RU122767U1

RU122767U1 - ELECTROMAGNETIC FLOW METER

Info

Publication number: RU122767U1
Application number: RU2012132053/28U
Authority: RU
Inventors: Виктор Карлович Недзвецкий; Владимир Александрович Магала; Андрей Львович Манин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Управляющая компания Холдинга "Теплоком"
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2012-12-10

Abstract

1. Электромагнитный расходомер, содержащий корпус, клеммную коробку, измерительную трубу, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек возбуждения магнитного поля с сердечниками в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода, при этом электрические провода от катушек возбуждения магнитного поля и электродов выведены в клеммную коробку, отличающийся тем, что измерительная труба состоит из пяти участков: среднего, двух промежуточных и двух крайних, при этом средний участок измерительной трубы имеет плоские внутренние поверхности в местах установки сердечников катушек возбуждения магнитного поля и цилиндрические внутренние боковые поверхности, промежуточные участки измерительной трубы расширяются в стороны от ее среднего участка и плавно переходят в крайние участки, имеющие цилиндрическую форму.2. Электромагнитный расходомер по п.1, отличающийся тем, что сердечники катушек возбуждения магнитного поля имеют поперечное сечение прямоугольной формы.3. Электромагнитный расходомер по п.1, отличающийся тем, что сердечники катушек возбуждения магнитного поля имеют сечения Т-образной формы.1. An electromagnetic flowmeter containing a housing, a terminal box, a measuring tube, on the outer surface of which a magnetic system is placed, consisting of two magnetic field excitation coils with cores in the cross section of the measuring tube, two opposite holes are made in diameter, in which two electrodes are installed, with the electric wires from the magnetic field excitation coils and electrodes are brought out into a terminal box, characterized in that the measuring tube consists of five sections: middle, two intermediate and two extreme, while the middle section of the measuring tube has flat inner surfaces at the places where the cores of the excitation coils are installed magnetic field and cylindrical inner lateral surfaces, intermediate sections of the measuring tube expand to the sides from its middle section and smoothly pass into the outer sections having a cylindrical shape. 2. Electromagnetic flowmeter according to claim 1, characterized in that the cores of the magnetic field excitation coils have a rectangular cross-section. Electromagnetic flowmeter according to claim 1, characterized in that the cores of the coils for exciting the magnetic field have T-shaped sections.

Description

Полезная модель относится к области приборостроения, в частности, к тепло- и расходометрии и позволяет измерять расходы электропроводной жидкости и теплоносителя в напорных трубопроводах.The utility model relates to the field of instrumentation, in particular, to heat and flow metering and allows measuring the flow rates of electrically conductive liquid and coolant in pressure pipelines.

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.Known electromagnetic flow transducer comprising a pipe, a magnetic system and electrodes recessed into the wall of the pipe; In order to reduce zero drift, the electrodes are surrounded by magnetic screens, SU 606103.

Это устройство не обеспечивает требуемую точность измерений, поскольку магнитные экраны в недостаточной степени уменьшают магнитную индукцию в зоне электродов и, соответственно, дрейф нуля.This device does not provide the required measurement accuracy, since magnetic screens do not sufficiently reduce the magnetic induction in the area of the electrodes and, accordingly, zero drift.

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 С2.Greater accuracy of measurements is provided by an electromagnetic flow transducer, comprising a housing, a terminal box, a ceramic measuring tube with flanges at its ends, on the outer surface of which is a magnetic system consisting of two magnetic field excitation coils, two counter-holes are made in diameter in the cross section of the measuring tube in diameter in which two electrodes are installed, while the electric wires from the excitation coils and electrodes are displayed in the terminal box, RU 2349880 C2.

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.The ceramic pipe used in this device is a non-conductive and chemically resistant element, however, its mechanical strength is very small due to the fragility of the ceramic, which often leads to damage and failure of the device; in addition, it should be noted that during operation, deposits are deposited on the inner surface of the ceramic pipe in the form of salts contained in the flowing liquid; as a result of this, the flow cross section of the measuring tube is reduced and thereby the measurement error is created.

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.A known electromagnetic flowmeter comprising a housing, a terminal box, a measuring pipe with flanges at its ends, on the outer surface of which is a magnetic system consisting of two magnetic field excitation coils with magnetic cores, two counter-holes are made in diameter in the cross section of the measuring pipe in diameter, of which two electrodes are installed, while the electric wires from the excitation coils and electrodes are brought out into the terminal box; the measuring tube is made of two layers, the outer and inner, the outer layer is made of non-magnetic material, and the inner layer is of a chemically resistant non-conductive polymer material, RU 107859 U1.

Данное техническое решение, принятое в качестве прототипа настоящей полезной модели, обеспечивает повышение прочности измерительной трубы и долговечности устройства в целом, а также уменьшение погрешности измерений в ходе эксплуатации устройства.This technical solution, adopted as a prototype of this utility model, provides an increase in the strength of the measuring tube and the durability of the device as a whole, as well as a reduction in measurement error during operation of the device.

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 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.However, the disadvantage of this flow meter is the dependence of its readings on the flow of fluid in the measuring tube, and therefore it is necessary to use additional elements to stabilize the flow of fluid after passing curved sections of the pipeline, which are flow perturbators. To eliminate turbulence in the flow, a straight section of the pipeline of the required length must be in front of the flowmeter. This limits the possibility of using this device or even makes it impossible to use it in a limited space, or in the case of pipelines with many flow perturbators.

Задачей настоящей полезной модели является создание электромагнитного расходомера, показания которого не зависят от режима течения жидкости в измерительной трубе.The objective of this utility model is to create an electromagnetic flow meter, the readings of which do not depend on the regime of fluid flow in the measuring tube.

Согласно полезной модели в электромагнитном расходомере, содержащем корпус, клеммную коробку, измерительную трубу, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек возбуждения магнитного поля с сердечниками, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода, при этом электрические провода от катушек возбуждения магнитного поля и электродов выведены в клеммную коробку, измерительная труба состоит из пяти участков: среднего, двух промежуточных и двух крайних, при этом средний участок измерительной трубы имеет плоские внутренние поверхности в местах установки сердечников катушек возбуждения магнитного поля и цилиндрические внутренние боковые поверхности, промежуточные участки измерительной трубы расширяются в стороны от ее среднего участка и плавно переходят в крайние участки, имеющие цилиндрическую форму; сердечники катушек возбуждения магнитного поля имеют поперечное сечение прямоугольной или Т-образной формы.According to a utility model, in an electromagnetic flowmeter containing a housing, a terminal box, a measuring tube, on the outer surface of which there is a magnetic system consisting of two magnetic field excitation coils with cores, two counter holes are made in diameter in the cross section of the measuring tube in diameter, in which two electrode, while the electric wires from the magnetic field excitation coils and electrodes are led out into the terminal box, the measuring tube consists of five sections: middle, two intermediate and two extreme, while the middle section of the measuring tube has flat inner surfaces at the places of installation of the cores of the magnetic field excitation coils and cylindrical inner side surfaces, the intermediate sections of the measuring tube expand to the sides of its middle section and smoothly pass to the extreme sections having a cylindrical form; the cores of the magnetic field excitation coils have a rectangular or T-shaped cross section.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».The applicant has not identified any technical solutions identical to the claimed one, which allows us to conclude that the utility model meets the criterion of “Novelty”.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:The essence of the utility model is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - продольный разрез устройства;figure 1 is a longitudinal section of a device;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, вариант с сердечниками катушек возбуждения магнитного поля с сечением прямоугольной формы;figure 2 - section aa in figure 1, a variant with the cores of the magnetic field excitation coils with a rectangular cross-section;

на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1, вариант с сердечниками катушек возбуждения магнитного поля с сечением Т-образной формы;figure 3 is a section aa in figure 1, a variant with the cores of the magnetic field excitation coils with a cross section of a T-shape;

на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1;figure 4 is a section bB in figure 1;

на фиг.5 - разрез В-В на фиг.1.figure 5 - section bb in figure 1.

Электромагнитный расходомер содержит корпус 1, выполненный из пластмассы, неметаллическую клеммную коробку 2 и измерительную трубу, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек 3, 4 возбуждения магнитного поля. Катушки 3, 4 имеют сердечники 5, 6. В поперечном сечении измерительной трубы выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода 7, 8. Электрические провода 9 от катушек 3, 4 возбуждения магнитного поля и электродов 7, 8 выведены в клеммную коробку 2. Измерительная труба включает пять участков: средний участок 10, два промежуточных 11, 12 и два крайних - 13, 14. Средний участок измерительной трубы имеет плоские внутренние поверхности 15 в месте установки сердечников 5, 6 катушек 3, 4 возбуждения магнитного поля и цилиндрические внутренние боковые поверхности 16.The electromagnetic flow meter comprises a housing 1 made of plastic, a non-metallic terminal box 2 and a measuring tube, on the outer surface of which a magnetic system is placed, consisting of two magnetic field excitation coils 3, 4. Coils 3, 4 have cores 5, 6. In the cross section of the measuring tube there are two counter holes, in which two electrodes 7, 8 are installed. Electric wires 9 from the magnetic field excitation coils 3, 4 and electrodes 7, 8 are led out into the terminal box 2 The measuring tube includes five sections: the middle section 10, two intermediate 11, 12 and two extreme 13, 14. The middle section of the measuring pipe has a flat inner surface 15 at the installation of the cores 5, 6 of the magnetic field excitation coils 3, 4 and cylindrical internalShackle surface 16.

Промежуточные участки 11, 12 измерительной трубы расширяются в стороны от ее среднего участка 10 и плавно переходят в крайние участки, соответственно, 13 и 14, которые имеют цилиндрическую форму. Такая форма участков 13, 14 обусловлена необходимостью сопряжения с трубопроводной магистралью.The intermediate sections 11, 12 of the measuring tube expand to the sides of its middle section 10 and smoothly pass into the extreme sections, respectively, 13 and 14, which have a cylindrical shape. This form of sections 13, 14 is due to the need to interface with the pipeline highway.

Сердечники катушек 3, 4 возбуждения магнитного поля могут иметь сечение прямоугольной формы (фиг.1, 2) или Т-образной формы (фиг.3). Плоские катушки 3, 4, сердечники 5, 6 и постоянная высота h канала в области формирования сигнала создают ровное магнитное поле с высоким уровнем индукции, что приводит к значительному уменьшению соотношения шум/сигнал и позволяет соответственно увеличить динамический диапазон измерения расхода.The cores of the magnetic field excitation coils 3, 4 can have a rectangular cross-section (FIGS. 1, 2) or a T-shape (FIG. 3). Flat coils 3, 4, cores 5, 6 and a constant channel height h in the signal generation region create a smooth magnetic field with a high level of induction, which leads to a significant decrease in the noise / signal ratio and allows a corresponding increase in the dynamic range of flow measurement.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

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.The principle of operation of the device is based on the phenomenon of induction of electromotive force (EMF) in a conductor moving in a magnetic field created by coils, which is a measured liquid electrically conductive medium, in particular water.

Устройство монтируется в трубопровод (не показан) и является в этом случае его участком. Вода, протекающая по трубопроводу, протекает также через измерительную трубу расходомера. ЭДС, индуцируемая в движущейся в измерительной трубе воде, пропорциональна скорости и, соответственно, объемному расходу воды. ЭДС воспринимается электродами 7, 8 и поступает на электронный блок 17 преобразования и обработки сигналов. Питание электрических элементов осуществляется от электрической сети.The device is mounted in a pipeline (not shown) and is in this case its section. Water flowing through the pipeline also flows through the measuring tube of the flowmeter. EMF induced in the water moving in the measuring tube is proportional to the speed and, accordingly, the volumetric flow rate of water. EMF is perceived by electrodes 7, 8 and enters the electronic unit 17 conversion and signal processing. Power supply of electric elements is carried out from an electric network.

Длина L участка 10 измерительной трубы составляет от 0,5 до 1,5 от диаметра d₀ участков 13, 14, оптимальное значение L составляет L≈1,25d₀. Расстояние h между плоскими поверхностями 15 составляет от 0,5 до 0,7 от диаметра d₀, оптимальное значение h соответствует минимуму потерь в канале и составляет h≈0,6d₀, длина промежуточных участков L1, на которых осуществляется переход от круглого сечения d₀ к сечению участка 10 измерительной трубы, составляет от 1,0 до 1,5 от диаметра d₀, оптимальное значение L1 составляет L≈1,25d₀.The length L of section 10 of the measuring tube is from 0.5 to 1.5 of the diameter d _{0 of} sections 13, 14, the optimal value of L is L≈1.25 d ₀ . The distance h between the flat surfaces 15 is from 0.5 to 0.7 of the diameter d ₀ , the optimal value of h corresponds to the minimum loss in the channel and is h≈0,6d ₀ , the length of the intermediate sections L1, on which the transition from the circular cross section d ₀ to the cross section of section 10 of the measuring tube, is from 1.0 to 1.5 of the diameter d ₀ , the optimal value of L1 is L≈1.25d ₀ .

В прототипе (круглое сечение канала) уровень сигнала в электромагнитном расходомере определяется из соотношения:In the prototype (circular cross-section of the channel), the signal level in the electromagnetic flowmeter is determined from the ratio:

E=k·Q,E = k

где:Where:

Е - ЭДС на электродах, В;E - EMF on the electrodes, V;

Q - часовой объемный расход воды, м³/час;Q - hourly volumetric flow rate of water, m ³ / hour;

k - коэффициент пропорциональности, представляющий собой зависимость видаk is the coefficient of proportionality, which is a dependence of the form

где:Where:

d - диаметр канала расходомера в плоскости электродов, м;d is the diameter of the flowmeter channel in the plane of the electrodes, m;

r - радиус канала расходомера в плоскости электродов, м;r is the radius of the flowmeter channel in the plane of the electrodes, m;

B - магнитная индукция в области плоскости электродов (принимается близкой к постоянной) в Тл;B - magnetic induction in the region of the plane of the electrodes (taken close to constant) in T;

C(r) - скорость, как функция радиуса, м/с.C (r) - speed, as a function of radius, m / s.

В случае настоящей полезной модели для канала участка 10 измерительной трубы коэффициент пропорциональности k определяется как:In the case of a real utility model for the channel of the measuring pipe section 10, the proportionality coefficient k is defined as

где h - расстояние между плоскими поверхностями 15.where h is the distance between the flat surfaces 15.

После сокращений:After abbreviations:

таким образом, в случае настоящей полезной модели коэффициент k не зависит от режима течения жидкости в измерительной трубе расходометра (числа Рейнольдса).Thus, in the case of the present utility model, the coefficient k does not depend on the regime of fluid flow in the measuring tube of the flowmeter (Reynolds number).

Таким образом, в результате реализации признаков настоящей полезной модели достигается технический результат, состоящий в обеспечении независимости показаний расходомера от характеристик течения жидкости в измерительной трубе.Thus, as a result of the implementation of the features of this utility model, a technical result is achieved consisting in ensuring the independence of the flow meter readings from the characteristics of the fluid flow in the measuring tube.

Claims

1. An electromagnetic flow meter comprising a housing, a terminal box, a measuring tube, on the outer surface of which a magnetic system is placed, consisting of two magnetic field excitation coils with cores in the cross section of the measuring tube, two counter holes are made in diameter, in which two electrodes are mounted, this electrical wires from the field coils of the magnetic field and the electrodes are displayed in the terminal box, characterized in that the measuring tube consists of five sections: middle, two intermediate and two extreme, while the middle section of the measuring tube has flat inner surfaces at the installation sites of the cores of the magnetic field excitation coils and cylindrical inner side surfaces, the intermediate sections of the measuring tube expand to the sides of its middle section and smoothly pass into the extreme sections having a cylindrical shape .

2. The electromagnetic flow meter according to claim 1, characterized in that the cores of the magnetic field excitation coils have a rectangular cross-section.

3. The electromagnetic flow meter according to claim 1, characterized in that the cores of the magnetic field excitation coils have T-shaped sections.