RU2655621C1 - Способ определения расхода жидкости в трубопроводе - Google Patents
Способ определения расхода жидкости в трубопроводе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655621C1 RU2655621C1 RU2017116478A RU2017116478A RU2655621C1 RU 2655621 C1 RU2655621 C1 RU 2655621C1 RU 2017116478 A RU2017116478 A RU 2017116478A RU 2017116478 A RU2017116478 A RU 2017116478A RU 2655621 C1 RU2655621 C1 RU 2655621C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- measuring section
- polarization
- flow rate
- measuring
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 33
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 5
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005288 electromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
- G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Предлагаемый способ относится к измерительной технике и может быть использован для измерения расхода жидкости с применением трибоэлектрического эффекта и электромагнитного явления. Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит трубопровод 1, ферритовое кольцо 2, обмотку 3, помещенную в экран 4 с щелью 5, измерительный блок 6, усилитель 7, регистратор 8, измерительный участок 9, металлические кольца 10 и направляющие лопатки 11. Технический результат - повышение точности и чувствительности к малым расходам жидкости путем создания большей турбулентности движущейся жидкости и повышения ее поляризации. 2 ил.
Description
Предлагаемый способ относится к измерительной технике и может быть использован для измерения расхода жидкости с применением трибоэлектрического эффекта и электромагнитного явления.
Известны способы определения расхода жидкости, основанные на использовании трибоэлектрического эффекта и электромагнитного явления (авт.свид. СССР №172.073, 224.826, 317.902, 1.185.090, 1.185.093, 1.394.041, 1.482.264, 1.649.279, 1.812.433; патенты РФ №2.005.995, 2.023.985, 2.084.833, 2.190.833, 2.511.638; патенты США №4.210.022, 4.339.958, 4.704.907; патенты Великобритании №1.165.398, 2.166.550; патент ФРГ №2.756.873; патент Японии №56-54.566; Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л.: Машиностроение, 1989; Никитин В.И. Современные проблемы измерения малых расходов жидкости и газа. Измерительная техника, 1982, №2 и другие).
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является «Способ определения расхода жидкости в трубопроводе» (патент РФ №2.190.833 G01F 1/58, 2000), который и выбран в качестве прототипа.
Данный способ основан на использовании трибоэлектрического эффекта и электромагнитного явления. Трибоэлектрический эффект заключается в том, что при трении жидкости о внутреннюю поверхность измерительного участка трубопровода, выполненного из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью, протекающая жидкость заряжается отрицательно, а измерительный участок - положительно. При этом форма внутреннего сечения измерительного участка 9 трубопровода 1 в виде сужающихся и расширяющихся конусов обеспечивает увеличение степени трибоэлектризации и повышенный заряд протекающей жидкости. Однако противоположные заряды снижают степень поляризации протекающей жидкости. Для нейтрализации положительных зарядов измерительный участок 9 трубопровода 1 снабжают механическим заземлением 10.
Для создания большей турбулентности движения жидкости и повышения ее поляризации внутри измерительного участка 9 трубопровода 1 можно установить направляющие лопатки.
Технической задачей изобретения является повышение точности и чувствительности к малым расходам жидкости путем создания большей турбулентности движущейся жидкости и повышения ее поляризации.
Поставленная задача решается тем, что способ определения расхода жидкости в трубопроводе, заключающийся, в соответствии с ближайшим аналогом, в том, что выделяют напряженность поля в любой точке по периметру измерительного сечения трубопровода, связанную с электрическим зарядом жидкости, преобразуют ее с помощью трансформатора тока, охватывающего трубопровод, в электрический сигнал, пропорциональный расходу, при этом измерительный участок трубопровода выполняют из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью и внутренним переменным сечением, имеющим форму последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся конусов, и снабжают его металлическим заземлением, обеспечивая тем самым высокую степень поляризации движущейся жидкости, отличается от ближайшего аналога тем, что измерительный участок трубопровода снабжают направляющими лопатками, которые устанавливают в начале измерительного участка, обеспечивая тем самым закручивание движущейся жидкости и повышенную степень ее поляризации.
Предлагаемый способ основан на использовании трибоэлектрического эффекта и электромагнитного эффекта. Трибоэлектрический эффект заключается в том, что при трении жидкости о внутреннюю поверхность измерительного участка трубопровода, выполненного из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью, протекающая жидкость заряжается отрицательно, а измерительный участок - положительно. При этом форма внутреннего сечения измерительного участка трубопровода в виде последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся конусов обеспечивает увеличение степени трибоэлектризации и повышенный заряд протекающей жидкости.
Степень поляризации значительно возрастает на измерительном участке трубопровода и за счет второго фактора, вызванного закручиваем движущейся жидкости по винтообразной траектории. Это повышает степень турбулентности и поляризации движущейся жидкости, что объясняется тем, что почти все внутренние слои жидкости начинают соприкасаться с внутренней поверхностью измерительного участка. Однако положительные (противоположные) заряды снижают степень поляризации протекающей жидкости. Для нейтрализации положительных зарядов измерительный участок трубопровода снабжают металлическим заземлением.
Следовательно, движущаяся жидкость представляет собой систему движущихся отрицательных зарядов и является током (конвективным), вокруг которого возникает магнитное поле, величина которого пропорциональна скорости (расходу) измеряемой жидкости. В этом проявляется электромагнитное явление.
Предлагаемый способ реализуется устройством, структурная схема которого представлена на фиг. 1. На фиг. 2 изображен разрез трубопровода 1 и ферритового кольца 2.
Устройство содержит трубопровод 1, на котором коаксиально установлено ферритовое кольцо 2 с обмоткой 3, помещенной в экран 4 с щелью 5. Обмотка 3 подключена к измерительному блоку 6, состоящему из усилителя 7 и регистратора 8. Трубопровод 1 содержит измерительный участок 9, выполненный из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью и внутренним переменным сечением, имеющим форму последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся конусов, и снабженный металлическим заземлением.
Сильную положительную трибоэлектрическую зарядную тенденцию имеют многие полимерные материалы, например политетрафторэтилен, нейлон и другие. В качестве металлического заземления используют металлические кольца 10, имеющие контакт с землей. В начале измерительного участка 9 установлены направляющие лопатки 11, обеспечивающие закручивание движущейся жидкости и повышенную степень ее поляризации.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Движущаяся жидкость со скоростью V трется о внутреннюю стенку трубопровода 1. Вследствие трибоэлектрического эффекта возникает разность потенциалов. При этом движущаяся жидкость электризуется с отрицательным знаком электрических зарядов. Одновременно с этим на внутренней стенке трубопровода 1 образуются заряды противоположного знака по сравнению со знаком заряда движущейся жидкости. Степень поляризации значительно возрастает на измерительном участке 9 трубопровода 1 за счет двух факторов.
Первый фактор обусловлен тем, что измерительный участок 9 выполнен из полимерного материала и с внутренним переменным сечением, имеющим форму последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся конусов. В качестве такого материала может быть использован нейлон, политетрафторэтилен и другие полимеры.
Второй фактор обусловлен тем, что в начале измерительного участка 9 установлены направляющие лопатки 11, которые обеспечивают закручивание движущейся жидкости по винтообразной траектории. Это повышает степень турбулентности и поляризации движущейся жидкости, что объясняется тем, что все внутренние слои жидкости начинают соприкасаться с внутренней поверхностью измерительного участка 9.
Образующиеся положительные заряды нейтрализуют некоторые отрицательные заряды жидкости в соответствии с законом Кулона, что значительно снижает степень поляризации движущейся жидкости. Для нейтрализации положительных зарядов измерительный участок 9 трубопровода 1 снабжен заземленными механическими кольцами 10. Заряды положительного знака внутренней поверхности измерительного участка 9 трубопровода 1 стекают сначала на металлические кольца 10, а затем на землю. Движущаяся жидкость представляет собой систему движущихся отрицательных зарядов и является током (конвективным), вокруг которого возникает магнитное поле, величина которого пропорциональна скорости V (расходу) измеряемой жидкости.
Величина напряженности магнитного поля H равна
где I - величина конвективного тока;
r - расстояние от поверхности трубопровода до его оси.
При движении жидкости по трубопроводу 1 возникает переменное магнитное поле вокруг измерительного участка 9 трубопровода 1. Это поле создает в обмотке 3, намотанной на ферритовое кольцо 2, ЭДС. Сигнал с выхода обмотки 3 поступает на вход измерительного блока 6, в котором сигнал усиливается в усилителе 7 и фиксируется в регистраторе 8. Величина сигнала пропорциональна скорости V (расходу) жидкости.
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение точности и чувствительности к малым расходам жидкости. Это достигается созданием большей турбулентности движущейся жидкости и повышением ее поляризации за счет закручивания движущейся жидкости по винтообразной траектории. Указанное обстоятельство объясняется тем, что почти все внутренние слои движущейся жидкости начинают соприкасаться с внутренней поверхностью измерительного участка 9 трубопровода 1.
Claims (1)
- Способ определения расхода жидкости в трубопроводе, заключающийся в том, что выделяют напряженность магнитного поля в любой точке по периметру измерительного сечения трубопровода, связанную с электрическим зарядом жидкости, преобразуют ее с помощью трансформатора тока, охватывающего трубопровод, в электрический сигнал, пропорциональный расходу, при этом измерительный участок трубопровода выполняют из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью и внутренним переменным сечением, имеющим форму последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся конусов, и снабжают его металлическим заземлением, обеспечивая тем самым высокую степень поляризации движущейся жидкости, отличающийся тем, что измерительный участок трубопровода снабжают направляющими лопатками, которые устанавливают в начале измерительного участка, обеспечивая тем самым закручивание движущейся жидкости и повышенную степень ее поляризации.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017116478A RU2655621C1 (ru) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | Способ определения расхода жидкости в трубопроводе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017116478A RU2655621C1 (ru) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | Способ определения расхода жидкости в трубопроводе |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2655621C1 true RU2655621C1 (ru) | 2018-05-29 |
Family
ID=62559944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017116478A RU2655621C1 (ru) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | Способ определения расхода жидкости в трубопроводе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2655621C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2712782C1 (ru) * | 2019-01-25 | 2020-01-31 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Способ определения расхода жидкости в трубопроводе |
CN117664258A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 北京纳米能源与系统研究所 | 一种基于液-固起电效应的智能水表 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1812433A1 (ru) * | 1989-12-28 | 1993-04-30 | Tsnt Tvorchestva Molodezhi Pul | Способ определения расхода жидкости в трубопроводе 2 |
RU2190190C2 (ru) * | 2000-11-21 | 2002-09-27 | Кармазинов Феликс Владимирович | Устройство для измерения расхода электропроводящих жидкостей |
RU2190833C2 (ru) * | 2000-10-24 | 2002-10-10 | Кармазинов Феликс Владимирович | Способ определения расхода жидкости в трубопроводе |
RU2242721C1 (ru) * | 2003-03-12 | 2004-12-20 | Заренков Вячеслав Адамович | Устройство для измерения расхода электропроводящих жидкостей |
RU2574321C2 (ru) * | 2013-10-08 | 2016-02-10 | Василий Радионович Рассомагин | Способ измерения расхода жидкой среды и устройство для его осуществления |
-
2017
- 2017-05-11 RU RU2017116478A patent/RU2655621C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1812433A1 (ru) * | 1989-12-28 | 1993-04-30 | Tsnt Tvorchestva Molodezhi Pul | Способ определения расхода жидкости в трубопроводе 2 |
RU2190833C2 (ru) * | 2000-10-24 | 2002-10-10 | Кармазинов Феликс Владимирович | Способ определения расхода жидкости в трубопроводе |
RU2190190C2 (ru) * | 2000-11-21 | 2002-09-27 | Кармазинов Феликс Владимирович | Устройство для измерения расхода электропроводящих жидкостей |
RU2242721C1 (ru) * | 2003-03-12 | 2004-12-20 | Заренков Вячеслав Адамович | Устройство для измерения расхода электропроводящих жидкостей |
RU2574321C2 (ru) * | 2013-10-08 | 2016-02-10 | Василий Радионович Рассомагин | Способ измерения расхода жидкой среды и устройство для его осуществления |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2712782C1 (ru) * | 2019-01-25 | 2020-01-31 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Способ определения расхода жидкости в трубопроводе |
CN117664258A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 北京纳米能源与系统研究所 | 一种基于液-固起电效应的智能水表 |
CN117664258B (zh) * | 2024-01-31 | 2024-04-26 | 北京纳米能源与系统研究所 | 一种基于液-固起电效应的智能水表 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107907455B (zh) | 一种磁感应颗粒检测装置及浓度检测方法 | |
EP2821800A1 (en) | Current detection device | |
RU2655621C1 (ru) | Способ определения расхода жидкости в трубопроводе | |
US4363244A (en) | Fluid velocity meter | |
US3443432A (en) | Flowmeter | |
Gajewski | Continuous non-contact measurement of electric charges of solid particles in pipes of pneumatic transport. I. Physical and mathematical models of a method | |
RU2190833C2 (ru) | Способ определения расхода жидкости в трубопроводе | |
RU2712782C1 (ru) | Способ определения расхода жидкости в трубопроводе | |
US10670436B2 (en) | Methods and systems of fluid flow rate measurement based on magnetization | |
Rahmat et al. | An electrodynamic sensor for electrostatic charge measurement | |
RU127905U1 (ru) | Расходомерное устройство для жидкого металла | |
CN209342172U (zh) | 一种非满管电磁流量计 | |
KR100467314B1 (ko) | 전자기 유량계 | |
RU2555517C2 (ru) | Электромагнитный расходомер большого диаметра | |
Liu et al. | An adaptive algorithm for cross-correlation velocity measurement | |
RU2591277C1 (ru) | Магнитный расходомер жидкого металла | |
RU2242721C1 (ru) | Устройство для измерения расхода электропроводящих жидкостей | |
RU2310816C2 (ru) | Вихревой электромагнитный преобразователь расхода жидкого металла | |
RU2196339C1 (ru) | Измеритель заряда статического электричества | |
Grossman et al. | Turbulence in civil engineering: Investigations in liquid shear flow by electromagnetic induction | |
US3040571A (en) | Electromagnetic flowmeter for conductive fluids | |
CN202002979U (zh) | 一种管路带电量的测量装置 | |
RU2643691C1 (ru) | Индукционный расходомер жидкого металла | |
RU73071U1 (ru) | Вихревой преобразователь расхода жидкости | |
SU1812433A1 (ru) | Способ определения расхода жидкости в трубопроводе 2 |