RU72072U1

RU72072U1 - DEVICE FOR MEASURING THICKNESS THICKNESS ON THE SURFACE OF PIPELINES

Info

Publication number: RU72072U1
Application number: RU2007135238/22U
Authority: RU
Inventors: Вадим Геннадьевич Власов (RU); Вадим Геннадьевич Власов; Виктор Александрович Куликов (RU); Виктор Александрович Куликов
Original assignee: Ижевский государственный технический университет
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2008-03-27

Abstract

Устройство измерения толщины осадка на поверхности трубопроводов, содержащее корпус с установленными в нем нагревателем и термометром, отличающееся тем, что нагреватель расположен в нижней части корпуса, а термометр - в верхней части корпуса, причем все составные части устройства выполнены в непосредственном тепловом контакте друг с другом.A device for measuring the thickness of the sediment on the surface of pipelines, comprising a housing with a heater and a thermometer installed in it, characterized in that the heater is located in the lower part of the housing, and the thermometer in the upper part of the housing, and all the components of the device are made in direct thermal contact with each other .

Description

Устройство для измерения толщины осадка на поверхности относится к области измерительной техники и предназначено для измерения толщины твердых отложений в трубопроводе с использованием теплофизических измерений.A device for measuring the thickness of the sediment on the surface belongs to the field of measurement technology and is intended to measure the thickness of solid deposits in the pipeline using thermophysical measurements.

Известно устройство (термозонд), реализующее метод неразрушающего контроля теплопроводности материалов (патент РФ №2123179, кл. G01 25/18, 1998 г.), содержащее цилиндрический корпус, состоящий из двух частей, соединенных между собой с помощью четырех винтов, на которых установлены пружины, обеспечивающие прижатие измерительной головки к поверхности исследуемого объекта, при этом измерительная головка имеет возможность возвратно-поступательного движения в цилиндрической полости корпуса. Измерительная головка состоит из держателя с размещенными на нем эластичной пластиной и теплоизоляционной подложкой. На поверхности теплоизоляционной подложки расположены линейный нагреватель и термочувствительный элемент, который представляет собой термобатарею, состоящую из двух термопар, расположенных в канавках теплоизолятора симметрично относительно линии нагрева.A device (thermal probe) is known that implements the method of non-destructive testing of the thermal conductivity of materials (RF patent No. 2123179, class G01 25/18, 1998), containing a cylindrical body consisting of two parts interconnected by four screws on which are installed springs, ensuring the pressure of the measuring head to the surface of the test object, while the measuring head has the possibility of reciprocating motion in the cylindrical cavity of the housing. The measuring head consists of a holder with an elastic plate placed on it and a heat-insulating substrate. A linear heater and a thermosensitive element are located on the surface of the heat-insulating substrate, which is a thermopile consisting of two thermocouples located in the grooves of the heat insulator symmetrically with respect to the heating line.

Недостатком устройства неразрушающего контроля теплопроводности материалов является высокая трудоемкость операции расчета теплофизических свойств измеряемого материала.The disadvantage of non-destructive testing of the thermal conductivity of materials is the high complexity of the operation of calculating the thermophysical properties of the measured material.

Известен способ определения положения границ раздела сред с помощью термопрофилемера «Способ определения положения границ раздела сред» (патент РФ 2250439, опубл. 27.11.2004 г.), заключающийся в регистрации изменения профиля температуры датчика после воздействия на датчик There is a method of determining the position of the interfaces between the media using the thermoprofilemer "Method for determining the position of the interfaces" (RF patent 2250439, publ. 11/27/2004), which consists in recording changes in the temperature profile of the sensor after exposure to the sensor

распределенным нагревателем. После воздействия нагревателя и расчета значений коэффициента конвективной теплоотдачи на поверхности стержня вычисляется положение границы разделения сред, т.е. толщина вещества.distributed heater. After exposure to the heater and calculating the values of the convective heat transfer coefficient on the surface of the rod, the position of the medium separation boundary is calculated, i.e. the thickness of the substance.

Недостатком способа определения положения границ раздела сред с помощью термопрофилемера для измерения толщины является высокая трудоемкость операции расчета коэффициента конвективной теплоотдачи.The disadvantage of this method of determining the position of the interface between the media using a thermopilemer for measuring thickness is the high complexity of the operation of calculating the coefficient of convective heat transfer.

В качестве прототипа выбрано устройство, описанное в способе неразрушающего контроля теплофизических свойств материала (Патент РФ №2301996, опубл. 2007.06.27), в котором при измерении теплопроводности датчик помещается на измеряемую поверхность, затем включают нагреватель. Далее регистрируется момент времени, когда величина перепадов температур в двух областях снизится до некоторого значения, обозначенного как ###U1028. В результате измерения вычисляется теплопроводность исследуемого материала.As a prototype, the device described in the method of non-destructive testing of the thermophysical properties of the material (RF Patent No. 2301996, publ. 2007.06.27) was selected, in which, when measuring thermal conductivity, the sensor is placed on the measured surface, then the heater is turned on. Then, the moment of time is recorded when the magnitude of the temperature differences in the two regions decreases to a certain value, designated as ### U1028. As a result of the measurement, the thermal conductivity of the test material is calculated.

Недостатком известного устройства является высокая трудоемкость измерения толщины осадка вследствие многочисленных расчетов температурных зависимостей датчиков во времени.A disadvantage of the known device is the high complexity of measuring the thickness of the precipitate due to numerous calculations of the temperature dependences of the sensors over time.

Задачей полезной модели является измерение толщины осадка на поверхности снижение числа конструктивных элементов, снижение трудоемкости измерения толщины осадка на поверхности измерителя, которая решается за счет использования преобразования линейного размера в интегральную теплоемкость осадка на поверхности измерителя.The objective of the utility model is to measure the thickness of the sediment on the surface, reduce the number of structural elements, reduce the complexity of measuring the thickness of the sediment on the surface of the meter, which is solved by using the conversion of linear size to the integral heat capacity of the sediment on the surface of the meter.

Поставленная задача достигается тем, что устройство измерения толщины осадка на поверхности трубопроводов выполнено в корпусе, содержащем нагреватель и термометр. Нагреватель расположен в нижней части корпуса, а термометр - в верхней части корпуса, причем все составные части устройства выполнены в непосредственном тепловом контакте друг с другом.This object is achieved in that the device for measuring the thickness of the sediment on the surface of the pipelines is made in a housing containing a heater and a thermometer. The heater is located in the lower part of the casing, and the thermometer is in the upper part of the casing, with all components of the device made in direct thermal contact with each other.

Устройство измерения толщины осадка представляет собой твердотельный измеритель теплоемкости, что повышает его сопротивление к разрушению. Снижение трудоемкости происходит за счет использования линейной градуировочной характеристики.The device for measuring the thickness of the sediment is a solid-state heat capacity meter, which increases its resistance to destruction. The decrease in labor intensity occurs due to the use of a linear calibration characteristic.

Сущность полезной измерителя толщины осадка поясняется чертежом. На фигуре показан измеритель толщины в разрезе.The essence of a useful gauge of sediment thickness is illustrated in the drawing. The figure shows a thickness gauge in section.

Устройство для измерения толщины осадка состоит из металлического корпуса 1, катушки нагревательного элемента 2, выполненной как единое целое с нижней частью корпуса 1.A device for measuring the thickness of the sediment consists of a metal housing 1, a coil of the heating element 2, made as a unit with the bottom of the housing 1.

Нагревательный элемент 3 выполнен в виде многослойной катушки из провода с низким температурным коэффициентом сопротивления, намотанной на катушку нагревательного элемента 2.The heating element 3 is made in the form of a multilayer coil of wire with a low temperature coefficient of resistance wound around the coil of the heating element 2.

Устройство для измерения толщины осадка содержит термометр 5, выполненный в виде многослойной катушки из провода с высоким температурным коэффициентом сопротивления, намотанной на катушку датчика температуры 6 или в виде термопары.A device for measuring the thickness of the sediment contains a thermometer 5, made in the form of a multilayer coil of wire with a high temperature coefficient of resistance, wound on the coil of the temperature sensor 6 or in the form of a thermocouple.

Электрические выводы 4 припаяны к выводам нагревательного элемента 3. Электрические выводы 7 припаяны к выводам термометра 5.The electrical terminals 4 are soldered to the terminals of the heating element 3. The electrical terminals 7 are soldered to the terminals of the thermometer 5.

Устройство для измерения толщины осадка работает следующим образом.A device for measuring the thickness of the sediment works as follows.

Перед измерением устройство для измерения толщины осадка 1 погружается исследуемую среду на глубину, превышающую общую длину устройства для измерения толщины осадка. При измерении толщины через катушку нагревателя 3 при помощи проводов 4 пропускается электрический ток. За счет мощности тока происходит выделение тепла в нагревательном элементе 3. От катушки нагревателя 2 тепло отводится в корпус 1. Из корпуса 1 теплота уходит во внешнюю среду и в к катушку чувствительного элемента 6. В результате достигается локальный перегрев, позволяющий измерить теплоемкость окружающего вещества. После этого температура катушки датчика температуры 6 передается термометру 5. Величина электрического сопротивления термометра 5 измеряется при помощи соединительных проводов 7. При этом благодаря исполнению термометра 5 в виде части связанной с нагревателем достигается увеличение стойкости измерителя толщины к внешним факторам воздействия.Before measuring the device for measuring the thickness of the sediment 1 immerses the test medium to a depth exceeding the total length of the device for measuring the thickness of the sediment. When measuring the thickness, an electric current is passed through the coil of the heater 3 using wires 4. Due to the current power, heat is generated in the heating element 3. Heat is transferred from the heater coil 2 to the housing 1. Heat is transferred from the housing 1 to the external environment and to the coil of the sensing element 6. As a result, local overheating is achieved, which makes it possible to measure the heat capacity of the surrounding substance. After that, the temperature of the coil of the temperature sensor 6 is transferred to the thermometer 5. The electrical resistance of the thermometer 5 is measured using the connecting wires 7. Moreover, thanks to the design of the thermometer 5 as part of the heater, an increase in the resistance of the thickness meter to external factors is achieved.

Основным недостатком прототипа, применяющегося для НК ТФСМ, является то, что неотъемлемым, с точки зрения метрологии, условием его работы является необходимость использования четырех термометров. Для устройства для измерения толщины осадка осуществляется измерение его инерционности, что можно регистрировать и одним термометром.The main disadvantage of the prototype used for NK TFSM is that an integral, from the point of view of metrology, condition for its operation is the need to use four thermometers. For a device for measuring the thickness of the sediment, its inertia is measured, which can be recorded with one thermometer.

Положительный эффект от использования предлагаемого устройства для измерения толщины осадка это снижение количества конструктивных частей и снижение трудоемкости расчетов при вычислении теплофизических свойств твердых веществ на поверхности устройства для измерения толщины осадка.A positive effect of the use of the proposed device for measuring the thickness of the sediment is a decrease in the number of structural parts and a decrease in the complexity of calculations when calculating the thermophysical properties of solids on the surface of the device for measuring the thickness of the precipitate.

Claims

A device for measuring the thickness of the sediment on the surface of pipelines, comprising a housing with a heater and a thermometer installed in it, characterized in that the heater is located in the lower part of the housing, and the thermometer in the upper part of the housing, and all the components of the device are made in direct thermal contact with each other .