RU2591260C1 - Электромагнитный расходомер жидких металлов - Google Patents

Электромагнитный расходомер жидких металлов Download PDF

Info

Publication number
RU2591260C1
RU2591260C1 RU2015117999/28A RU2015117999A RU2591260C1 RU 2591260 C1 RU2591260 C1 RU 2591260C1 RU 2015117999/28 A RU2015117999/28 A RU 2015117999/28A RU 2015117999 A RU2015117999 A RU 2015117999A RU 2591260 C1 RU2591260 C1 RU 2591260C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
pipe
measuring
liquid metal
pair
Prior art date
Application number
RU2015117999/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Иван Дмитриевич Вельт
Николай Алексеевич Замятин
Игорь Петрович Киреев
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" (АО "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 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" (АО "НИИТеплоприбор") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" (АО "НИИТеплоприбор")
Priority to RU2015117999/28A priority Critical patent/RU2591260C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2591260C1 publication Critical patent/RU2591260C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

Предлагаемое изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода жидких металлов с помощью способа, основанного на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным полем. У электромагнитного расходомера имеются две пары электродов, из которых одна пара электродов контактирует с внешней стенкой трубы, а вторая пара электродов введена внутрь трубопровода до контакта с пограничным слоем жидкого металла изолированно от стенки трубопровода. Измерительное устройство имеет два измерительных канала, подключенных к соответствующим парам электродов. Технический результат - возможность измерения расхода жидких металлов: свинец (Pb), сплав свинца и висмута (Pb44,5%Bi55,5%) и др., обладающих плохой смачиваемостью со стенкой трубы и, следовательно, нестабильным электрическим контактом со стенкой канала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к приборостроению, в частности к электромагнитным расходомерам, предназначенным для измерения расхода жидких металлов.
Известны электромагнитные расходомеры жидких металлов, принцип действия которых основан на законе электромагнитной индукции [1]. Расходомер имеет трубу из нержавеющей стали без изоляционного покрытия внутренней поверхности, два электрода, приваренных к наружной поверхности стенки трубы, индуктор, создающий магнитное поле в рабочей зоне канала трубы и измерительного устройства. Индуктор может состоять из магнитопровода и постоянных магнитов либо быть электромагнитом, т.е. состоящим из магнитопровода и расположенной на нем индукционной катушки, питаемой электрическим током. В [2] приведена конструкция электромагнитного расходомера с индуктором, состоящим из магнитопровода и расположенной на нем индукционной катушки, питаемой электрическим током. У расходомера [2] индуктор крепится к трубе только в местах на поверхности трубы, в которых электрический потенциал индуцированного электрического поля всегда равен нулю вне зависимости от скорости потока жидкого металла. Измерительное устройство обеспечивает питание индукционной катушки низкочастотным импульсным биполярным током I и измерение разности потенциалов между электродами Us. При этом мерой расхода жидкого металла Q служит отношение измеренной разности потенциалов между электродами к току питания индуктора, т.е.
Figure 00000001
Где k - постоянный коэффициент, характеризующий конструкцию расходомера. Достоинством такого решения является компактность конструкции и высокие метрологические характеристики при измерении расхода жидких металлов, обладающих хорошим и стабильным электрическим контактом со стенками канала трубы. Такими металлами являются, например, жидкий натрий (Na), литий (Li), калий (K) и др.
Недостаток известной конструкции магнитного расходомера, описанного в [2], состоит в том, расходомер имеет низкую точность измерения жидкого свинца (Pb) или сплава свинца и висмута (Pb44,5%Bi55,5%). Эти металлы имеют нестабильный электрический контакт со стенкой трубы, выполненной из нержавеющей стали. При измерении этих металлов появляется дополнительное контактное электрическое сопротивление между жидким металлом и стенкой трубы, которое вызывает дополнительную погрешность измерения вследствие своего непостоянства. Значительное контактное сопротивление возникает вследствие плохого смачивания внутренней поверхности трубы, последнее имеет место, когда угол смачивания больше 90°.
Целью изобретения является создание электромагнитного расходомера для жидких металлов, обладающих плохой смачиваемостью со стенкой трубы и, следовательно, нестабильным электрическим контактом со стенкой канала расходомера. Предлагаемый электромагнитный расходомер предназначен для измерения расхода свинца (Pb) и сплава свинца и висмута (Pb44,5%Bi55,5%).
Для достижения этой цели у электромагнитного расходомера имеется вторая пара электродов, введенных внутрь трубопровода до контакта с пограничным слоем жидкого металла изолированно от стенки трубопровода, а измерительное устройство имеет второй канал измерения, подключенный к электродам второй пары. При этом мерой расхода служит сумма разностей потенциалов двух пар электродов, произведенная с весовыми коэффициентами.
Figure 00000002
Где Uµ - разность потенциалов между электродами, контактирующимися с жидким металлом, λs и λµ - весовые коэффициенты, определяемые расчетным или экспериментальным методом.
На рис. 1 приведена схема конструкции предлагаемого электромагнитного расходомера жидкого металла.
Электромагнитный расходомер жидкого металла состоит из трубы 1, выполненной из нержавеющей стали без электроизоляционного покрытия, и индуктора, представляющего собой электромагнит, состоящий из магнитопровода 2 с полюсами 3 и индукционной катушки 4. Для крепления индуктора к трубе у полюсов вдоль их оси имеются отверстия, т.е. оси отверстий совпадают с осями полюсов 5. Индуктор закреплен к трубе с помощью стоек 6, вставленных в вышеупомянутые отверстия полюсов. Стойки приварены к трубе 1 в местах пересечения образующей трубы с осью полюсов 5. С противоположной стороны стойки завинчены гайками. В стенке трубы вдоль линии, перпендикулярной линии, соединяющей центры полюсов и ось канала, имеются два отверстия, в которые вставлены втулки 10, выполненные из нержавеющей стали. Внутрь каждой втулки 10 вставлен керамический изолятор 9 с электродом 7. Таким образом, герметично и изолированно от стенки трубы введены два электрода 7, контактирующих с жидким металлом. Рядом с отверстиями к внешней поверхности трубы 1 приварены два электрода 8. Обе пары электродов подведены по соответствующим измерительным каналам к измерительному устройству.
Электромагнитный расходомер жидкого металла работает следующим образом. К индукционной катушке подводится низкочастотный импульсный биполярный ток, в результате которого в канале трубы создается импульсное биполярное магнитное поле. При движении жидкого металла по каналу в жидком металле, пересекающем магнитное поле, возбуждается электрическое поле, которое образует циркуляционные токи в жидком металле и контактирующей с ним стенке трубы. Сигналы Us и Uµ каждой пары электродов измеряются только в те промежутки времени, когда индукция магнитного поля постоянна, причем его полярность периодически инвертируется. Период переходного процесса не является информативным и исключается из процесса измерения. Применение импульсного магнитного поля позволило отделить информативную составляющую сигнала от электромагнитных помех, изменение которых во времени не кратно частоте изменения магнитного поля возбуждения. Таким образом, помехи, вызванные промышленной частотой и термоЭДС, полностью устранены.
Контактное сопротивление между стенкой и жидким металлом различно влияет на сигналы, снимаемые с каждой пары электродов Us и Uµ. Например, с увеличением контактного сопротивления разность потенциалов между электродами, контактирующими с пограничным слоем жидкого металла Uµ, увеличивается, в то время как разность потенциалов между электродами, контактирующими с внешней стенкой трубы Us, уменьшается. При этом их сумма (с учетом весовых коэффициентов) остается приблизительно постоянной.
У электрода, касающегося пограничного слоя жидкого металла, за счет его плохой смачиваемости может возникать собственное нестабильное контактное сопротивление, которое, однако, не влияет на результат измерений, поскольку оно существенно меньше входного сопротивления измерительного устройства. Суммирование усредненных значений сигналов каждой пары электродов обеспечивает существенное снижение влияния нестабильности контактного сопротивления между жидким металлом и трубой.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в повышении точности измерения расхода свинца (Pb), сплава свинца и висмута (Pb44,5%Bi55,5%) и др.
Источники информации
1. Кремлевский П.П. Измерение расхода многофазных потоков. Издательство «Машиностроение», Ленинград, 1982 г., 214 с., ил.
2. Патент РФ №2431118, бюлл. №28, 2011 г.

Claims (2)

1. Электромагнитный расходомер жидких металлов, имеющий трубу, выполненную из немагнитного материала, два электрода, приваренные к внешней поверхности трубы, магнитопровод с двумя полюсами, закрепленными на трубе с помощью стоек в местах пересечения образующей трубы с осью полюсов, индукционную катушку, питаемую низкочастотным биполярным импульсным током, и измерительное устройство, имеющее канал измерения разности потенциалов между электродами, отличающийся тем, что имеется вторая пара электродов, введенных внутрь трубопровода до контакта с пограничным слоем жидкого металла изолированно от стенки трубы, а измерительное устройство имеет второй канал измерения, подключенный к электродам второй пары.
2. Электромагнитный расходомер по п. 1, отличающийся тем, что мерой расхода служит сумма разностей потенциалов двух пар электродов, произведенная с весовыми коэффициентами.
RU2015117999/28A 2015-05-14 2015-05-14 Электромагнитный расходомер жидких металлов RU2591260C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015117999/28A RU2591260C1 (ru) 2015-05-14 2015-05-14 Электромагнитный расходомер жидких металлов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015117999/28A RU2591260C1 (ru) 2015-05-14 2015-05-14 Электромагнитный расходомер жидких металлов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2591260C1 true RU2591260C1 (ru) 2016-07-20

Family

ID=56412291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015117999/28A RU2591260C1 (ru) 2015-05-14 2015-05-14 Электромагнитный расходомер жидких металлов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2591260C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716601C2 (ru) * 2018-03-20 2020-03-13 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" АО "НИИТеплоприбор" Электромагнитный способ измерения расхода жидкого металла
CN113155221A (zh) * 2021-04-16 2021-07-23 浙江大学 一种液态金属流量计及铅铋冷却系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1431716A1 (de) * 2002-12-21 2004-06-23 ABB PATENT GmbH Magnetisch induktiver Durchflussmesser
RU127905U1 (ru) * 2012-05-24 2013-05-10 Открытое акционерное общество "Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов" Расходомерное устройство для жидкого металла

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1431716A1 (de) * 2002-12-21 2004-06-23 ABB PATENT GmbH Magnetisch induktiver Durchflussmesser
RU127905U1 (ru) * 2012-05-24 2013-05-10 Открытое акционерное общество "Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов" Расходомерное устройство для жидкого металла

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716601C2 (ru) * 2018-03-20 2020-03-13 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" АО "НИИТеплоприбор" Электромагнитный способ измерения расхода жидкого металла
CN113155221A (zh) * 2021-04-16 2021-07-23 浙江大学 一种液态金属流量计及铅铋冷却系统
CN113155221B (zh) * 2021-04-16 2023-09-12 浙江大学 一种液态金属流量计及铅铋冷却系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003097986A5 (ru)
RU2413182C2 (ru) Магнитоиндуктивный расходомер
CA2180958A1 (en) Magnetic flowmeter
US7574924B1 (en) Magnetic flow meter
RU2591260C1 (ru) Электромагнитный расходомер жидких металлов
RU2431118C2 (ru) Электромагнитный расходомер жидких металлов
JP2006234840A (ja) 電磁流量計
RU2654966C1 (ru) Электромагнитный способ измерения расхода жидкого металла
US9599494B2 (en) Method for operating a magnetic-inductive flowmeter with improved compensation of the interfering voltage
RU112437U1 (ru) Устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости (варианты)
RU2716601C2 (ru) Электромагнитный способ измерения расхода жидкого металла
RU2420743C1 (ru) Устройство для измерения параметров турбулентного потока жидкости (варианты)
JP2016206078A (ja) 電磁流量計の空状態判定方法
RU2518380C1 (ru) Электромагнитный способ измерения расхода
RU2338207C1 (ru) Преобразователь скорости с компенсацией электрических помех
Yang et al. Excitation structure design and magnetic field analysis of a new electromagnetic flowmeter based on magnetically permeable material
RU2308685C1 (ru) Электромагнитный способ измерения расхода
RU2516190C2 (ru) Электромагнитный расходомер жидких металлов
RU2335774C1 (ru) Преобразователь скорости с зоной формирования сигнала вне пограничного слоя
RU2555517C2 (ru) Электромагнитный расходомер большого диаметра
RU2591277C1 (ru) Магнитный расходомер жидкого металла
RU2502053C2 (ru) Электромагнитный расходомер жидких металлов
RU2791036C1 (ru) Корреляционный способ определения расхода жидкого металла и безэлектродный электромагнитный расходомер жидкого металла "ПИР" (Пермский индукционный расходомер) для его осуществления
KR100690053B1 (ko) 전도성 유체의 전자기식 속도분포 측정기
RU2422781C1 (ru) Способ имитационного моделирования электромагнитных расходомеров с электропроводной стенкой канала