ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР

Полезная модель относится к области приборостроения, в частности, к тепло- и расходометрии и позволяет измерять расходы электропроводной жидкости и теплоносителя в напорных трубопроводах, преимущественно в квартирах или иных других личных или служебных помещениях.
Известен электромагнитный преобразователь расхода, содержащий трубу, магнитную систему и утопленные в стенку трубы электроды; с целью уменьшения дрейфа нуля, электроды окружены магнитными экранами, SU 606103, опубл. 05.05.1978.
Это устройство не обеспечивает требуемую точность измерений, поскольку магнитные экраны в недостаточной степени уменьшают магнитную индукцию в зоне электродов и, соответственно, дрейф нуля.
Большую точность измерений обеспечивает электромагнитный преобразователь расхода, содержащий корпус, клеммную коробку, керамическую измерительную трубу с фланцами по ее концам, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек возбуждения магнитного поля, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода, при этом электрические провода от катушек возбуждения и электродов выведены в клеммную коробку, RU 2349880 C2, опубл. 20.03.2009.
Использованная в данном устройстве керамическая труба является неэлектропроводным и химически стойким элементом, однако ее механическая прочность весьма невелика из-за хрупкости керамики, что часто приводит к ее повреждению и выходу устройства из строя; кроме того, следует отметить, что в процессе эксплуатации на внутренней поверхности керамической трубы откладываются осадки в виде солей, содержащихся в протекающей жидкости; в результате этого уменьшается проходное сечение измерительной трубы и тем самым создается погрешность в измерениях.
Известен электромагнитный расходомер, содержащий корпус, клеммную коробку, измерительную трубу с фланцами на ее концах, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек возбуждения магнитного поля с магнитными сердечниками, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода, при этом электрические провода от катушек возбуждения и электродов выведены в клеммную коробку; измерительная труба выполнена из двух слоев, наружного и внутреннего, наружный слой выполнен из немагнитного материала, а внутренний слой - из химически стойкого неэлектропроводного полимерного материала, RU 107859 U1, опубл. 27.08.2011.
Данное техническое решение обеспечивает повышение прочности измерительной трубы и долговечности устройства в целом, а также уменьшение погрешности измерений в ходе эксплуатации устройства.
Однако недостатком этого расходомера является зависимость его показаний от режима течения жидкости в измерительной трубе, в связи с чем необходимо использование дополнительных элементов для стабилизации режима течения жидкости после прохождения криволинейных участков трубопровода, являющихся возмутителями потока. Для выравнивания (устранения турбулентности) потока перед расходомером должен находиться прямой отрезок трубопровода необходимой длины. Это ограничивает возможность применения данного устройства или даже делает невозможным его использование в ограниченном пространстве, или в случае трубопроводов с множеством возмутителей потока.
Известен электромагнитный расходомер, содержащий корпус, измерительную трубу, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек возбуждения магнитного поля с сердечниками, размещенная в трубчатом магнитопроводе, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода, RU 2504736 C1, опубл. 20.01.2014.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Недостатком прототипа является отсутствие защиты от несанкционированного вмешательства в метрологические параметры расходомера посредством постороннего магнитного воздействия. Как известно, установка постоянного магнита на корпус расходомера является самым доступным и наиболее распространенным видом вмешательства.
Задачей настоящей полезной модели является исключение или сведение к минимуму возможности вмешательства в метрологические параметры расходомера посредством воздействия магнитным полем.
Согласно полезной модели в электромагнитном расходомере, содержащем корпус, измерительную трубу, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек возбуждения магнитного поля с сердечниками, размещенная в трубчатом магнитопроводе, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода, в корпусе эквидистантно относительно трубчатого магнитопровода укреплен трубчатый экран, выполненный из ферромагнитного материала; трубчатый экран может быть выполнен многослойным.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 - продольный разрез устройства;
на фиг. 2 - разрез Α-A на фиг. 1.
Электромагнитный расходомер содержит корпус 1, выполненный из пластмассы, и измерительную трубу 2, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек 3, 4 возбуждения магнитного поля. Катушки 3, 4 имеют сердечники 5, 6, соответственно. Магнитная система размещена в трубчатом магнитопроводе 7. В поперечном сечении измерительной трубы 2 по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода 8 и 9. В корпусе 1 эквидистантно относительно трубчатого магнитопровода 7 укреплен трубчатый экран 10, выполненный из ферромагнитного материала, в частности, «черной» стали, толщина 1 мм. Трубчатый экран 10 может быть многослойным. Воздушный зазор между наружной поверхностью магнитопровода 7 и внутренней поверхностью экрана 10 составляет не менее 3 мм. Ширина экрана 10 должна быть на 20-50% больше ширины магнитопровода 7.
Устройство работает следующим образом.
Принцип действия устройства основан на явлении индуцирования электродвижущей силы (ЭДС) в движущемся в магнитном поле, создаваемом катушками, проводнике, которым является измеряемая жидкая электропроводящая среда, в частности, вода. Электромагнитный расходомер имеет внешнее электропитание.
Устройство монтируется в трубопровод (не показан) и является в этом случае его участком. Вода, протекающая по трубопроводу, протекает также через измерительную трубу 2 расходомера. ЭДС, индуцируемая в движущейся в измерительной трубе 2 воде, пропорциональна скорости и, соответственно, объемному расходу воды. ЭДС воспринимается электродами 8, 9 и поступает на электронный блок преобразования и обработки сигналов (на чертежах) не показан.
В случае попытки несанкционированного вмешательства в показания расходомера путем установки постоянного магнита трубчатый экран 10 экранирует поле, создаваемое постоянным магнитом и, практически, исключает его воздействие на метрологические параметры электромагнитного расходомера.
В конкретном примере был испытан заявленный электромагнитный расходомер, диаметр условного прохода - 15 мм.
Источник внешнего постоянного магнитного поля - два дисковых постоянных магнита Д37×5А из сплава Nd-Fe-B и диск из черной стали диаметром 37 мм, толщиной 2 мм. Суммарная магнитная индукция составила ≥300 мТл.
Результаты испытаний приведены в таблице 1.
Таким образом, проведенные испытания (в сопоставлении с прототипом) подтвердили достижение технического результата, состоящего в предотвращении воздействия внешнего вмешательства с использованием постоянного магнитного поля на метрологические параметры электромагнитного расходомера.