RU2502958C2

RU2502958C2 - Electromagnetic flow meter

Info

Publication number: RU2502958C2
Application number: RU2012106005/28A
Authority: RU
Inventors: Иван Дмитриевич Вельт; Сергей Иванович Кузнецов; Юлия Владимировна Михайлова; Надежда Викторовна Терехина
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2013-12-27
Also published as: RU2012106005A

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: electromagnetic flow meter comprises a pipe made from a non-magnetic material, two electrodes, a magnetic conductor with pole tips and a jacket, inside of which there is an inductance coil and a terminal block. The remaining part of the magnetic conductor with pole tips and the pipe with electrodes is arranged outside the jacket, besides, the jacket has a hole to supply the electrodes to the terminal block, and the pipe is wound with a heat insulation tape.

EFFECT: improved reliability of a flow meter.

2 cl, 1 dwg

Description

Устройство относится к приборостроению, в частности к области измерения расхода электромагнитным методом, и может быть использовано для измерения расхода жидких металлов.The device relates to instrumentation, in particular to the field of flow measurement by the electromagnetic method, and can be used to measure the flow of liquid metals.

Известен электромагнитный расходомер [1], содержащий трубу, выполненную из немагнитного материала, магнитопровод, две индукционные катушки, расположенные на внешней поверхности трубы диаметрально противоположно друг другу, два электрода, введенные в канал напротив друг друга по диаметру трубы, клеммную колодку, к которой подведены провода от индукционных катушек и от электродов, и металлический кожух, охватывающий всю конструкцию расходомера, т.е. трубу с электродами, магнитопровод, индукционные катушки и клеммную колодку.Known electromagnetic flowmeter [1], containing a pipe made of non-magnetic material, a magnetic circuit, two induction coils located on the outer surface of the pipe diametrically opposed to each other, two electrodes introduced into the channel opposite each other along the pipe diameter, terminal block, which led wires from induction coils and from electrodes, and a metal casing covering the entire design of the flowmeter, i.e. a tube with electrodes, a magnetic circuit, induction coils and a terminal block.

Расходомер работает следующим образом. При протекании тока по виткам индукционных катушек в рабочем объеме канала возбуждается магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости, проходящей через ось электродов и ось канала. При движении электропроводной жидкости по каналу трубы в его рабочем объеме, согласно закону Фарадея индуцируется электрическое поле, напряженность которого пропорциональна скорости потока измеряемой жидкости. Индуцируемое электрическое поле, используется в качестве меры объемного расхода измеряемой среды и измеряется с помощью двух электродов.The flow meter operates as follows. When current flows through the turns of the induction coils in the working volume of the channel, a magnetic field is excited, directed perpendicular to the plane passing through the axis of the electrodes and the axis of the channel. When an electrically conductive fluid moves along a pipe channel in its working volume, according to the Faraday law, an electric field is induced whose intensity is proportional to the flow rate of the measured fluid. An induced electric field is used as a measure of the volumetric flow rate of the measured medium and is measured using two electrodes.

Такое техническое решение является типовым для общепромышленного электромагнитного расходомера и широко используется в приборостроении для измерения расхода электропроводных жидкостей с температурой не более 180-200°C.Such a technical solution is typical for a general industrial electromagnetic flowmeter and is widely used in instrumentation for measuring the flow rate of electrically conductive liquids with a temperature of not more than 180-200 ° C.

Ограничения по температуре в частности объясняются тем, что у известного расходомера [1] индукционные катушки расположены внутри кожуха в тесном объеме вместе с трубой и при длительной эксплуатации нагреваются приблизительно до температуры, близкой температуре измеряемой среды.The temperature limitations are explained in particular by the fact that the known flowmeter [1] induction coils are located inside the casing in a cramped volume together with the pipe and during long-term operation are heated to a temperature close to the temperature of the medium being measured.

Недостатком указанного расходомера является сложность измерения расхода жидких металлов, рабочая температура которых достигает 300-500°C и более.The disadvantage of this flow meter is the difficulty of measuring the flow of liquid metals, the working temperature of which reaches 300-500 ° C or more.

Известен электромагнитный расходомер жидкого металла, обеспечивающий рабочий режим индукционной катушки с пониженными требованиями к температурной стойкости изоляции проводов [2]. Этот расходомер имеет трубу, из немагнитной стали, два электрода, приваренных к внешней поверхности трубы, и индуктор в виде электромагнита переменного тока. У указанного расходомера [2] магнитопровод имеет С-образную форму с полюсными наконечниками, выполненными в виде пластин, расположенных по обе стороны трубы в параллельных плоскостях. На средней части магнитопровода расположена индукционная катушка. У указанного расходомера отсутствует кожух, а индукционная катушка отнесена от трубы на значительное расстояние. Благодаря этому температура нагрева индукционной катушки при длительной эксплуатации прибора значительно ниже температуры измеряемой среды.Known electromagnetic liquid metal flow meter, providing the operating mode of the induction coil with reduced requirements for temperature resistance of the insulation of the wires [2]. This flowmeter has a pipe made of non-magnetic steel, two electrodes welded to the outer surface of the pipe, and an inductor in the form of an AC electromagnet. The specified flowmeter [2] the magnetic circuit has a C-shape with pole pieces made in the form of plates located on both sides of the pipe in parallel planes. An induction coil is located on the middle part of the magnetic circuit. The specified flow meter does not have a casing, and the induction coil is carried a considerable distance from the pipe. Due to this, the heating temperature of the induction coil during long-term operation of the device is much lower than the temperature of the medium being measured.

Недостатком рассматриваемого расходомера является низкая надежность и уязвимость от механических повреждений индукционной катушки при длительной эксплуатации расходомера.The disadvantage of this flow meter is the low reliability and vulnerability to mechanical damage to the induction coil during prolonged use of the flow meter.

Целью изобретения является создание электромагнитного расходомера жидких металлов повышенной надежности.The aim of the invention is the creation of an electromagnetic flow meter of liquid metals of high reliability.

Эта цель достигается тем, что конструкция расходомера [2] дополняется металлическим кожухом, внутри которого помещается индукционная катушка, часть магнитопровода и клеммная колодка, а труба с электродами и часть магнитопровода с полюсными наконечниками располагается вне кожуха. Таким образом, кожух разделяет конструкцию расходомера на две зоны, высокотемпературную, в которой находится труба с жидким металлом, и низкотемпературную, в которой находится индукционная катушка, средняя часть магнитопровода и клеммная колодка. Для подвода электродов к клеммной колодке в кожухе имеется отверстие. Кроме того участок трубы, расположенный вблизи кожуха обматывается теплостойкой изоляционной лентой, например, из базальтовой ткани. Благодаря такой конструкции обеспечивается повышенная надежность прибора и защита индукционной катушки и клеемной колодки от механических повреждений и от тепловой радиации трубы с жидким металлом.This goal is achieved in that the flowmeter design [2] is supplemented by a metal casing, inside which an induction coil, part of the magnetic circuit and terminal block are placed, and a pipe with electrodes and part of the magnetic circuit with pole tips is located outside the casing. Thus, the casing divides the design of the flowmeter into two zones, a high-temperature one, in which there is a pipe with liquid metal, and a low-temperature one, in which there is an induction coil, the middle part of the magnetic circuit and the terminal block. There is a hole in the casing for connecting electrodes to the terminal block. In addition, the pipe section located near the casing is wrapped with heat-resistant insulating tape, for example, from basalt fabric. Thanks to this design, increased reliability of the device and protection of the induction coil and adhesive pad from mechanical damage and from thermal radiation of the pipe with liquid metal are provided.

На фиг.1. приведена схема конструкции предлагаемого электромагнитного расходомера жидкого металла.In figure 1. The design diagram of the proposed electromagnetic liquid metal flow meter is shown.

Электромагнитный расходомер жидкого металла состоит из трубы 1, выполненной из нержавеющей стали без электроизоляционного покрытия, с электродами 2, приваренными к внешней поверхности трубы по линии, перпендикулярной линии, соединяющей центры полюсных наконечников. Кроме того расходомер имеет индуктор, состоящий из магнитопровода С-образной формы 3 с полюсными наконечниками 4, индукционной катушки 5, расположенной на средней части магнитопровода и кожуха 6. Кожух 6 вмещает в себя индукционную катушку 5, клеммную колодку 7 и среднюю часть магнитопровода. Труба с электродами находится за пределами кожуха. Для подвода электродов 2 к клеммной колодке 7 в кожухе имеется отверстие 8. Труба с электродами обмотана теплоизолирующей и термостойкой лентой 9, например, из базальтовой ткани.An electromagnetic liquid metal flow meter consists of a pipe 1 made of stainless steel without an electrical insulation coating, with electrodes 2 welded to the outer surface of the pipe along a line perpendicular to the line connecting the centers of the pole pieces. In addition, the flowmeter has an inductor consisting of a C-shaped magnetic circuit 3 with pole pieces 4, an induction coil 5 located on the middle part of the magnetic circuit and the casing 6. The casing 6 houses the induction coil 5, the terminal block 7 and the middle part of the magnetic circuit. The tube with electrodes is located outside the casing. For the supply of electrodes 2 to the terminal block 7 in the casing there is a hole 8. The pipe with electrodes is wrapped in heat-insulating and heat-resistant tape 9, for example, from basalt fabric.

Электромагнитный расходомер жидкого металла работает следующим образом. Через клеммную колодку к индукционной катушке подводится электрический ток, в результате которого в канале трубы создается магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости, проходящей через линию, соединяющую электроды и ось трубы. При движении жидкого металла по каналу, в жидком металле, пересекающем магнитное поле, возбуждается электрическое поле, которое является мерой объемного расхода и измеряется с помощью электродов.An electromagnetic liquid metal flow meter operates as follows. An electric current is supplied to the induction coil through the terminal block, as a result of which a magnetic field is created in the pipe channel, directed perpendicularly to the plane passing through the line connecting the electrodes and the pipe axis. When a liquid metal moves along a channel, an electric field is excited in a liquid metal crossing a magnetic field, which is a measure of volumetric flow and is measured using electrodes.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого решения, состоит в повышении надежности расходомера.The technical result that can be obtained by implementing the proposed solution is to increase the reliability of the flow meter.

ИСТОЧНИКИ ИФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Издательство «Машиностроение», Ленинград, 1989 г., 701 с., ил.1. Kremlin P.P. Flow meters and quantity counters. Publishing House "Engineering", Leningrad, 1989, 701 pp., Ill.

2. Патент RU 2431118, Бюллетень №28, 2011.2. Patent RU 2431118, Bulletin No. 28, 2011.

Claims

1. An electromagnetic flow meter having a pipe made of non-magnetic material, two electrodes, a magnetic circuit with pole pieces, an induction coil, a terminal block and a casing inside which an induction coil, a terminal block is located, characterized in that the pipe with electrodes and a part of the magnetic circuit with pole the tips are located outside the casing, and the casing has an opening for supplying electrodes into the casing to the terminal block.

2. The electromagnetic flow meter according to claim 1, characterized in that the outer surface of the pipe is wrapped with a heat-insulating material, such as basalt or asbestos fabric.