RU2535807C1

RU2535807C1 - Electromagnetic flow meter

Info

Publication number: RU2535807C1
Application number: RU2013147658/28A
Authority: RU
Inventors: Олег Александрович Любимов; Владимир Борисович Рогозин; Владимир Александрович Магала; Тарас Юрьевич Васильев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Управляющая компания Холдинга "Теплоком"
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2014-12-20

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: in electromagnetic flow meter comprising a body, a measurement pipe, comprising five sections: a middle one, two intermediate ones and two extreme ones, a magnetic system comprising two magnetic field excitation coils with cores, and in the cross section of the measurement pipe along the diameter there are two opposite holes, where electrodes are installed, the measurement pipe is equipped with an outer shell from non-magnetic metal, the magnetic system is placed on the outer surface of the shell, at the same time in the shell there are holes for electrodes.

EFFECT: increased maximum permissible value of coolant pressure flowing via a flow meter, reduced consumption of high-temperature plastic.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к тепло- и расходометрии, и позволяет измерять расходы электропроводной жидкости и теплоносителя в напорных трубопроводах.The invention relates to the field of instrumentation, in particular to heat and flow measurement, and allows you to measure the flow rate of conductive fluid and coolant in pressure pipelines.

Известен электромагнитный преобразователь расхода, содержащий корпус, клеммную коробку, керамическую измерительную трубу с фланцами по ее концам, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек возбуждения магнитного поля, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода, при этом электрические провода от катушек возбуждения и электродов выведены в клеммную коробку, RU 2349880 C2.A known electromagnetic flow transducer comprising a housing, a terminal box, a ceramic measuring tube with flanges at its ends, on the outer surface of which a magnetic system is placed, consisting of two magnetic field excitation coils, two counter openings are made in diameter in the cross section of the measuring tube in diameter, in which two electrodes are installed, while the electric wires from the field coils and electrodes are brought out into the terminal box, RU 2349880 C2.

Внутренняя поверхность измерительной трубы электромагнитного расходомера должна быть неэлектропроводной; использованная в данном устройстве керамическая труба является неэлектропроводным и химически стойким элементом, однако ее механическая прочность весьма невелика из-за хрупкости керамики, что часто приводит к ее повреждению и выходу устройства из строя; кроме того, следует отметить, что в процессе эксплуатации на внутренней поверхности керамической трубы откладываются осадки в виде солей, содержащихся в протекающей жидкости; в результате этого уменьшается проходное сечение измерительной трубы и тем самым создается погрешность в измерениях.The inner surface of the measuring tube of the electromagnetic flowmeter must be non-conductive; the ceramic pipe used in this device is a non-conductive and chemically resistant element, however, its mechanical strength is very low due to the fragility of the ceramic, which often leads to damage and failure of the device; in addition, it should be noted that during operation, deposits are deposited on the inner surface of the ceramic pipe in the form of salts contained in the flowing liquid; as a result of this, the flow cross section of the measuring tube is reduced and thereby the measurement error is created.

Известен электромагнитный расходомер, состоящий из помещенного в трубопровод корпуса, выполненного из немагнитного материала с неэлектропроводным слоем, в котором сформирован измерительный канал с прямоугольным сечением, RU 124792 U1. Недостатком данного устройства является наличие двух сложных сопрягаемых конструкций.A known electromagnetic flow meter, consisting of a housing placed in a pipeline made of non-magnetic material with a non-conductive layer, in which a measuring channel with a rectangular cross section is formed, RU 124792 U1. The disadvantage of this device is the presence of two complex mating structures.

Известен электромагнитный расходомер, содержащий корпус, клеммную коробку, измерительную трубу с фланцами на ее концах, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек возбуждения магнитного поля с магнитными сердечниками, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода, при этом электрические провода от катушек возбуждения и электродов выведены в клеммную коробку; измерительная труба выполнена из двух слоев, наружного и внутреннего, наружный слой выполнен из немагнитного материала, а внутренний слой - из химически стойкого неэлектропроводного полимерного материала, RU 107859 U1.A known electromagnetic flowmeter comprising a housing, a terminal box, a measuring pipe with flanges at its ends, on the outer surface of which is a magnetic system consisting of two magnetic field excitation coils with magnetic cores, two counter-holes are made in diameter in the cross section of the measuring pipe in diameter, of which two electrodes are installed, while the electric wires from the excitation coils and electrodes are brought out into the terminal box; the measuring tube is made of two layers, the outer and inner, the outer layer is made of non-magnetic material, and the inner layer is of a chemically resistant non-conductive polymer material, RU 107859 U1.

Недостатком этого расходомера является зависимость его показаний от режима течения жидкости в измерительной трубе, в связи с чем необходимо использование дополнительных элементов для стабилизации режима течения жидкости после прохождения криволинейных участков трубопровода, являющихся возмутителями потока. Для устранения турбулентности потока перед расходомером должен находиться прямой отрезок трубопровода необходимой длины. Это ограничивает возможность применения данного устройства или даже делает невозможным его использование в ограниченном пространстве, или в случае трубопроводов с множеством возмутителей потока.The disadvantage of this flow meter is the dependence of its readings on the flow of fluid in the measuring tube, and therefore it is necessary to use additional elements to stabilize the flow of fluid after passing curved sections of the pipeline, which are flow disturbers. To eliminate turbulence in the flow, a straight section of the pipeline of the required length must be in front of the flowmeter. This limits the possibility of using this device or even makes it impossible to use it in a limited space, or in the case of pipelines with many flow perturbators.

Известен электромагнитный расходомер, содержащий корпус, клеммную коробку, измерительную трубу, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек возбуждения магнитного поля с сердечниками, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода, при этом электрические провода от катушек возбуждения магнитного поля и электродов выведены в клеммную коробку, измерительная труба состоит из пяти участков: среднего, двух промежуточных и двух крайних, при этом средний участок измерительной трубы имеет плоские внутренние поверхности в местах установки сердечников катушек возбуждения магнитного поля и цилиндрические внутренние боковые поверхности, промежуточные участки измерительной трубы расширяются в стороны от ее среднего участка и плавно переходят в крайние участки, имеющие цилиндрическую форму, RU 122767 U1.A known electromagnetic flowmeter comprising a housing, a terminal box, a measuring tube, on the outer surface of which there is a magnetic system consisting of two magnetic field excitation coils with cores, two counter openings are made in diameter in the cross section of the measuring tube, in which two electrodes are installed, with the electrical wires from the magnetic field coils and electrodes are led out into the terminal box, the measuring tube consists of five sections: middle, two intermediate and two extreme ones, while the middle section of the measuring tube has flat inner surfaces at the installation sites of the cores of the magnetic field excitation coils and cylindrical inner side surfaces, the intermediate sections of the measuring tube expand to the sides of its middle section and smoothly pass into the extreme sections having a cylindrical shape, RU 122767 U1.

Данное техническое решение, принято в качестве прототипа настоящего изобретения.This technical solution is taken as a prototype of the present invention.

Электромагнитные расходомеры должны работать при температуре измеряемого теплоносителя до 150-180°C в соответствии с температурами в существующих тепловых сетях при давлениях 1,6-2,5 МПа. Эти условия предъявляют высокие требования к прочности измерительной трубы. В настоящее время с учетом этих требований измерительные трубы, как правило, изготавливаются из дорогостоящей высокотемпературной пластмассы, в частности из полифениленсульфида (FORTRON, FITEX и т.д.) или не менее дорогостоящего фторопласта (TEFLON), при этом толщина измерительной трубы составляет около 10 мм, что обусловливает ее высокую материалоемкость и, соответственно, высокую стоимость расходомера в целом. Кроме того, поскольку магнитная система размещена на наружной поверхности измерительной трубы, при большой толщине последней резко уменьшается полезный сигнал, величина которого зависит от расстояния от внутренней поверхности измерительной трубы до поверхности сердечника магнитной системы. Для увеличения значения полезного сигнала в устройстве-прототипе в среднем участке измерительной трубы выполнены выемки, в которые вставлены сердечники, однако при этом существенно снижается механическая прочность измерительной трубы. Вследствие этого снижается максимально допустимое давление теплоносителя, проходящего через расходомер (до 1,6 МПа).Electromagnetic flow meters must operate at a temperature of the measured coolant up to 150-180 ° C in accordance with the temperatures in existing heating networks at pressures of 1.6-2.5 MPa. These conditions place high demands on the strength of the measuring tube. Currently, taking these requirements into account, measuring tubes are usually made of expensive high-temperature plastic, in particular polyphenylene sulfide (FORTRON, FITEX, etc.) or no less expensive fluoroplastic (TEFLON), while the thickness of the measuring tube is about 10 mm, which determines its high material consumption and, accordingly, the high cost of the flowmeter as a whole. In addition, since the magnetic system is located on the outer surface of the measuring tube, with a large thickness of the latter, the useful signal sharply decreases, the magnitude of which depends on the distance from the inner surface of the measuring tube to the surface of the core of the magnetic system. To increase the value of the useful signal in the prototype device, recesses are made in the middle section of the measuring pipe, into which the cores are inserted, however, the mechanical strength of the measuring pipe is significantly reduced. As a result, the maximum allowable pressure of the coolant passing through the flow meter is reduced (up to 1.6 MPa).

Задачей настоящего изобретения является повышение максимально допустимого значения давления теплоносителя, проходящего через расходомер, а также уменьшение расхода высокотемпературной пластмассы.The objective of the present invention is to increase the maximum allowable pressure of the coolant passing through the flow meter, as well as to reduce the consumption of high-temperature plastic.

Согласно изобретению в электромагнитном расходомере, содержащем корпус, измерительную трубу, состоящую из пяти участков: среднего, двух промежуточных и двух крайних, магнитную систему, состоящую из двух катушек возбуждения магнитного поля с сердечниками, а в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены электроды, измерительная труба снабжена наружной оболочкой из немагнитного металла, магнитная система размещена на наружной поверхности оболочки, при этом в оболочке выполнены отверстия под электроды.According to the invention, in an electromagnetic flowmeter comprising a housing, a measuring tube consisting of five sections: a middle, two intermediate and two extreme, a magnetic system consisting of two magnetic field excitation coils with cores, and two opposing openings made in diameter in the cross section of the measuring tube in which the electrodes are installed, the measuring tube is provided with an outer shell of non-magnetic metal, a magnetic system is placed on the outer surface of the shell, while in the shell enes hole electrodes.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - продольный разрез устройства;figure 1 is a longitudinal section of a device;

на фиг.2 - разрез A-A на фиг.1.figure 2 is a section A-A in figure 1.

Электромагнитный расходомер содержит корпус 1, выполненный в конкретном примере из пластмассы. Измерительная труба 2 состоит из пяти участков: среднего участка 3, двух промежуточных 4, 5 и двух крайних 6, 7. Внутри катушек возбуждения 8, 9 магнитной системы размещены, соответственно, сердечники 10, 11. В поперечном сечении измерительной трубы 2 по диаметру выполнены два встречных соосных отверстия 12, в которых установлены электроды 13, 14.The electromagnetic flow meter comprises a housing 1 made in a specific example of plastic. The measuring tube 2 consists of five sections: the middle section 3, two intermediate 4, 5 and two extreme 6, 7. Inside the excitation coils 8, 9 of the magnetic system are placed, respectively, cores 10, 11. The diameter of the measuring tube 2 is made in cross section two counter-aligned coaxial holes 12 in which electrodes 13, 14 are mounted.

Измерительная труба 2 снабжена наружной оболочкой 15 из немагнитного металла, в частности из латуни, немагнитной стали и т.д. В оболочке 15 выполнены отверстия под электроды 13, 14, соосные с отверстиями 12. Электроды 13, 14 снабжены изоляционными втулками 16, 17, соответственно.The measuring tube 2 is provided with an outer shell 15 of non-magnetic metal, in particular of brass, non-magnetic steel, etc. In the shell 15 holes are made for the electrodes 13, 14, coaxial with the holes 12. The electrodes 13, 14 are equipped with insulating sleeves 16, 17, respectively.

Суммарная толщина измерительной трубы и металлической наружной оболочки составляет около 4 мм, что позволяет обеспечить необходимую величину полезного сигнала без выполнения выемок в измерительной трубе и, соответственно, без снижения механической прочности измерительной трубы.The total thickness of the measuring tube and the metal outer shell is about 4 mm, which allows us to provide the necessary value of the useful signal without making notches in the measuring tube and, accordingly, without reducing the mechanical strength of the measuring tube.

Благодаря реализации отличительных признаков изобретения достигается технический результат, состоящий в значительном повышении максимального давления теплоносителя - до 2,5 МПа, что, практически, недостижимо при использовании устройства-прототипа.Thanks to the implementation of the distinguishing features of the invention, a technical result is achieved consisting in a significant increase in the maximum pressure of the coolant up to 2.5 MPa, which is practically unattainable when using the prototype device.

Указанные обстоятельства позволяют сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «Изобретательский уровень».These circumstances allow us to conclude that the claimed technical solution meets the condition of patentability "Inventive step".

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Принцип действия устройства основан на явлении индуцирования электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике, движущемся в магнитном поле, создаваемом катушками возбуждения. Проводником является измеряемая жидкая электропроводящая среда, в частности вода.The principle of operation of the device is based on the phenomenon of induction of electromotive force (EMF) in a conductor moving in a magnetic field created by excitation coils. The conductor is a measured liquid electrically conductive medium, in particular water.

Устройство монтируется в трубопровод (не показан) и является в этом случае его участком. Вода, протекающая по трубопроводу, протекает также через измерительную трубу расходомера. ЭДС, индуцируемая в движущейся в измерительной трубе воде, пропорциональна скорости и, соответственно, объемному расходу воды. ЭДС воспринимается электродами 13, 14 и поступает через клеммную коробку на электронный блок преобразования и обработки сигналов (на чертежах не показан). Питание электрических элементов осуществляется от электрической сети.The device is mounted in a pipeline (not shown) and is in this case its section. Water flowing through the pipeline also flows through the measuring tube of the flowmeter. EMF induced in the water moving in the measuring tube is proportional to the speed and, accordingly, the volumetric flow rate of water. EMF is perceived by the electrodes 13, 14 and enters through the terminal box to the electronic signal conversion and processing unit (not shown in the drawings). Power supply of electric elements is carried out from an electric network.

Claims

An electromagnetic flowmeter comprising a housing, a measuring tube consisting of five sections: the middle, two intermediate and two extreme, a magnetic system consisting of two magnetic field excitation coils with cores, and two counter-holes in diameter in the cross section of the measuring tube, in which electrodes are installed, characterized in that the measuring tube is provided with an outer shell of non-magnetic metal, a magnetic system is placed on the outer surface of the shell, while in the shell s holes for the electrodes.