включенном поле индуктора, а второй раз при отключенном поле индуктора, но при наличии стороннего тока определенной величины.In it, it is proposed to measure the voltage between potential electrodes twice, once in the absence of an external current through current electrodes, but when the inductor field is turned on, and a second time when the inductor field is off, but in the presence of an external current of a certain value.

Таким образом, предлагается сторонний ток к электродам подводить в момент, когда магнитное поле индуктора отключено, т.е. контроль тока и напряжения между потенциальными электродами производить, когда отсутствует взаимодействие скорости потока с магнитным полем индуктора и, следовательно, отсутствует сигнал помех.Thus, it is proposed to supply external current to the electrodes at the moment when the magnetic field of the inductor is disconnected, i.e. control the current and voltage between potential electrodes when there is no interaction of the flow rate with the magnetic field of the inductor and, therefore, there is no interference signal.

Рис.1 и рис.2 поясняют предлагаемый способ измерения расхода жидкого металла.Fig. 1 and Fig. 2 explain the proposed method for measuring the flow rate of liquid metal.

На рис.1 изображена схема расходомера, выполненного по данному предложению. На рис.1 изображено: 1 - стальная немагнитная труба, к которой диаметрально противоположно приварены две пары электродов, 2-2 - потенциальные электроды, 3-3 - токовые электроды. Индуктор расходомера состоит из катушки возбуждения магнитного поля 4 и магнитопровода 5. Ко входу измерительного устройства 6 подсоединены потенциальные электроды. Кроме того, измерительное устройство имеет источник тока, к которому подсоединены токовые электроды 3-3 и катушка возбуждения магнитного поля 4.Fig. 1 shows a flowmeter diagram made on this proposal. Figure 1 shows: 1 - a steel non-magnetic pipe to which two pairs of electrodes are diametrically opposed, 2-2 - potential electrodes, 3-3 - current electrodes. The flowmeter inductor consists of a magnetic field excitation coil 4 and a magnetic circuit 5. Potential electrodes are connected to the input of the measuring device 6. In addition, the measuring device has a current source to which current electrodes 3-3 and a magnetic field excitation coil 4 are connected.

На рис.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 - сопротивления стенки трубопровода, U - напряжение между электродами, j - сторонний ток.Figure 2 shows a simplified electrical equivalent circuit of the flowmeter pipeline assembly. The following notation is used in the diagram: E - EMF induced in the channel as a result of the interaction of the flow velocity with the magnetic field, r - internal resistance of the EMF source (resistance of liquid metal), R - resistance of the pipe wall, U - voltage between the electrodes, j - external current .

Процессом измерения расхода управляет измерительное устройство 6. Оно программно периодически переключает источник тока то к индуктору 4, то к токовым электродам 3-3, измеряет напряжения между потенциальными электродами 2-2 и вычисляет объемный расход жидкого металла.The flow measurement process is controlled by measuring device 6. It periodically switches the current source to the inductor 4, then to the current electrodes 3-3, measures the voltages between the potential electrodes 2-2 and calculates the volumetric flow of liquid metal.

Когда включен индуктор, то отсутствует сторонний ток. Тогда напряжение между потенциальными электродами U1 описывается выражениемWhen the inductor is on, there is no external current. Then the voltage between the potential electrodes U 1 is described by the expression

U 1 = E R 2 r + R ( 1 )

Figure 00000001
U one = E R 2 r + R ( one )
Figure 00000001

Причем ЭДС Е пропорциональна объемному расходу жидкого металла Q, т.е.Moreover, the EMF E is proportional to the volumetric flow rate of the liquid metal Q, i.e.

E = f ( Q ) ( 2 )

Figure 00000002
E = f ( Q ) ( 2 )
Figure 00000002

Когда выключен индуктор, ток токовым электродам 3-3 подводится сторонний ток от измерительного устройства 6. При этом режиме напряжение между электродами U2 описывается выражениемWhen the inductor is turned off, the current to the current electrodes 3-3 is supplied by an external current from the measuring device 6. In this mode, the voltage between the electrodes U 2 is described by the expression

U 2 = r R j 2 r + R ( 3 )

Figure 00000003
U 2 = r R j 2 r + R ( 3 )
Figure 00000003

Из сопоставления выражений (1) и (3) следует, что ЭДС Е можно представить выражениемFrom a comparison of expressions (1) and (3) it follows that the EMF E can be represented by the expression

E = r j U 1 U 2 ( 4 )

Figure 00000004
E = r j U one U 2 ( four )
Figure 00000004

Как следует из анализа выражений (1) и (3), напряжения U1 и U2, каждые в отдельности и в одинаковой мере зависят от величины сопротивления стенки канала R, а их отношение остается постоянным вне зависимости от величины R.As follows from the analysis of expressions (1) and (3), the voltages U 1 and U 2 , each individually and equally, depend on the value of the resistance of the channel wall R, and their ratio remains constant regardless of the value of R.

Предполагается, что внутреннее сопротивление измеряемой среды r в процессе эксплуатации прибора не изменяется, за исключением ее зависимости от температуры. Достоинство предлагаемого способа измерения состоит в том, что он позволяет определить расход при отсутствии влияния изменения сопротивления стенки трубопровода.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. The advantage of the proposed measurement method is that it allows you to determine the flow rate in the absence of the influence of changes in the resistance of the pipe wall.

Источники информацииInformation sources

1. Кремлевский П.П. «Измерение расхода многофазных потоков», изд. Машиностроение, Ленинград, 1982.1. Kremlin P.P. “Flow Measurement of Multiphase Flows,” ed. Engineering, Leningrad, 1982.

2. Электромагнитный способ измерения расхода, патент РФ №2308685 от 29.12.2005.2. The electromagnetic method of measuring the flow rate, RF patent No. 2308685 from 12.29.2005.

Claims (1)

Электромагнитный способ измерения расхода жидкого металла, протекающего в магнитном поле индуктора через стальную немагнитную трубу, на внешней стенке которой по линии, перпендикулярной направлению магнитного поля, установлены диаметрально противоположно две пары электродов, причем каждая пара электродов имеет потенциальный и токовый электроды, а величину расхода определяют по результату измерения напряжения между потенциальными электродами и стороннего тока, протекающего через токовые электроды, отличающийся тем, что измерение напряжения между потенциальными электродами производят дважды, один раз при отсутствии стороннего тока через токовые электроды, но при включенном поле индуктора, а второй раз при отключенном поле индуктора, но при наличии стороннего тока определенной величины. The electromagnetic method of measuring the flow rate of liquid metal flowing in the magnetic field of the inductor through a non-magnetic steel pipe, on the outer wall of which along the line perpendicular to the direction of the magnetic field, two pairs of electrodes are diametrically opposed, each pair of electrodes having potential and current electrodes, and the flow rate is determined according to the result of measuring the voltage between the potential electrodes and the external current flowing through the current electrodes, characterized in that the measurement of conjugation between the potential electrodes produce twice, once in the absence of external current via current electrodes, but when the field of the inductor, and a second time at the disconnected inductor field, but in the presence of external current a certain value.
RU2010151385/28A 2010-12-14 2010-12-14 Electromagnetic method of flow measurement RU2489686C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010151385/28A RU2489686C2 (en) 2010-12-14 2010-12-14 Electromagnetic method of flow measurement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010151385/28A RU2489686C2 (en) 2010-12-14 2010-12-14 Electromagnetic method of flow measurement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010151385A RU2010151385A (en) 2012-06-20
RU2489686C2 true RU2489686C2 (en) 2013-08-10

Family

ID=46680758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010151385/28A RU2489686C2 (en) 2010-12-14 2010-12-14 Electromagnetic method of flow measurement

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2489686C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182572U1 (en) * 2018-04-26 2018-08-23 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия" (ФГБНУ СКФНЦСВВ) Installation for processing fruits or vegetables before storing
RU2797556C1 (en) * 2022-08-24 2023-06-07 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" АО "НИИТеплоприбор" Electromagnetic flow meter for liquid metal

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2308685C1 (en) * 2005-12-29 2007-10-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" (ОАО "НИИТеплоприбор") Method of measuring flow rate

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2308685C1 (en) * 2005-12-29 2007-10-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" (ОАО "НИИТеплоприбор") Method of measuring flow rate

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182572U1 (en) * 2018-04-26 2018-08-23 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия" (ФГБНУ СКФНЦСВВ) Installation for processing fruits or vegetables before storing
RU2797556C1 (en) * 2022-08-24 2023-06-07 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" АО "НИИТеплоприбор" Electromagnetic flow meter for liquid metal

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010151385A (en) 2012-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3915459B2 (en) Electromagnetic flow meter
Cha et al. Flow measurement with an electromagnetic flowmeter in two-phase bubbly and slug flow regimes
US20230213367A1 (en) Method of operating a magnetically-inductive flowmeter
JP2793178B2 (en) Electromagnetic flow meter
JP2002328052A (en) Magnet guidance flowmeter and magnet guidance flow measuring method for fluid
JPH10253412A (en) Method and device for measuring flow velocity of liquid, particularly, water
JP4424511B2 (en) Electromagnetic flow meter and electromagnetic flow meter system
RU2654966C1 (en) Electromagnetic method to measure the low rate of a liquid metal
RU2489686C2 (en) Electromagnetic method of flow measurement
JP6183309B2 (en) Flow meter and insulation deterioration diagnosis 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
US9599494B2 (en) Method for operating a magnetic-inductive flowmeter with improved compensation of the interfering voltage
Bera et al. Study of the effect of excitation frequency on electrode polarization impedance-type flow transducer
RU2716601C2 (en) Electromagnetic method of measuring flow rate of liquid metal
RU2308685C1 (en) Method of measuring flow rate
RU2631916C1 (en) Method of controlling fluid media flow measurement by electromagnetic flowmeter
RU2591260C1 (en) Electromagnetic flowmeter of liquid metals
Shi et al. Analytical investigation of an inductive flow sensor with arc-shaped electrodes for water velocity measurement in two-phase flows
CN104956190B (en) So that the method for magnetic induction flowmeter work
RU2410646C2 (en) Method to operate device for measurement of speed of medium flow of magnetic induction flow metre (versions) and magnetic conduction flow metre
JPS597929B2 (en) How to excite an electromagnetic flowmeter
KR100467314B1 (en) Electromagnetic Flowmeter
JP2000028408A (en) Electromagnetic flow meter
RU101817U1 (en) ELECTROMAGNETIC FLOW METER
JP2001241983A (en) Electromagnetic flowmeter

Legal Events

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

Effective date: 20130619

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150610