RU2558144C1 - Индуктивный уровнемер электропроводных жидкостей - Google Patents
Индуктивный уровнемер электропроводных жидкостей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2558144C1 RU2558144C1 RU2014100226/28A RU2014100226A RU2558144C1 RU 2558144 C1 RU2558144 C1 RU 2558144C1 RU 2014100226/28 A RU2014100226/28 A RU 2014100226/28A RU 2014100226 A RU2014100226 A RU 2014100226A RU 2558144 C1 RU2558144 C1 RU 2558144C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- level
- solenoids
- measuring
- cable
- windings
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам измерения уровня электропроводных сред и может использоваться для контроля уровня жидкометаллических теплоносителей в атомной энергетике. Предложенный уровнемер содержит обмотку возбуждения, соединенную с генератором переменного тока постоянной частоты и измерительную обмотку, подключенную к дискретно-аналоговому вычислителю уровня. Обе обмотки выполнены в виде ряда соленоидов, изготовленных из многожильного кабеля и закрепленных внутри защитного чехла. Часть жил каждого соленоида образует обмотку возбуждения, а остальные - измерительную обмотку. В качестве многожильного кабеля может быть использован жаростойкий, термопарный или нагревательный кабель в стальной герметичной оболочке с минеральной изоляцией жил. По сравнению с известными уровнемерами жидких металлов предлагаемый уровнемер имеет более простую конструкцию при сохранении высоких метрологических характеристик и длительного ресурса работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к устройствам измерения уровня электропроводных сред и может использоваться преимущественно для измерения уровня жидкометаллических теплоносителей в атомной энергетике.
Известен уровнемер по патенту РФ №2252397. Этот уровнемер содержит обмотку возбуждения, питаемую переменным током и измерительную обмотку, индуктивно связанную с обмоткой возбуждения и подключенную к измерительной схеме. Обе обмотки размещаются в защитном чехле в зоне изменений уровня контролируемой среды, причем длина измерительной обмотки примерно равна или немного превышает диапазон изменения уровня. Этот уровнемер имеет хорошие метрологические характеристики при стационарной температуре внутри бака и отсутствии значительных температурных градиентов по высоте защитного чехла, однако при нарушении этих условий его температурная погрешность может превышать допустимые по условиям эксплуатации значения. Источниками температурной погрешности являются изменяющиеся с температурой величины электропроводности измеряемой среды и конструкционных материалов уровнемера.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является индуктивный уровнемер по патенту РФ №2328704. В этом уровнемере обмотка возбуждения выполнена в виде ряда катушек, закрепленных внутри защитного чехла в зоне изменений уровня, а измерительная обмотка также состоит из цепочки катушек, индуктивно связанных с катушками обмотки возбуждения. Этот уровнемер имеет высокие метрологические характеристики, его температурная погрешность на порядок меньше, чем у уровнемера по патенту РФ №2252397, однако он требует для своего изготовления большого количества дорогостоящего жаростойкого кабеля, так как катушки возбуждающей и измерительной обмоток занимают более половины внутреннего объема защитного чехла в зоне изменений уровня. Кроме того, при конструировании и изготовлении этого уровнемера трудно разместить внутри него канал для перемещения индикатора уровня, необходимого для бездемонтажной поверки уровнемера на месте эксплуатации.
Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции уровнемера, уменьшение стоимости и трудоемкости его изготовления при сохранении высоких метрологических характеристик.
Указанная цель достигается, что в индуктивном уровнемере электропроводных сред, содержащем обмотку возбуждения и измерительные обмотки, размещенные в защитном чехле, погруженном в контролируемую среду, обмотки возбуждения и измерительные обмотки выполнены в виде ряда соленоидов, изготовленных из многожильного кабеля и закрепленных внутри защитного чехла в зоне изменений контролируемого уровня, причем часть жил многожильного кабеля каждого из соленоидов подключена к генератору стабильного тока постоянной частоты и образует обмотку возбуждения, а остальные жилы многожильных кабелей каждого соленоида образуют измерительную обмотку и соединены с дискретно-аналоговым вычислителем уровня среды.
Устройство предложенного уровнемера поясняется его конструкцией и электрической схемой, приведенными на фиг.1 и фиг.2, где приняты следующие условные обозначения:
1 - несущий корпус; 2 - соленоид; 3 - защитный чехол; 4 - контролируемая среда (жидкий металл); 5 - отверстия в несущей трубе под выводы соленоидов; 6 - переходные втулки; 7 - гибкие выводы обмоток; 8 - оболочка многожильного кабеля; 9 - минеральная изоляция жил кабеля; 10 - жилы кабеля; 11 - генератор стабильного тока постоянной частоты; 12 - каналы дискретно-аналогового вычислителя уровня; Фв - электромагнитный поток обмотки возбуждения; Фт - электромагнитный поток вихревых токов; E1, E2…En - ЭДС, наводимые в измерительных обмотках; C1, C2…Cn - секции уровнемеров, Iв - ток обмоток возбуждения, ОВ - обмотка возбуждения; ОИ - обмотка измерительная. Уровнемер состоит из защитного чехла 3, погруженного в контролируемую среду 4. Внутри защитного чехла 3 закреплен несущий корпус 1, представляющий собой трубу с проточками, в которые уложены кабели соленоидов 2, выводы этих кабелей через отверстия 5 пропущены внутрь несущего корпуса 1 и выведены в его верхнюю часть, где жилы кабелей, в переходных втулках 6 распаяны на гибкие провода 7 для подключения внешних электрических цепей от генератора стабильного тока постоянной частоты 11 и дискретно-аналоговых вычислителей уровня 12.
Кабель соленоида 2 состоит из наружной герметичной оболочки 8, внутри которой расположены токоведущие жилы 10, изолированные друг от друга и от оболочки 8 минеральной изоляцией 9, обычно в качестве изоляции 9 используется порошок окиси магния MgO. Каждый соленоид 2 с прилегающими участками несущего корпуса 1 образует секцию уровнемера С1, С2…Сn-1, Сn. Количество секций и их длина выбираются в соответствии с диапазоном изменения уровня и заданной погрешностью измерения уровня.
Работа уровнемера происходит следующим образом. Обмотки возбуждения ОВ соленоидов 2 подключены к генератору стабильного тока 11. Стабилизированный ток звуковой частоты Iв, проходя по обмоткам возбуждения ОВ, создает вокруг соленоидов 2 переменное электромагнитное поле Фв. Если соленоиды 2 находятся выше уровня H измеряемой среды 4, то вокруг этих соленоидов образуется только электромагнитное поле Фв. Если соленоиды 2 находятся ниже уровня H, т.е. «затоплены», то электромагнитное поле Фв наводит в электропроводной среде 4 вихревые токи, которые создают свое электромагнитное поле Фт, направленное навстречу Фв, таким образом результирующее электромагнитное поле в зоне «затопленных» соленоидов равно Фв-Фт.
В измерительных обмотках ОИ соленоидов 2, находящихся в электромагнитном поле, по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС Е, которая для обмоток ОИ выше уровня H - «сухих обмоток» равна
а для «затопленных» обмоток ОИ равна
Таким образом, ЭДС полностью «затопленных» обмоток измерительных ОИ меньше, чем ЭДС «сухих» обмоток измерительных ОИ. На фиг.1 и фиг.2 полностью «затоплены» соленоиды 2, образующие секции С1 и С2, и ЭДС их измерительных обмоток ОИ соответствует (2), а соленоиды 2, образующие секции Сn-1, Сn-2, полностью «сухие» и ЭДС их измерительных обмоток ОИ соответствует (1). Измерительные обмотки ОИ подключены к каналам дискретно-аналогового вычислителя уровня 12, которые по величине ЭДС определяют «затоплены» или «сухие» соответствующие соленоиды 2 и, соответственно, вычисляют дискретную составляющую измеренной величины уровня среды 4. Погрешность дискретной составляющей вычисленного уровня равна половине шага размещения соленоидов 2, т.е. половине длины секции С1, С2…Сn. Для повышения точности контроля дискретно-аналоговый вычислитель уровня 12 анализирует величину аналоговой составляющей ЭДС измерительных обмоток ОИ. По мере «затопления» соленоида 2 величина вихревых токов в зоне его расположения изменяется от нулевого значения при «сухом» соленоиде до максимального значения при его полном «затоплении» и соответственно величина Фт в формуле (2) также изменяется. Зависимость Фт от степени «затопления» соответствующего соленоида 2 близка к линейной. Графики зависимости величины ЭДС измерительных обмоток ОИ от степени их «затопления» приведены на фиг.2. Таким образом, по поступающей на каналы дискретно-аналогового вычислителя уровня 12 информации о величинах ЭДС E1, E2…En-1, En с секцией соответственно С1, С2…Сn-1, Сn производится точное вычисление уровня по формуле:
Где Hвыч - вычисленное значение уровня;
N - количество соленоидов, у которых ЭДС измерительных обмоток равна минимальной;
L - высота секции (С1, С2…Сn);
Emax, Emin - соответственно максимальная (для сухих) и минимальная (для полностью «затопленных») величины ЭДС измерительных обмоток ОИ;
E - величина ЭДС измерительной обмотки ОИ частично «затопленной» секции, находящейся в зоне текущей величины уровня H измеряемой среды 4.
Благодаря учету аналоговой составляющей, вычислитель 12 позволяет определять уровень H с точностью, заданной в технических требованиях к уровнемеру.
Принцип действия предложенного уровнемера аналогичен принципу действия уровнемера по патенту РФ №2252397, в котором обмотка возбуждения и измерительная обмотка составляют одну секцию длиной не менее диапазона измерения уровня, соответственно, погрешность контроля уровня равна погрешности одной секции, отнесенной к ее длине. В предлагаемом уровнемере число измерительных секций равно «n», соответственно общая погрешность контроля уровня в «n» раз меньше, так как шаг секций и их высота известны с абсолютной точностью, а погрешность аналоговой составляющей сигнала - это погрешность определения степени «затопления» одной секции. Преимущество предложенного устройства перед уровнемером по патенту РФ №2328704 - более простая конструкция, в несколько раз меньший расход жаростойкого кабеля, наличие достаточно свободного пространства внутри несущего корпуса 1 для размещения передвижного индикатора уровня, необходимого для периодической поверки уровнемера на месте эксплуатации без остановки технологического процесса и извлечения уровнемера из бака с контролируемой средой. На фиг.1 и фиг.2 показан двухжильный кабель для намотки соленоидов 2. Одна из жил выполняет роль обмотки возбуждения Ов, а другая - роль измерительной обмотки ОИ. Для уровнемера можно использовать и кабели с большим числом жил. Если для обмотки возбуждения в таких кабелях использовать более одной жилы, то их соединяют последовательно, параллельно или по комбинированной схеме для оптимального согласования генератора стабильного тока 11 с сопротивлением обмотки возбуждения Ов. Оставшиеся свободные жилы кабеля используют в качестве измерительной обмотки ОИ, причем их целесообразно соединять последовательно для увеличения выходного сигнала ОИ.
Основное назначение предложенного уровнемера - контроль уровня жидкометаллических теплоносителей - натрия, свинца, сплава свинец - висмут на атомных станциях с реакторами на быстрых нейтронах. Так как диапазон рабочих температур теплоносителей на таких реакторах находится в пределах 300÷600°C, то в качестве кабелей для соленоидов 2 предложенного уровнемера могут использоваться только кабели в стальной нержавеющей оболочке с минеральной изоляцией жил.
Это кабели типов КНМС (нагревательные) или КТМС (термопарные), которые выпускаются российскими и зарубежными заводами для тяжелых температурных условий эксплуатации.
Для подтверждения работоспособности предложенного уровнемера был изготовлен его макет, содержащий 5 однослойных соленоидов, намотанных кабелем КТМС ХК 2×0,06 диаметром 1,5 мм. Испытания макета подтвердили соответствие характеристик уровнемера требованиям условной эксплуатации.
Использование изобретения позволит решить проблему контроля уровня жидкометаллических теплоносителей на перспективных реакторных установках БН-1200, БРЕСТ-300, СВБР-100, так как предложенные уровнемеры имеют высокую эксплуатационную надежность, длительный ресурс работы и высокую точность контроля уровня.
Claims (2)
1. Индуктивный уровнемер электропроводных сред, содержащий обмотки возбуждения и измерительные обмотки, размещенные в защитном чехле, погруженном в контролируемую среду, отличающийся тем, что обмотки возбуждения и измерительные обмотки выполнены в виде ряда соленоидов, изготовленных из многожильного кабеля и закрепленных внутри защитного чехла в диапазоне изменений контролируемого уровня, причем часть жил многожильного кабеля каждого из соленоидов подключена к генератору стабильного тока постоянной частоты и образует обмотку возбуждения, а остальные жилы многожильного кабеля каждого из соленоидов образуют измерительную обмотку и соединены с дискретно-аналоговым вычислителем уровня среды.
2. Индуктивный уровнемер электропроводных сред по п.1, отличающийся тем, что в качестве многожильного кабеля для намотки соленоидов используется жаростойкий термопарный или нагревательный кабель в стальной герметичной оболочке с минеральной изоляцией жил.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100226/28A RU2558144C1 (ru) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Индуктивный уровнемер электропроводных жидкостей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100226/28A RU2558144C1 (ru) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Индуктивный уровнемер электропроводных жидкостей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014100226A RU2014100226A (ru) | 2015-07-20 |
RU2558144C1 true RU2558144C1 (ru) | 2015-07-27 |
Family
ID=53611272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014100226/28A RU2558144C1 (ru) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Индуктивный уровнемер электропроводных жидкостей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2558144C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU174734U1 (ru) * | 2017-05-15 | 2017-10-31 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение (ООО НПО "ИНКОР") | Кабель комбинированный с минеральной изоляцией с чередованием вида термопарного сплава |
RU2799774C1 (ru) * | 2022-08-24 | 2023-07-11 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" АО "НИИТеплоприбор" | Индуктивный уровнемер |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2239791C2 (ru) * | 2002-11-19 | 2004-11-10 | Лешков Владимир Васильевич | Уровнемер жидкого металла |
RU2328704C1 (ru) * | 2006-11-23 | 2008-07-10 | Лешков Владимир Васильевич | Индуктивный уровнемер |
US20100212420A1 (en) * | 2009-02-25 | 2010-08-26 | Eaton Corporation | Inductive fluid level sensor |
RU2477456C1 (ru) * | 2011-09-21 | 2013-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Индуктивный уровнемер |
-
2014
- 2014-01-09 RU RU2014100226/28A patent/RU2558144C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2239791C2 (ru) * | 2002-11-19 | 2004-11-10 | Лешков Владимир Васильевич | Уровнемер жидкого металла |
RU2328704C1 (ru) * | 2006-11-23 | 2008-07-10 | Лешков Владимир Васильевич | Индуктивный уровнемер |
US20100212420A1 (en) * | 2009-02-25 | 2010-08-26 | Eaton Corporation | Inductive fluid level sensor |
RU2477456C1 (ru) * | 2011-09-21 | 2013-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Индуктивный уровнемер |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU174734U1 (ru) * | 2017-05-15 | 2017-10-31 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение (ООО НПО "ИНКОР") | Кабель комбинированный с минеральной изоляцией с чередованием вида термопарного сплава |
RU2799774C1 (ru) * | 2022-08-24 | 2023-07-11 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" АО "НИИТеплоприбор" | Индуктивный уровнемер |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014100226A (ru) | 2015-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2012380740B2 (en) | Armoured cable for transporting alternate current with reduced armour loss | |
Palmgren et al. | Armour loss in three-core submarine XLPE cables | |
Kumbhar et al. | Reduction of loss and local overheating in the tank of a current transformer | |
AU2013394138B2 (en) | Method and armoured power cable for transporting alternate current | |
GB1585496A (en) | Coil arrangement for electro-magnetic measurements | |
RU2558144C1 (ru) | Индуктивный уровнемер электропроводных жидкостей | |
RU173992U1 (ru) | Устройство мониторинга коррозии подземных трубопроводов на гибкой подложке | |
RU2328704C1 (ru) | Индуктивный уровнемер | |
CN204945228U (zh) | 一种交流电流采样装置 | |
US3678748A (en) | Electrical sensing device for measurement of liquid metal | |
RU2477456C1 (ru) | Индуктивный уровнемер | |
Manolopoulos et al. | Litz wire loss performance and optimization for cryogenic windings | |
CN201716359U (zh) | 非接触电子式电压采样装置 | |
Meyberg et al. | Magnetic properties of an ACSR conductor steel core at temperatures up to 230∘ C and their impact on the transformer effect | |
JP6882611B2 (ja) | 非液浸変圧器の絶縁 | |
RU184759U1 (ru) | Устройство мониторинга коррозии подземных трубопроводов и блуждающих токов на гибкой подложке | |
CN203117300U (zh) | 一种测试交流海底电力电缆铠装损耗的装置 | |
RU2536835C1 (ru) | Индуктивный уровнемер | |
RU2558010C2 (ru) | Индуктивный уровнемер жидкометаллического теплоносителя | |
Goldshtein et al. | A mutually inductive measuring transducer of transverse displacements of a rectilinear conductor | |
Cahyono et al. | Analysis the effect of primary coil length of transformator to the resulted electromotif force | |
RU2556275C2 (ru) | Индуктивный измеритель искривления трубчатого канала | |
RU2799774C1 (ru) | Индуктивный уровнемер | |
CN213583153U (zh) | 测温电缆 | |
Barzi et al. | Commissioning of 14 T/16 T Rutherford cable test facility with bifilar sample and superconducting transformer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160110 |