RU2516190C2

RU2516190C2 - Electromagnetic flow meter of liquid metals

Info

Publication number: RU2516190C2
Application number: RU2012124422/28A
Authority: RU
Inventors: Иван Дмитриевич Вельт; Сергей Иванович Кузнецов; Юлия Владимировна Михайлова; Надежда Викторовна Терехина
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2014-05-20
Also published as: RU2012124422A

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: proposed invention relates to instrument making, namely, to equipment for measurement of liquid metal flow with the help of the method based on interaction of a moving liquid with a magnetic field. This interaction is subject to law of electromagnetic induction, according to which in the liquid crossing the magnetic field, electric field is induced, being the measure of the volume flow. The electromagnetic flow meter of liquid metals comprises a pipe made of non-magnetic material, two electrodes welded to the outer surface of the pipe, the magnetic conductor is made of a steel strip with thickness of at least 5 mm, width not less than the diameter of the pipe channel bent according to closed perimeter of the rectangle. The induction coil has a steel cylindrical core, which at one side is fixed to the magnetic conductor, and at the other one touches the outer surface of the pipe, besides, the axis of the core matches the axis of the induction coil, is perpendicular to the axis of the pipe and the line connecting electrodes.

EFFECT: increased sensitivity of a flow meter due to reduction of fields of magnetic field scattering.

1 dwg

Description

Изобретение относится к приборостроению, в частности к электромагнитным расходомерам, предназначенным для измерения расхода жидких металлов.The invention relates to instrumentation, in particular to electromagnetic flowmeters designed to measure the flow of liquid metals.

Известны электромагнитные расходомеры жидких металлов, принцип действия которых основан на законе электромагнитной индукции [1]. Электромагнитный расходомер имеет трубу из нержавеющей стали без изоляционного покрытия внутренней поверхности, два электрода, приваренных к наружной поверхности стенки трубы и индуктора, создающего магнитное поле в рабочей зоне канала трубы. При движении жидкого металла по каналу, в жидком металле, пересекающем магнитное поле, возбуждается электрическое поле, создающее разность потенциалов между электродами, которая служит мерой объемного расхода измеряемой среды.Known electromagnetic flowmeters of liquid metals, the principle of which is based on the law of electromagnetic induction [1]. The electromagnetic flowmeter has a stainless steel pipe without an insulating coating on the inner surface, two electrodes welded to the outer surface of the pipe wall and an inductor that creates a magnetic field in the working area of the pipe channel. When a liquid metal moves along a channel, an electric field is excited in the liquid metal crossing the magnetic field, creating a potential difference between the electrodes, which serves as a measure of the volumetric flow rate of the medium being measured.

В работе [1] описаны электромагнитные расходомеры жидких металлов, индукторы которых содержат постоянные магниты. Недостатком этих расходомеров при их длительной эксплуатации является низкая стабильность магнитного поля, снижающая метрологические характеристики прибора.The work [1] describes electromagnetic flowmeters of liquid metals, the inductors of which contain permanent magnets. The disadvantage of these flow meters during their long-term operation is the low stability of the magnetic field, which reduces the metrological characteristics of the device.

Известен электромагнитный расходомер жидкого металла, обеспечивающий стабильность магнитного поля в канале трубы [2]. Этот расходомер имеет индуктор в виде электромагнита переменного тока низкой частоты. 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 возбуждения магнитного поля, намотанная проводом с теплостойкой изоляцией.Known electromagnetic liquid metal flow meter, which ensures the stability of the magnetic field in the pipe channel [2]. This flowmeter has an inductor in the form of a low frequency alternating current 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. On the middle part of the magnetic circuit there is an induction magnetic field excitation coil wound with a wire with heat-resistant insulation.

Недостаток известной конструкции электромагнитного расходомера, описанного в [2], состоит в том, что он имеет значительные магнитные поля рассеяния, которые ослабляют чувствительность расходомера.A disadvantage of the known construction of an electromagnetic flowmeter described in [2] is that it has significant magnetic scattering fields, which weaken the sensitivity of the flowmeter.

Целью изобретения является создание электромагнитного расходомера жидких металлов со сниженными магнитными полями рассеяния и улучшенными метрологическими характеристиками.The aim of the invention is the creation of an electromagnetic liquid metal flow meter with reduced magnetic scattering fields and improved metrological characteristics.

Для достижения этой цели, магнитопровод выполнен из стальной полосы толщиной не менее 5 мм, шириной не менее диаметра канала трубы, изогнутой по замкнутому периметру прямоугольника, внутри которого расположена труба с электродами и индукционная катушка, имеющая стальной цилиндрический сердечник, который с одной стороны прикреплен к магнитопроводу, а с другой касается внешней поверхности трубы, причем ось сердечника совпадает с осью индукционной катушки, перпендикулярна оси трубы и линии, соединяющей электроды.To achieve this, the magnetic circuit is made of a steel strip with a thickness of at least 5 mm, a width of at least the diameter of the pipe channel, bent along the closed perimeter of the rectangle, inside which there is a pipe with electrodes and an induction coil having a steel cylindrical core that is attached to one side the magnetic core, and on the other hand it touches the outer surface of the pipe, the axis of the core coinciding with the axis of the induction coil, perpendicular to the axis of the pipe and the line connecting the electrodes.

В предлагаемой конструкции расходомера магнитопровод, выполненный по замкнутому контуру прямоугольника, окружает индукционную катушку, тем самым снижает поля рассеяния и с помощью сердечника концентрирует магнитное поле, созданное индукционной катушкой, в рабочем участке канала расходомера.In the proposed design of the flowmeter, the magnetic circuit, made in a closed loop of the rectangle, surrounds the induction coil, thereby reducing the scattering field and using the core concentrates the magnetic field created by the induction coil in the working section of the flowmeter channel.

На фиг.1 приведена схема конструкции электромагнитного расходомера жидкого металла, выполненная по предлагаемому решению.Figure 1 shows the design diagram of an electromagnetic liquid metal flow meter, made by the proposed solution.

Электромагнитный расходомер жидкого металла состоит из трубы 1, выполненной из нержавеющей стали без электроизоляционного покрытия, и индуктора, представляющего собой электромагнит, состоящий из магнитопровода 2, выполненного из стальной полосы толщиной не менее 5 мм, шириной не менее диаметра канала трубы, и индукционной катушки 3. Индукционная катушка имеет стальной цилиндрический сердечник 4, закрепленный к магнитопроводу 2. Ось сердечника 6 является осью индукционной катушки и осью симметрии расходомера. Труба имеет электроды 5, линия соединения которых перпендикулярна оси сердечника и оси канала. Благодаря тому, что сердечник 4 подведен к трубе и касается внешней поверхности трубы, он концентрирует магнитное поле в рабочей области канала, тем самым повышает чувствительность расходомера. Индукционная катушка окружена магнитопроводом, который устраняет магнитные поля рассеяния.An electromagnetic liquid metal flow meter consists of a pipe 1 made of stainless steel without an electrical insulation coating, and an inductor representing an electromagnet consisting of a magnetic circuit 2 made of a steel strip with a thickness of at least 5 mm, a width of at least the diameter of the pipe channel, and an induction coil 3 The induction coil has a steel cylindrical core 4 fixed to the magnetic circuit 2. The axis of the core 6 is the axis of the induction coil and the axis of symmetry of the flowmeter. The pipe has electrodes 5, the connection line of which is perpendicular to the axis of the core and the axis of the channel. Due to the fact that the core 4 is connected to the pipe and touches the outer surface of the pipe, it concentrates the magnetic field in the working area of the channel, thereby increasing the sensitivity of the flow meter. The induction coil is surrounded by a magnetic circuit that eliminates the magnetic fields of scattering.

Электромагнитный расходомер жидкого металла работает следующим образом. К индукционной катушке подводится электрический ток низкой частоты, в результате которого в канале трубы создается магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости, проходящей через линию, соединяющую электроды и ось трубы.An electromagnetic liquid metal flow meter operates as follows. An electric current of low frequency is supplied to the induction coil, as a result of which a magnetic field is created in the pipe channel, directed perpendicular to the plane passing through the line connecting the electrodes and the pipe axis.

При движении жидкого металла по каналу, в жидком металле, пересекающем магнитное поле, возбуждается электрическое поле, которое служит мерой объемного расхода жидкого металла. Индуцированное электрическое поле измеряется с помощью двух электродов, приваренных к наружной стенке трубы.When a liquid metal moves along a channel, an electric field is excited in the liquid metal crossing the magnetic field, which serves as a measure of the volumetric flow rate of the liquid metal. The induced electric field is measured using two electrodes welded to the outer wall of the pipe.

Техническим результатом от применения изобретения является повышение чувствительности расходомера за счет снижения полей рассеяния магнитного поля.The technical result from the application of the invention is to increase the sensitivity of the flow meter by reducing the scattering fields of the magnetic field.

ИСТОЧНИКИ ИФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. Кремлевский П.П. Измерение расхода многофазных потоков. Издательство «Машиностроение», Ленинград, 1982 г., 214 с., ил.1. Kremlin P.P. Multiphase flow measurement. Publishing House "Engineering", Leningrad, 1982, 214 pp., Ill.

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

Claims

An electromagnetic liquid metal flowmeter having a pipe made of non-magnetic material, two electrodes welded to the outer surface of the pipe, an alternating magnetic field inductor consisting of a magnetic circuit and an induction coil, characterized in that the magnetic circuit is made of a steel strip with a thickness of at least 5 mm and a width not less than the diameter of the pipe channel bent around the closed perimeter of the rectangle, inside which there is a pipe with electrodes and an induction coil having a steel cylindrical core, to which, on the one hand, is attached to the magnetic circuit, and on the other hand, touches the outer surface of the pipe, the axis of the core coinciding with the axis of the induction coil, perpendicular to the axis of the pipe and the line connecting the electrodes.