ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА
ELECTROMAGNETIC LARGE-DIAMETER FLOW METER

Изобретение относится к приборостроению, в частности к электромагнитным расходомерам, предназначенным для измерения расхода электропроводных жидкостей.
Известны электромагнитные расходомеры большого диаметра для электропроводных жидкостей, принцип действия которых основан на законе электромагнитной индукции. Например, широко известен электромагнитный расходомер большого диаметра (от 300 до 1000 мм) общепромышленного назначения [1]. Расходомер имеет трубу из нержавеющей стали с изоляционным покрытием внутренней поверхности, два электрода, герметично введенных внутрь трубы, и индуктора, создающего магнитное поле в рабочей зоне канала трубы. Индуктор состоит из двух бескаркасных седлообразной формы индукционных катушек, расположенных на трубе диаметрально противоположно друг другу, огибая трубу, и магнитопровода, в виде полого цилиндра, который охватывает трубу с бескаркасными катушками. Расходомер может измерять любые электропроводные жидкости, даже жидкие металлы, если температура измеряемой среды не превышает допускаемую, т.е. порядка 150-180°C.
Электромагнитный расходомер [1] широко применяется, в частности, для измерения жидких теплоносителей. Ограничение по температуре измеряемой среды является существенным недостатком расходомера, т.к. рабочая температура большинства жидких металлов, которые используются в атомной промышленности в качестве теплоносителей (натрий, свинец, висмут, литий), имеют температуру выше 150-180°C.
Целью изобретения является расширение верхнего предела допускаемой температуры измеряемой среды до 500°C и повышение точности измерения расхода в трубах большого диаметра.
Эта цель достигается с помощью предлагаемого изобретения. Предлагаемый электромагнитный расходомер большого диаметра состоит из трубы с электродами, магнитопровода, выполненного в виде полого цилиндра и двух бескаркасных катушек. Индукционные катушки возбуждения магнитного поля имеют седлообразную форму и расположены на трубе диаметрально противоположно друг другу. Расходомер отличается от известного [1] тем, что труба не имеет внутреннего электроизоляционного покрытия, а электроды присоединены к наружной поверхности трубы. Каждая бескаркасная катушка имеет вид огибающего трубу эллипса, ось среднего витка которого, расположенная вдоль образующей трубы, равна 0,5-0,6 диаметра канала, а ось среднего витка, расположенная вдоль периметра трубы, равна 1,0-1,2 диаметра канала. Цилиндрический магнитопровод имеет толщину не менее 5 мм.
Жидкие металлы обладают высокой электропроводностью, благодаря чему можно отказаться от необходимости применения изоляционного покрытия канала трубы, которое существенно ограничивает верхний предел температуры измеряемой среды. Труба с электродами обмотана теплоизолирующей и термостойкой бакелитовой лентой, позволяющей удалить бескаркасные индукционные катушки возбуждения магнитного поля от трубы, которая является основным источником радиации тепла на катушку возбуждения.
При этом сами катушки возбуждения намотаны проводом с теплостойкой изоляцией типа ПОЖ, повышающие их теплостойкость.
Эллиптическая форма и указанные геометрические размеры индукционных катушек позволяют обеспечить распределение магнитного поля в канале трубы большого диаметра (от 300 до 1000 мм), обеспечивающее наименьшую чувствительность прибора к нарушению осевой симметрии кинематической структуры потока измеряемой среды.
Таким образом, в рассматриваемой конструкции прибора достигается поставленная цель, т.е. обеспечивается верхний предел допустимой температуры измеряемой среды до 500°C и повышение точности измерения расхода.
На рис.1 приведена схема конструкции предлагаемого электромагнитного расходомера.
Электромагнитный расходомер состоит из трубы 1, выполненной из нержавеющей стали без электроизоляционного покрытия, индуктора, состоящего из магнитопровода 2, выполненного в виде полого цилиндра, толщина которого не менее 5 мм и двух бескаркасных седлообразной формы индукционных катушек 3. К внешней поверхности трубы по линии, перпендикулярной оси канала и линии, соединяющей центры индукционных катушек, приварены два электрода 4. Каждая бескаркасная катушка имеет вид эллипса, огибающего трубу, ось среднего витка которого, расположенная вдоль образующей трубы, равна 0,5-0,6 диаметра канала, а ось среднего витка, расположенная вдоль периметра трубы, равна 1,0-1,2 диаметра канала.
Электромагнитный расходомер жидкого металла работает следующим образом.
К индукционным катушкам, включенным последовательно, подводится переменный электрический ток низкой частоты, в результате которого в канале трубы создается переменное магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости, проходящей через линию, соединяющую электроды и ось трубы. 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. В результате протекания токов в стенку трубы между электродами возникает разность потенциалов, которая служит мерой объемного расхода жидкого металла.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в повышении верхнего предела температуры измеряемой среды до 500°C и повышении точности измерения расхода в трубах большого диаметра (от 300 до 1000 мм).
Источник информации
1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества, справочник. Л.: Машиностроение, 1989, 701 с.