1   2   3
Ім'я файлу: диплом_плетнев_бак_2020.pdf
Розширення: pdf
Розмір: 2780кб.
Дата: 25.01.2023
скачати

Міністерство освіти і науки України
Харківський національний автомобільно-дорожній університет
Механічний факультет
Кафедра Метрології та безпеки життєдіяльності
Дипломна робота бакалавра
Аналіз напрямків поліпшення метрологічних характеристик електромагнітних витратомірів
Завідувач кафедри, д-р техн. наук, проф. О . В. Полярус
Нормоконтролер, канд. техн. наук, доцент
І. В. Грайворонська
Керівник, канд. техн. наук, доцент О. С. Букрєєва
Студент гр. ММ-41 О. І. Плетньов
Харків − 2020

Форма № Н-9.01
ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ
УНІВЕРСИТЕТ
Факультет Механічний
Кафедра: Метрології та безпеки життєдіяльності
Освітньо-кваліфікаційний рівень: бакалавр
Галузь знань: 15 «Автоматизація та приладобудування»
Спеціальність: 152 «Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка»
ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри
Метрології та БЖД
__________ О. В. Полярус
« » ____________ 2020 р
З А В Д А Н Н Я
НА ДИПЛОМНУ РОБОТУ СТУДЕНТУ
Плетньову Олександру Ігоровичу
1. Тема роботи: «Аналіз напрямків поліпшення метрологічних характеристик електромагнітних витратомірів»
Керівник роботи Букрєєва Ольга Сергіївна, к.т.н., доцент. затверджені наказом вищого навчального закладу від «__» ________ 2020 року
№ __
2. Строк подання студентом роботи 15 травня 2020 р.
3. Вихідні дані до роботи: звіт з переддипломної практики
4. Перелік питань, які потрібно розробити: 1 Огляд нормативних основ виробництва та експлуатації електромагнітних витратомірів. 2 Особливості електромагнітних витратомірів. 3 Визначення напрямків поліпшення метрологічних характеристик електромагнітних витратомірів. 4 Висновки.
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень):
1. Титульний лист. 2. Мета і постановка задач дослідження. 3. Конструкція електромагнітних витратомірів. 4. Електромагнітний витратомір зі зменшенням розсіювання магнітної енергії. 5. Структурна схема електромагнітного витратоміра при змінному рівні заповнення каналу трубопроводу. 6.
Структурна схема електромагнітного витратоміра, що виключає ураження електричним струмом. 7. Структурна схема електромагнітного витратоміра з комутаційним пристроєм. 8. Структурна схема електромагнітного витратоміра, що виключає адитивну похибку. 9. Висновки.

6. Консультанти розділів проекту (роботи)
Розділ
Прізвище, ініціали та посада консультанта
Підпис, дата завдання видав завдання прийняв
7. Дата видачі завдання 5 лютого 2019 р.
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№ з/п
Назва етапів дипломного проекту (роботи)
Строк виконання етапів проекту
(роботи)
Примітка
1
Огляд нормативних основ виробництва та експлуатації електромагнітних витратомірів
26.02.2020 2
Конструкція та принцип дії електромагнітних витратомірів
19.03.2020 3
Аналіз напрямків поліпшення метрологічних характеристик електромагнітних витратомірів
16.04.2020 4
Формування висновків по роботі.
Оформлення дипломної роботи
07.05.2020 5
Підготовка презентації та доповіді
21.05.2020
Студент ___________ ____Плетньов О. І.______
( підпис ) (прізвище та ініціали)
Керівник проекту (роботи) _____________ ___Букрєєва О. С._____
( підпис ) (прізвище та ініціали)

РЕФЕРАТ
Пояснювальна записка до дипломної роботи: 67 с., 14 рис., 1 додаток, 12 джерел.
ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ ВИТРАТОМІР, ЗАКРИТИЙ ТРУБОПРОВІД,
МАГНІТНА
ІНДУКЦІЯ,
МЕТРОЛОГІЧНІ
ХАРАКТЕРИСТИКИ,
СТРУМОПРОВІДНА РІДИНА
Об’єктом роботи є метрологічні характеристики електромагнітних витратомірів.
Мета роботи – аналіз напрямків їх поліпшення для підвищення точності та єдності вимірювань.
Електромагнітні витратоміри можна використовувати у всіх випадках, коли необхідно визначити кількість речовини, що проводить струм.
Встановлено нормативно-правові основи їх виробництва та експлуатації, а також визначено обов’язкові вимоги до цих витратомірів. Розглянуто їх конструктивні особливості.
Визначено такі напрямки поліпшення метрологічних характеристик електромагнітних витратомірів: зменшення розсіювання магнітної енергії, більш точне вимірювання витрати рідин зі складною кінематичною структурою потоку за допомогою комутаційного пристрою, вимірювання витрати при змінному рівні заповнення каналу трубопроводу, зниження матеріаломісткості, виключення ураження електричним струмом, виключення адитивної похибки.
Встановленні напрямки та запропоновані схеми можуть бути корисними для розробників та виробників електромагнітних витратомірів.

ЗМІСТ
Вступ…………………………………………………………………………….
5 1 Нормативно-правові основи виробництва та експлуатації електромагнітних витратомірів ……………………………………………….
6 1.1 Аналіз вимог законодавства………………………………………………..
6 1.2 Огляд чинних нормативних документів….………………….…………… 10 2 Особливості електромагнітних витратомірів ….……………………….......
13 2.1 Класифікація витратомірів…………...………………………………......... 13 2.2 Конструкція та принцип дії електромагнітних витратомірів…….….......
14 2.2.1 Витратоміри з електромагнітним перетворювачем витрати…………..
15 2.2.2 Витратомір з електромагнітними перетворювачами швидкості потоку……………………………………………………………………………
20 2.3 Метрологічні характеристики та галузь використання електромагнітних витратомірів……………………….…..……………….......
23 3 Визначення напрямків поліпшення метрологічних характеристик електромагнітних витратомірів ….…………….…………...…………………
27 3.1 Зменшення розсіювання магнітної енергії……………………………….. 27 3.2 Витрата зі складною кінематичною структурою потоку……………....... 29 3.3 Вимірювання витрати при змінному рівні заповнення каналу трубопроводу……………………………………………………………………
33 3.4 Зниження матеріаломісткості, виключення ураження електричним струмом………………………………………………………………………….
39 3.5 Комутаційний пристрій……………………………………………………. 41 3.6 Виключення адитивної похибки………………………………………….. 43
Висновки……………………………………………………………………....... 48
Перелік посилань……………………...……………………………………….. 49
Додаток А Ілюстративний матеріал до дипломної роботи………………….. 51

5
ВСТУП
Витратоміри застосовуються у всіх випадках, коли необхідно визначити кількість речовини в однофазних потоках рідини (нафти, води тощо) чи газу або сипкої речовини. Оскільки система вимірювання витрати зазвичай показує миттєве значення витрати, то для визначення кількості рідини, що пройшла трубопроводом за певний проміжок часу, необхідно, витратомір об'єднати з лічильником. Таким чином, загальний об'єм речовини, що пройшов через витратомір, визначається
інтегруванням по часу миттєвих значень витрати у послідовні моменти.
Електромагнітний метод вимірювання витрати більш ніж за 60 років добре зарекомендував себе в багатьох областях застосування. Цей метод можна використовувати для всіх рідин, що проводять струм: води, кислот, лугів, пульпи і багатьох інших. Типові області застосування – вимір рідин, заповнення, дозування
і точне вимірювання у комерційному обліку. Електромагнітні витратоміри можуть вимірювати рідини з мінімальною електропровідністю. Серед галузей промисловості, що використовують даний принцип вимірювання, можна виділити водопостачання і водовідведення, хімічну, фармацевтичну, целюлозно-паперову та харчову. У зв’язку з цим, вимірювання електромагнітними витратомірами потребує підвищеної точності.
Тому об’єктом роботи є метрологічні характеристики електромагнітних витратомірів, а метою – розробка напрямків їх поліпшення для підвищення точності та єдності вимірювань. Для досягнення цієї мети були поставлені та послідовно розв’язані такі завдання:
− огляд електромагнітних витратомірів, їх класифікації та експлуатаційних особливостей;
− огляд нормативно-правових основ регулювання виробництва й експлуатації електромагнітних витратомірів та чинних нормативних документів;
− визначення напрямків поліпшення метрологічних характеристик електромагнітних витратомірів.

6 1 НОРМАТИВНО-ПРАВОВІ ОСНОВИ РЕГУЛЮВАННЯ ВИРОБНИЦТВА ТА
ЕКСПЛУАТАЦІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ВИТРАТОМІРІВ
1.1 Аналіз вимог законодавства
Первинним документом у галузі виробництва, експлуатації, повірки та калібрування ЗВТ є закон України «Про метрологію та метрологічну діяльність», вимоги якого обов'язково стосуються законодавчо регульованої сфери. Сферою законодавчо регульованої метрології є визначені цим Законом види діяльності, щодо яких з метою забезпечення єдності вимірювань та простежуваності здійснюється державне регулювання стосовно вимірювань, одиниць вимірювання та ЗВТ [1].
У сфері законодавчо регульованої метрології застосовуються ЗВТ, які відповідають вимогам щодо точності, регламентованим для таких засобів, у встановлених умовах їх експлуатації. Законодавчо регульовані ЗВТ дозволяється застосовувати, випускати з виробництва, ремонту та в продаж і видавати напрокат лише за умови їх відповідності цьому закону та іншим нормативно-правовим актам, що містять вимоги до таких ЗВТ. До них відносяться також й електромагнітні витратоміри, які застосовують у таких галузях [1]:
− забезпечення захисту життя та охорони здоров’я громадян;
− контроль стану навколишнього природного середовища;
− контроль безпеки умов праці;
− контроль безпеки дорожнього руху та технічного стану транспортних засобів;
− торговельно-комерційні операції та розрахунки між покупцем
(споживачем) і продавцем (постачальником, виробником, виконавцем), у тому числі під час надання транспортних, побутових, комунальних, телекомунікаційних послуг, послуг поштового зв’язку, постачання та/або споживання енергетичних і матеріальних ресурсів (електричної і теплової енергії, газу, води, нафтопродуктів тощо).

7
Постанова Кабінету Міністрів України «Про затвердження Технічного регламенту засобів вимірювальної техніки» встановлює суттєві вимоги до ЗВТ та стосується лічильників води, лічильників газу та пристроїв перетворення об’єму, лічильників активної електричної енергії, теплолічильників, вимірювальних систем для безперервного і динамічного вимірювання кількості рідин, крім води, автоматичних зважувальних приладів, таксометрів, матеріальних мір, приладів для вимірювання розмірів та аналізаторів вихлопних газів [2]. Таким чином, цей технічний регламент може стосуватися й електромагнітних витратомірів, якщо такий принцип дії має відповідний лічильник речовини, що проводить електричний струм.
До суттєвих вимог відносяться допустимі похибки, кліматичні умови навколишнього середовища, зовнішні механічні, електромагнітні та інші впливові умови, основні правила для випробувань і визначення похибок, вологість навколишнього середовища, відтворюваність, повторюваність, поріг реагування та чутливості, довговічність, надійність, придатність, захист від несанкціонованого втручання, інформація, нанесена на засіб вимірювальної техніки або така, яка його супроводжує, показання, подальша обробка даних з метою проведення торговельної операції, оцінка відповідності [2].
Крім того, цей технічний регламент встановлює особливі умови до лічильників води. За умови, якщо вони електромагнітні, ці вимоги необхідно враховувати у дипломній роботі. А саме [2]:
Виробник визначає нормовані робочі умови лічильника води, зокрема:
1) діапазон вимірювання витрати води: Q
3
/Q
1
≥ 40; Q
2
/Q
1
= 1,6; Q
4
/Q
3
= 1,25;
2) діапазон температури води: від 0,1 °C до 30 °C; від 30 °C до 90 °C; лічильник води може бути такої конструкції, яка забезпечує роботу в обох діапазонах;
3) відносний діапазон тиску води – від 0,3 бара до 10 бар для Q
3
;
4) для джерела живлення: номінальне значення напруги змінного струму та/або граничні значення напруги живлення постійного струму.

8
Максимально допустима похибка (за модулем) для значень об’єму під час вимірювання витрат води від перехідної (Q
2
) (включно) і перевантажувальної (Q
4
) становить: 2 % - для води за температури менше 30 °C; 3 % - для води за температури більше 30 °C.
Максимально допустима похибка (за модулем) для значень об’єму, вимірювання витрат води від мінімальної (Q
1
) до перехідної (Q
2
) (включно) становить 5 % за будь-якої температури води.
Максимально допустима похибка лічильника води не повинна систематично надавати перевагу будь-якій стороні.
Наслідки впливу електромагнітних завад на лічильник води повинні бути такими: зміна результату вимірювання не перевищує значення критичної зміни, або зареєстрований результат вимірювання не може інтерпретуватися як достовірний результат, наприклад, миттєва зміна не може інтерпретуватися, запам’ятовуватися або передаватися як результат вимірювання.
Після припинення дії електромагнітних завад лічильник води повинен:
− відновлювати свою роботу з похибкою не більше максимально допустимої похибки (за модулем);
− зберігати всі вимірювальні функції;
− забезпечувати відновлення всієї вимірювальної інформації, наявної безпосередньо перед впливом завади.
Значення критичної зміни дорівнює найменшому з двох таких значень:
− значенню, що відповідає добутку половини значення максимально допустимої похибки у верхній ділянці на виміряний об’єм;
− значенню, що відповідає добутку значення максимально допустимої похибки на отримане за одну хвилину за номінальної витрати значення об’єму.
Після проведення випробування на довговічність з урахуванням періоду часу, визначеного виробником, лічильник води повинен відповідати таким критеріям:
1) відхилення результату вимірювань після випробування на довговічність відносно первинного результату вимірювань не повинно перевищувати:

9 3 % виміряного об’єму між Q
1
(включно) і Q
2
(виключно);
1,5 % виміряного об’єму між Q
2
(включно) і Q
4
(включно);
2) похибка зареєстрованого значення об’єму після випробування на довговічність не повинна виходити за межі:
± 6 % виміряного об’єму між Q
1
(включно) і Q
2
(виключно);
± 2,5 % виміряного об’єму між Q
2
(включно) і Q
4
(включно) – для лічильників води, призначених для вимірювання кількості води з температурою від 0,1 °C до
30 °C;
± 3,5 % виміряного об’єму між Q
2
(включно) і Q
4
(включно) - для лічильників води, призначених для вимірювання кількості води з температурою від 30 °C до
90 °C.
Лічильник води повинен функціонувати під час встановлення в будь-якому положенні, якщо на маркуванні чітко не зазначено інше.
Виробник повинен зазначати, чи дозволяє конструкція лічильника води вимірювати зворотний потік. У цьому випадку об’єм такого потоку повинен відніматися від накопиченого об’єму або реєструватися окремо. Така ж максимально допустима похибка застосовується як до прямого, так і до зворотного потоку. Лічильники води, в яких не передбачено вимірювання зворотного потоку, повинні запобігати зворотному потоку або витримувати випадковий зворотний потік без будь-яких пошкоджень чи змін метрологічних характеристик.
Об’єм, що вимірюється, повинен відображатися в кубічних метрах.
Суб’єкт господарювання, що надає комунальні послуги, або уповноважена особа, яка має право встановлювати лічильник води, гарантує визначення додаткових вимог з метою забезпечення придатності лічильника для точних вимірювань споживання води, передбаченого або прогнозованого.
Виробник може вибрати такі процедури оцінки відповідності (та їх комбінації): B + F або B + D або H1.
Постанова Кабінету Міністрів України «Про затвердження Технічного регламенту законодавчо регульованих засобів вимірювальної техніки» встановлює вимоги, яким повинні відповідати ЗВТ, які призначені для застосування у сфері

10 законодавчо регульованої метрології, коли вони надаються на ринку та/або вводяться в експлуатацію для виконання завдань, пов’язаних з вимірюваннями [3].
Згідно з ним, ЗВТ повинні відповідати суттєвим вимогам, установленим цим технічним регламентом та у відповідних національних стандартах та технічних специфікаціях для певних ЗВТ. Ці суттєві вимоги – це загальні вимоги, допустимі похибки, кліматичні умови навколишнього середовища, зовнішні електромагнітні умови, зовнішні механічні умови, інші впливові величини (коливання напруги, коливання частоти напруги живлення, частотні електромагнітні поля джерела живлення, будь-яка інша величина, яка може вплинути значною мірою на точність
ЗВТ), основні правила для випробувань і визначення похибок, вологість навколишнього середовища, повторюваність, відтворюваність, поріг реагування і чутливість, довговічність, надійність, придатність, захист від несанкціонованого втручання, інформація, нанесена на засоби вимірювальної техніки або така, що його супроводжує, показання, подальша обробка даних з метою проведення торговельної операції, оцінка відповідності.
ЗВТ можуть бути надані на ринку та/або введені в експлуатацію тільки у разі, коли вони відповідають вимогам цього технічного регламенту.
1.2 Огляд чинних нормативних документів
Щодо електромагнітних витратомірів, які безпосередньо їх стосуються, в
Україні у даний час чинним є 5 гармонізованих національних нормативних документів.
Першим та найзагальнішим нормативним документом щодо електромагнітних витратомірів є словник термінів [4]. Цей стандарт установлює основні і загальні терміни щодо вимірювання витрати та кількості плинного середовища в закритих трубопроводах, такі як: загальні терміни в механіці рідини, невизначеності, загальні терміни, що стосуються пристроїв, прилади для диференційного тиску, вимірювання критичної витрати, методи за швидкістю та площею, трасувальні методи, електромагнітні методи, зважувальні та об'ємні

11 методи, методи нестабільності, методи змінної області, ультразвукові методи, лічильники та інші. Стосовно електромагнітних витратомірів цей стандарт встановлює такі визначення: електромагнітний витратомір, первинний пристрій
(електромагнітного витратоміра), вторинний пристрій (електромагнітного витратоміра), вимірювальна труба (електромагнітного витратоміра), вимірювальні електроди, магнітне поле, сигнал електрода, сигнал потоку, квадратурна напруга, синфазна напруга, опорний сигнал.
ДСТУ 7266:2012 встановлює загальні технічні вимоги до електромагнітних, швидкісних та вихрових витратомірів [5].
Інший стандарт [6] рекомендує методи випробувань для оцінки ефективності електромагнітних витратомірів для рідин, що протікають в закритих каналах. Він визначає єдину процедуру перевірки робочих характеристик, коли витратомір піддається певним впливовим величинам, і методи представлення результатів вимірювань робочих характеристик. Цей стандарт застосовується тільки до промислово встановлених на трубі електромагнітних витратомірів. У ньому встановлені вимоги щодо загальної процедури тестування (загальні вимоги, встановлення труб, електромонтаж, тестова рідина, захоплення повітря, діапазон провідності, умови випробувань навколишнього середовища, стандартні еталонні умови навколишнього середовища, допустимий діапазон умов навколишнього середовища для тестових вимірювань, стандартні умови навколишнього середовища для контрольних вимірювань, номінальні умови калібрування під час випробувань, контрольні значення, допуски, стандартні умови для з’єднувального кабелю, вихідний сигнал, перевірка нуля, калібрування витратомірів), оцінювання впливу впливової величини (загальні положення, внутрішній вплив, температура рідини, провідність рідини, розподіл швидкостей, тиск рідини, зовнішній вплив, аберація електроживлення, електричні завади, вплив напруги, механічна вібрація та удар), тестування для оцінювання впливу інших впливових величин (магнітний вплив, вихідний опір навантаження, довгостроковий дрейф, блукаючі струми всередині рідини, радіоперешкоди).

12
Ще один стандарт [7] описує принцип і основні конструктивні особливості промислових електромагнітних витратомірів для вимірювання витрати провідної рідини в заповненому закритому трубопроводі. Він охоплює їх теоретичні вимоги
(загальні положення, основні рівняння), конструкцію та принцип роботи (загальні положення, первинні пристрої, вторинні пристрої, вихід системи, вплив провідності рідини, ефект числа Рейнольдса, ефект профілю швидкості), проектування та практику монтажу (первинні пристрої, розмір, макет, вплив компонування на розподіл швидкостей, положення електрода, забезпечення нульової перевірки, багатофазний потік через первинний пристрій, утримані тверді речовини, всмоктувані гази, фаза прослизання, підключення трубопроводів, регулювання трубопроводів, з’єднувальні частини, електрична установка, очищення та обслуговування первинного пристрою, вторинні пристрої, розташування, електрична установка), маркування обладнання (первинний пристрій, вторинний пристрій, обов'язкові дані, необов'язкові дані), умови калібрування та випробування (вологе калібрування, номінальні умови калібрування, інтерпретація результатів, випробування під тиском), аналіз невизначеності (загальний, визначення помилки, визначення стандартного відхилення, оцінювання невизначеності, розрахунок похибки вимірювання швидкості потоку, джерела помилок, поширення окремих невизначеностей).
Останній стандарт [8] визначає загальну довжину (довжину залягання обличчям до обличчя) для фланцевих електромагнітних витратомірів. Він містить
інсталяційні розміри: розміри витратоміра, загальна довжина, фланцеве з'єднання та позначення.
У переліках національних стандартів, відповідність яким надає презумпцію відповідності ЗВТ суттєвим вимогам Технічного регламенту законодавчо регульованих ЗВТ та Технічного регламенту ЗВТ не містяться окремі стандарти на електромагнітні витратоміри. Тому обов'язковими є відповідність положенням цих технічних регламентів. Однак, у дипломні роботі також будем керуватися й розглянутими гармонізованими національними стандартами.

13 2 ОСОБЛИВОСТІ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ВИТРАТОМІРІВ
Згідно з [4], витратомір – прилад вимірювання витрати та складається з первинного пристрою, який генерує сигнал та дозволяє визначити швидкість потоку, й вторинного пристрою, який приймає з первинного сигнал і виводить, записує, перетворює і / або передає його, щоб отримати значення швидкості потоку.
У свою чергу, витрата – кількість речовини, що проходить через переріз трубопроводу за одиницю часу. Кількість речовини може бути виміряна в одиницях маси чи об’єму. Одиниці маси дають більш повні відомості про кількість або витрату речовини, ніж одиниці об'єму, так як обсяг речовини, особливо газів, залежить від тиску і температури.
Витратоміри широко застосовують у різних сферах господарства, виробництва. Залежно від типу вимірюваного середовища, цілей використання і специфіки галузей застосування існують різні види таких приладів.
2.1 Класифікація витратомірів
Велика розмаїтість і складність вимог, що пред'являються до витратомірам і лічильників, стало причиною розробки і створення значного числа різновидів приладів. Умовно витратоміри і лічильники можна поділити на такі групи [9]: a) витратоміри, що використовують гідродинамічні методи: парціальні, змінного тиску, змінного рівня, обтікання, вихрові; b) витратоміри з безперервно рухомим тілом: камерні лічильники і витратоміри, силові, тахометричні; c) витратоміри, що засновані на різних фізичних явищах: акустичні,
іонізаційні, оптичні, теплові, електромагнітні, ядерно-магнітні; d) витратоміри, що засновані на особливих методах: концентраційні, кореляційні, позначкові, з автоколивним тілом, з рухомою ділянкою трубопроводу, струменеві.

14
Серед приладів групи а виключно широке застосування отримали витратоміри зі змінним рівнем, що відносяться до приладів змінного перепаду тиску. Для малих витрат рідин і газів служать ротаметри й поплавкові прилади, які відносяться до витратомірів обтікання, дуже перспективні вихрові витратоміри.
З групи b значне застосування знаходять різні різновиди тахометричних витратомірів: турбінні, кулькові і камерні (роторні, з овальними шестернями), останні – в якості лічильників газу, нафтопродуктів та інших рідин.
Серед різноманітних приладів групи с частіше за інших застосовують електромагнітні витратоміри для вимірювання витрати електропровідних рідин й ультразвукові (різновид акустичних) для вимірювання рідин і часткового газу.
Рідше зустрічаються теплові – для вимірювання малих витрат рідин і газів.
Позначкові і концентраційні витратоміри, які відносяться до групи d, служать для разових вимірювань, наприклад при перевірці промислових витратомірів на місці їх установки. Кореляційні прилади перспективні, зокрема, для вимірювання двофазних середовищ.
2.2 Конструкція та принцип дії електромагнітних витратомірів
Електромагнітний витратомір – витратомір, який створює магнітне поле, перпендикулярне потоку, що дозволяє вивести швидкість потоку з індукованої електрорушійної сили (ЕРС) провідної рідини в магнітному полі.
Електромагнітний витратомір складається з основного пристрою і одного або декількох додаткових пристроїв [4, 6, 7]. Первинний пристрій електромагнітного витратоміра містить наступні елементи:
− електрично ізольована вимірювальна трубка, через яку протікає струмопровідна рідина, що підлягає вимірюванню;
− одна або кілька пар вимірювальних електродів, діаметрально протилежних, за якими вимірюється сигнал, що генерується в рідини;
− електромагніт для створення магнітного поля у вимірювальній трубці.

15
Первинний пристрій видає сигнал, пропорційний витраті, а в деяких випадках і опорний сигнал.
Вторинний пристрій – устаткування, яке містить схему, яка витягує сигнал потоку з сигналу електрода і перетворює його в стандартний вихідний сигнал, прямо пропорційний швидкості потоку. Це обладнання може бути встановлено на пристрої.
Витратоміри даного типу відносяться до безконтактних, тобто в них відсутній прямий контакт вимірюваного середовища з вузлами приладу. Ці витратоміри підрозділяються на прилади з електромагнітним перетворювачем витрати і прилади з електромагнітними перетворювачами швидкості потоку.
2.2.1 Витратоміри з електромагнітним перетворювачем витрати
Прилади з електромагнітним перетворювачем витрати засновані на взаємодії рідини, що рухається, з магнітним полем. Ця взаємодія підкоряється закону
Фарадея, згідно з яким в рідини, що перетинає магнітне поле, індукується ЕРС, пропорційна швидкості руху рідини.
Принципова схема електромагнітного витратоміра показана на рисунку 2.1.
1 - трубопровід; 2 - котушки індуктивності; 3 - електроди; 4 - вимірювальний прилад
Рисунок 2.1 – Електромагнітний витратомір [10]

16
Трубопровід 1 з електропровідною рідиною, що переміщається в ньому, поміщений в магнітне поле, створюване двома котушками індуктивності
(індукторами) 2. У стінки трубопроводу діаметрально протилежно в одному поперечному перерізі введені електроди 3 (урівень з внутрішнім діаметром труби).
До електродів підключають будь-якої високочутливий вимірювальний прилад 4, шкала якого градуйована в одиницях швидкості або одиницях витрати.
Трубопровід виготовляють з ізоляційного матеріалу, для цієї мети використовують фторопласт, ебоніт, гуму і інші матеріали в залежності від властивостей вимірюваної рідини.
Відомо, що в рухомому провіднику, що перетинає силові лінії постійного магнітного поля, индуктируется електрорушійна сила, величина якої визначається за формулою:

  1   2   3

скачати

© Усі права захищені
написати до нас