ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР

Полезная модель относится к приборостроению в области измерения расхода электропроводных жидкостей электромагнитным способом при высоких давлениях и повышенной абразивной способности жидкости и может быть использована для закачки цементного раствора в скважину.
Известен электромагнитный расходомер (патент РФ на полезную модель №83836, опубл. 20.06.2009, бюл. №17), содержащий помещенный в кожух корпус в виде отрезка трубопровода из немагнитного материала с фланцами на концах, внутренняя поверхность которого футерована электроизоляционным материалом, причем часть футеровки выведена на фланцы, индуктор, обеспечивающий в измерительном канале магнитное поле, электроды, установленные в стенке отрезка трубопровода. На внешней стороне каждого фланца выполнена кольцевая канавка для размещения в ней металлического уплотнительного кольца, а также кольцевая расточка, заполненная футеровкой. Кожух выполнен в виде двух соединенных друг с другом продольных половин и расположен между двумя фланцами.
Недостатком описанной конструкции расходомера является длительное время установки прибора в линию, вследствие сложной системы крепления.
Кроме того, известна конструкция электромагнитного расходомера (патент РФ на изобретение №2694804, опубл. 16.07.2019 бюл. №20), состоящий из немагнитного металлического корпуса, к которому, при помощи конической резьбы, присоединены переходные элементы, магнитной системы, размещенной поверх корпуса, измерительных электродов, футеровки, выполненной в виде трубы, армированной перфорированным металлическим листом, удерживаемой в корпусе центрирующими кольцами, выполненными резьбовыми. Измерительные электроды расположены в поперечном сечении корпуса диаметрально противоположно и имеют вид продольных пластин. Корпус выполнен цилиндрическим, переходные элементы оснащены быстроразъемными соединениями. Футеровка выполнена из изоляционного полимерного материала.
Недостатком электромагнитного расходомера, выбранного в качестве прототипа, является низкая точность измерения объемного расхода жидкости находящейся при высоком давлении.
Технической задачей полезной модели является повышение точности измерения объемного расхода жидкости, находящейся под давлением до 70 МПа.
Технический результат достигается тем, что электромагнитный расходомер содержит немагнитный металлический корпус, к которому при помощи конической резьбы присоединены переходные элементы, измерительные электроды, футеровку, выполненную в виде трубы армированной перфорированным металлическим листом, удерживаемой в корпусе центрирующими кольцами, и магнитную систему, при этом магнитная система содержит катушку обратной связи, закрепленную на защитном кожухе расходомера, в котором установлена электронная плата расходомера, которая по сигналу катушки обратной связи изменяет ток в катушках возбуждения таким образом, чтобы магнитный поток был стабильным и не менялся от внешних факторов.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен расходомер электромагнитный, вид сбоку в разрезе; на фиг. 2 - корпус расходомера с магнитной системой со скрытым защитным кожухом.
Электромагнитный расходомер состоит из металлического немагнитного корпуса 1, переходников с конической резьбой 2, магнитной системы состоящей из больших катушек возбуждения 3, малых катушек возбуждения 4 закрепленных поверх корпуса 1 и катушки обратной связи 5, закрепленной на внутренней поверхности защитного кожуха 6, измерительных электродов 7 и футеровки. Футеровка выполнена в виде трубы из пластического материала 8, армированной металлической немагнитной перфорированной трубой 9, удерживаемой в корпусе 1 расходомера центрирующими резьбовыми кольцами 10.
Электромагнитный расходомер изготавливается следующим образом. В корпус 1 расходомера с одного конца вставляется арматура в виде трубы 9 из свернутого в цилиндр металлического немагнитного перфорированного листа, края которого сварены, и фиксируется в нем центрирующими кольцами 10 закручиваемые в корпус 1 по резьбе. Внутрь корпуса 1 устанавливается технологическая оснастка в виде цилиндра, диаметр которой определяет внутренний проходной диаметр расходомера. Через технологическое отверстие в корпусе 1 заливается пластический материал 8 футеровки, например полиуретан. После полимеризации, технологическая оснастка извлекается, устанавливаются измерительные электроды 7, на корпусе закрепляются большие катушки возбуждения 3 и малые катушки возбуждения 4. С обоих концов корпуса 1 вкручиваются переходники 2, на других концах которых установлены быстроразъемные соединения, предназначенные для подключения к трубопроводу. На корпус 1 надевается защитный кожух 6 с закрепленной на внутренней поверхности катушкой обратной связи 5 и прикрепляется к нему с помощью фланцевого соединения через резиновый уплотнитель. На посадочное место защитного кожуха 6 устанавливается электронная плата, и закрывается крышкой.
Электромагнитный расходомер работает следующим образом. Подключение электромагнитного расходомера к трубопроводу производится через переходники 2, вкрученные одним концом в корпус 1. На других концах переходников могут быть установлены быстроразъемные соединения для быстрого монтажа и демонтажа расходомера на трубопроводе. На корпусе 1 закреплены диаметрально расположенные двойные катушки, каждая из которых состоит из большой катушки возбуждения 3 и соединенной последовательно с ней малой катушки возбуждения 4. В стенках корпуса 1 установлены диаметрально расположенные измерительные электроды 7, которые располагаются в плоскости перпендикулярной плоскости больших катушек возбуждения 3. Измерительные электроды 7 могут иметь вид продольно расположенных пластин для усреднения электрического сигнала, снимаемого с них. Большие катушки возбуждения 3, малые катушки возбуждения 4 и измерительные электроды 7 закрываются защитным кожухом 6, присоединяемым к корпусу 1 через фланцевые соединения. На внутренней поверхности защитного кожуха 6 закреплена катушка обратной связи 5, расположенная над большой катушкой возбуждения 3 и малой катушкой возбуждения 4. На защитном кожухе предусмотрено посадочное место для установки электронной платы расходомера.
Принцип действия расходомера основан на законе электромагнитной индукции, в соответствии с которым в электропроводной жидкости, пересекающей магнитное поле, формируемое в расходомере диаметрально расположенными двойными катушками, состоящими из большой катушки возбуждения 3 и малой катушки возбуждения 4 включенными последовательно, индуцируется электродвижущая сила, пропорциональная скорости движения жидкости. Для стабилизации значения магнитного потока используется катушка обратной связи 5, сигнал с которой, пропорциональный магнитному потоку, подается на электронную плату. Электронная плата по сигналу с катушки обратной связи 5 регулирует ток в последовательно соединенных больших катушках возбуждения 3 и малых катушках возбуждения 4 таким образом, чтобы магнитный поток был стабильным и не менялся от внешних факторов, например температуры корпуса 1, в материале которого формируются вихревые токи, влияющие на магнитный поток расходомера. Электродвижущая сила снимается с измерительных электродов 7, контактирующих с жидкостью и закрепленных в стенках корпуса 1 расходомера. Сигнал с измерительных электродов 7 подается в электронную плату, где усиливается и обрабатывается для вычисления объемного расхода и объема.
Положительный результат достигается тем, что магнитная система расходомера состоит из диаметрально расположенных двойных катушек, состоящих из большой катушки возбуждения и малой катушки возбуждения, закрепленных поверх корпуса и катушки обратной связи закрепленной на внутренней поверхности защитного кожуха, при этом электронная плата расходомера, по сигналу катушки обратной связи, изменяя ток в катушках возбуждения, формирует стабильное магнитное поле во внутренней полости расходомера, что повышает точность измерения расхода.