СПОСОБ ПОВЕРКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РАСХОДОМЕРОВ И ИМИТАТОР РАСХОДА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
CALIBRATION METHOD OF ELECTROMAGNETIC FLOW METRES, AND FLOW SIMULATOR FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике измерения расхода с помощью электромагнитных расходомеров, их поверки имитационным способом.
Известен способ градуировки и поверки электромагнитных расходомеров (Авторское свидетельство СССР №165910, G01F, 1964 г.), предусматривающий преобразование магнитного поля первичного преобразователя в электрический сигнал, по своим параметрам эквивалентный сигналу, возбуждаемому между электродами при протекании по каналу заданного расхода электропроводной жидкости. Этот способ включает измерение параметров канала первичного преобразователя; преобразование магнитного поля первичного преобразователя в электрическое напряжение с помощью индукционной катушки, помещаемой в канал; интегрирование электрического напряжения, полученного на выходных клеммах индукционной катушки с помощью электронного преобразователя, деление в определенном соотношении с помощью резистивного делителя и подведение полученного сигнала, который в результате этих преобразований становится эквивалентным сигналу, возбуждаемому между электродами при протекании заданного расхода жидкости, к измерительному устройству электромагнитного расходомера.
Недостатком известного способа является невозможность производить раздельно поверку первичного преобразователя и измерительного устройства электромагнитного расходомера.
Известно устройство для градуировки и поверки электромагнитных преобразователей скорости, содержащее преобразователь магнитного поля в виде индукционной катушки, витки которой расположены по уровням поверхностной весовой функции (Авторское свидетельство СССР №1467399 А1, 23.03.1989).
Применительно к преобразователям скорости потока жидкости преобразователь магнитного поля должен в значительной мере повторять всю рабочую поверхность преобразователя скорости, контактирующую с измеряемой средой, которая имеет обычно сложную форму цилиндра с торцевой поверхностью.
Недостатком известного устройства является нетехнологичность изготовления и сложность размещения витков катушки в соответствии с непростой рабочей поверхностью преобразователя скорости; отсутствует возможность изготовления автоматизированным и печатным способом такой сложной конфигурации поверхности индукционной катушки, следовательно, отсутствует возможность многократного тиражирования ее с высокой точностью и низкой стоимостью.
Известен способ поверки электромагнитных расходомеров (патент RU №2322651, G01F 25/00, 2005 г.), включающий преобразование магнитного поля первичного преобразователя в электрическое напряжение с помощью индукционной катушки, помещаемой в канал расходомера, интегрирование электрического напряжения, полученного на выходных клеммах индукционной катушки, деление в определенном соотношении с помощью делителя и подведение полученного сигнала к измерительному устройству электромагнитного расходомера, свободное пространство в рабочем объеме канала электромагнитного расходомера, предназначенного для измерения расхода, заполняют измеряемой средой, размещенной в секциях контейнера, выполненного из немагнитного и неэлектропроводного материала.
В известном устройстве по патенту №2322651 свободное пространство в рабочем объеме канала электромагнитного расходомера, предназначенного для измерения расхода измеряемой среды, заполняют измеряемой средой, размещенной в секциях контейнера, выполненного из немагнитного и неэлектропроводного материала. Если индукционная катушка представляет собой плоскую печатную плату, помещаемую в канале в плоскости оси канала и линии, соединяющей электроды, то в контейнере предусматривается соответствующая узкая щель, в которую вставляется индукционная катушка. Если индукционная катушка выполнена в виде цилиндрической поверхности и устанавливается в канале по поверхности канала, то наружный диаметр контейнера выполнен меньше внутреннего диаметра индукционной катушки. При градуировке и поверке контейнер вставляется в канал расходомера вместе с индукционной катушкой.
Недостатками известного способа и устройства являются невозможность производить раздельную поверку первичного преобразователя и измерительного устройства электромагнитного расходомера, а также то, что в способе градуировки и поверки не участвует важный элемент конструкции первичного преобразователя - электроды. В устройство для градуировки и поверки также входят такие дополнительные устройства, как устройство для интегрирования и преобразования сигналов с катушки индуктивности, резистивные делители, что усложняет и удорожает процесс градуировки и поверки.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ градуировки и поверки электромагнитных расходомеров (патент RU, №2330246, G01F 25/00, 2008 г.), в котором при градуировке первичных преобразователей расхода переменным резистором Rп устанавливается унифицированное для всех первичных преобразователей одного типоразмера (диаметра условного прохода Ду) значение выходного сигнала, пропорционального величине магнитной индукции.
На измерительных устройствах (электронных блоках) программно устанавливаются одинаковые для всех измерительных преобразователей градуировочные коэффициенты, определенные экспериментально для каждого типоразмера первичного преобразователя расхода (соответствующего диаметра условного прохода Ду).
Способ поверки электромагнитных расходомеров заключается в комплектации расходомера первичным преобразователем расхода и электронным блоком, проведении поверки любым известным способом и определении погрешности в соответствующих точках расхода. При несоответствии по каким-либо причинам погрешности измерения проводится простая замена или первичного преобразователя, или измерительного устройства и проводится поверка (градуировка не проводится) погрешности измерения объема.
Этот способ позволяет производить раздельную поверку первичного преобразователя и измерительного устройства электромагнитного расходомера, но в этом способе градуировки и поверки не участвует важный элемент конструкции первичного преобразователя - электроды. В устройство для градуировки и поверки, как и в предыдущем устройстве входят такие дополнительные устройства, как устройство для интегрирования и преобразования сигналов с катушки индуктивности, резистивные делители, что усложняет и удорожает процесс градуировки и поверки.
Эти недостатки устраняются в предлагаемом изобретении.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей имитационного способа поверки за счет обеспечения раздельной поверки первичных преобразователей и измерительных устройств электромагнитных расходомеров, приближение условий градуировки и поверки к реальным условиям эксплуатации расходомеров, сокращение количества приборов и средств измерений при поверке.
Это достигается тем, что в способе поверки электромагнитных расходомеров, заключающемся в том, что переменным резистором Rп, входящим в состав первичного преобразователя расхода, устанавливают унифицированное, определенное экспериментально для каждого типоразмера первичных преобразователей расхода значение выходного сигнала, пропорциональное величине магнитной индукции, причем выходной сигнал является входным сигналом для измерительного устройства, вводят программным способом в измерительное устройство унифицированные для всех измерительных преобразователей градуировочные коэффициенты, определенные экспериментально, размещают в измерительном канале первичного преобразователя имитатор расхода, преобразуют полученный сигнал первичного преобразователя в электрическое напряжение и подают полученный сигнал к измерительному устройству электромагнитного расходомера, имитатору расхода, заполненному измеряемой жидкостью и снабженному электродами, сообщают возвратно-поступательное движение, при этом электроды имитатора контактируют с электродами первичного преобразователя расхода, с которых снимают сигнал, пропорциональный расходу, полученный сигнал подают на вход измерительного устройства, преобразуют и отображают в виде измеренного объема жидкости.
Имитатор расхода, представляющий собой заполненный измеряемой жидкостью цилиндрический полый контейнер с тонкими стенками из немагнитного и неэлектропроводного материала, по всей длине цилиндрической поверхности которого в месте установки электродов первичного преобразователя расхода выполнены пазы, заполненные пористым токопроводящим составом, предназначенным для обеспечения электрического контакта расположенных в пазах диаметрально-противоположно герметичных электродов имитатора с электродами первичного преобразователя расхода, при этом наружный диаметр имитатора с необходимой точностью соответствует внутреннему диаметру измерительного канала первичного преобразователя.
С помощью предлагаемого способа и устройства моделируются реальные условия поверки, эксплуатации расходомеров, реализуется реальный принцип работы электромагнитных расходомеров (закон электромагнитной индукции).
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено устройство, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ градуировки и поверки электромагнитных расходомеров. На фиг.2 - имитатор расхода. Имитатор представляет собой цилиндрический контейнер 1, выполненный из немагнитного и неэлектропроводного материала, заполненный измеряемой средой. Наружный диаметр имитатора 1 выполнен с определенной точностью и равен внутреннему диаметру канала первичного преобразователя расхода 2. Имитатор 1 имеет герметичные диаметрально-противоположно расположенные электроды 3 (на фиг.2 условно показан один), расположенные на одной линии с электродами Э1 и Э2 первичного преобразователя расхода 2. По всей длине имитатора 1 в области установки электродов 3 выполнены пазы 4, в которые уложен пористый токопроводящий материал.
Способ осуществляют следующим образом.
Имитатор 1 устанавливают в измерительный канал первичного преобразователя расхода 2 таким образом, чтобы осуществлялся электрический контакт электродов 3 имитатора 1 и электродов Э1 и Э2 первичного преобразователя расхода 2.
Для имитации скорости протекания жидкости (имитации расхода) с помощью специального устройства (на чертеже не показано) имитатору 1 придается возвратно-поступательное движение в полости измерительного канала первичного преобразователя расхода 2.
Параллельно обмотке возбуждения устанавливается переменный резистор Rп (фиг.1), входящий в состав первичного преобразователя расхода и позволяющий изменять импульсный ток (и, как следствие, величину магнитной индукции), протекающий по обмоткам возбуждения не меняя общего тока от источника тока.
При градуировке первичных преобразователей расхода переменным резистором Rп устанавливается унифицированное для всех первичных преобразователей одного типоразмера (диаметра условного прохода Ду) значение выходного сигнала, пропорционального величине магнитной индукции.
На измерительных устройствах (электронных блоках) программно устанавливаются одинаковые для всех измерительных преобразователей градуировочные коэффициенты, определенные экспериментально для каждого типоразмера первичного преобразователя расхода (соответствующего диаметра условного прохода Ду).
Величина магнитной индукции магнитного поля первичного преобразователя 2 устанавливается способом, описанным выше, и является одинаковой для всех первичных преобразователей расхода одного типоразмера.
Первичный преобразователь расхода 2 запитывается двухполярным стабилизированным током от измерительного устройства электромагнитного расходомера. В измерительное устройство введены градуировочные коэффициенты, определенные экспериментально и постоянные для всех измерительных устройств с первичными преобразователями одного типоразмера.
При движении имитатора 1 внутри измерительного канала первичного преобразователя 2 в магнитном поле индуктора на электродах 3 имитатора 1 наводится эдс:
e=-B·D·V
где В - магнитная индукция;
D - расстояние между электродами;
V - скорость перемещения имитатора.
Изменяя скорость движения имитатора (имитируя изменение расхода жидкости в расходомерной установке), изменяем величину входного сигнала, пропорционального расходу, подаваемого на измерительное устройство.
Применением имитатора достигается реальная природа сигнала с электродов. Сигнал с электродов подается непосредственно на измерительное устройство без промежуточных устройств (интеграторов, делителей), первичные преобразователи и измерительные устройства взаимозаменяемы.