Датчик электромагнитного расходомера

Датчик предназначен для измерения расхода электропроводных жидкостей, преимущественно жидкостей, подаваемых под высоким давлением. Достигаемый технический результат - расширение диапазона измерения расхода жидкостей в область высоких давлений. Технический результат достигается за счет уменьшения осевых нагрузок на стенки корпуса 1 и увеличение осевой нагрузки на стенки кожуха, которые передаются на металлические кольцевые прокладки 7, помещенные в канавки на внешней стороне фланцев 5.

Полезная модель относится к приборостроению в области измерения расхода электромагнитным способом, и может быть использована для измерения расхода электропроводных жидкостей преимущественно жидкостей, подаваемых под высоким давлением.

Известно, что расход жидкостей, подаваемых под высоким давлением, можно измерять с помощью вихревых расходомеров, в которых используются вихревые колебания, создаваемые измеряемым потоком. Один из возможных вариантов датчика вихревого расходомера описан в патенте РФ на полезную модель 42891. Как и все вихревые преобразователи известный преобразователь снабжен обтекаемым вихреобразующим телом, установленным поперек потока измеряемой жидкости. При этом тело, находящееся на пути потока, изменяет направление движения обтекающих его струй и увеличивает их скорость за счет соответствующего изменения давления. За миделевым сечением тела начинается обратный процесс уменьшения скорости и увеличения давления. Одновременно с этим на передней стенке тела создается повышенное, а на задней стенке пониженное давление. Пограничный слой, обтекающий тело, пройдя его миделево сечение, отрывается от тела и под влиянием пониженного давления за телом изменяет направление движения, образуя вихрь. Это происходит как в верхних, так и в нижних точках обтекаемого тела. Но так как развитие вихря с одной стороны препятствует такому же развитию с другой стороны, то образование вихрей с той и другой стороны происходит поочередно. Частота срывания вихрей с обтекаемого тела лежит в основе измерения расхода. При этом она пропорционально величине /d, где - скорость потока, d - поперечный размер обтекаемого тела. Из этого следует, что поперечный размер обтекаемого тела должен быть постоянным. При измерении чистой воды этот параметр долгое время может оставаться постоянным. Но при измерении расхода воды с большими загрязнениями обтекаемое тело меняет свою форму за счет облипания частицами грязи. Это наглядно проявляется при измерении расхода воды, используемой для накачивания нефтяных пластов. В этом технологическом процессе не предъявляется никаких требований к чистоте заливаемой жидкости. Значительное уменьшение точности измерения расхода из-за загрязнения тела обтекания является основным недостатком датчиков вихревых расходомеров.

Этого недостатка практически лишены электромагнитные расходомеры, конструкция которых предполагает, что они являются частью трубы с измеряемой жидкостью.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому устройству является датчик электромагнитного расходомера, выпускаемый ЗАО «Взлет» («Расходомер-счетчик электромагнитный «Взлет ЭР», Руководство по эксплуатации В41.00-00.00 РЭ, Санкт-Петербург). Он предназначен для измерения расхода жидких сред с ионной проводимостью. В состав датчика входят помещенный в кожух отрезок трубопровода из немагнитного материала с фланцами на концах, внутренняя поверхность которого футерована электроизоляционным материалом, индуктор, обеспечивающий в измерительном канале магнитное поле, электроды, установленные в стенке отрезка трубопровода в направлении, перпендикулярном направлению магнитных силовых линий магнитного поля и направлению измеряемого потока, причем кожух обхватывает фланцы, а на внешнюю поверхность фланцев выведена футеровка для обеспечения гидроизоляции при соединении отрезка трубопровода с контролируемой трубой. Отрезок трубопровода зажимается между двумя частями контролируемой трубы с помощью шпилек. Футеровка на фланцах обеспечивает гидроизоляцию. Кожух, одетый на фланцы выполняется легким, так как он выполняет только защитные функции для электрических и магнитных элементов.

Конструкция известного датчика не рассчитана на измерение расхода жидкости, подаваемой под высоким давлением, так как герметизация стыков датчика и контролируемой трубы рассчитана на работу в сетях коммунального водоснабжения. При увеличении давления жидкости в трубопроводе они теряют свои герметизирующие свойства. Герметизация стыков обеспечивается прижимом уплотнительных колец, которые накладываются на слой футеровки, выведенный на фланцы отрезка трубопровода, к фланцам контролируемой трубы, при этом фланцы трубы стянуты шпильками. Осевое усилие стягивания ограничено прочностью тонкостенного отрезка трубопровода датчика, толщина стенок которого в значительной степени влияет на точность измерения - при увеличении толщины уменьшается точность из-за увеличения наводок.

Технической задачей, решаемой полезной моделью, является увеличение степени герметизации стыков датчика электромагнитного расходомера с контролируемым трубопроводом.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемый расходомер, так же, как и известный, содержит 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 в направлении, перпендикулярном направлению магнитных силовых линий магнитного поля и направлению измеряемого потока. Но, в отличие от известного, на внешней стороне каждого фланца выполнена кольцевая канавка для размещения в ней металлического уплотнительного кольца, а также кольцевая расточка, заполненная футеровкой, причем высота расточки не меньше толщины футеровки, а кожух выполнен в виде двух соединенных друг с другом продольных половин и расположен между двумя фланцами, причем его толщина выбрана из условия соответствия осевым нагрузкам.

Достигаемый полезной моделью технический результат - расширение диапазона измерения расхода жидкостей в область высоких давлений.

В предлагаемом расходомере высокая степень герметизации стыков при высоких значениях давления контролируемой жидкости обеспечивается металлическими кольцевыми прокладками, которые помещаются в канавки на внешней части фланцев. При этом к прокладкам должно быть приложено большое усилие сжатия, которое передается через стенки кожуха, которые установлены между фланцами, и которые, в отличие от стенок корпуса, не имеют ограничений по толщине. Их можно выполнить любой необходимой толщины. Кожух выполнен разъемным для того, чтобы была возможность установить его между фланцами.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:

фиг.1 показан датчик

фиг.2 - схема установки датчика электромагнитного расходомера

Рассмотрим пример выполнения предлагаемого устройства.

Датчик электромагнитного расходомера содержит корпус 1 в виде отрезка трубопровода из немагнитного материала. На нем размещен индуктор 2, обеспечивающий в измерительном канале магнитное поле, электроды 3, установленные в стенке отрезка трубопровода в направлении, перпендикулярном направлению магнитных силовых линий магнитного поля и направлению измеряемого потока. Корпус вместе с индуктором помещен в кожух 4, торцы которого упираются во фланцы 5, которые зажаты между корпусом 1 и стенками разъемного кожуха 4. На наружной стороне

каждого фланца выполнена канавка 6, в которую помещают металлическую кольцевую прокладку 7. Для того, чтобы разгрузить корпус 1 от осевых нагрузок, его торец отстоит от наружного торца фланца примерно на высоту слоя футеровки 8, которая выполнена из электроизоляционного материала и покрывает внутреннюю поверхность корпуса 1, а ее часть, выведенная на фланец 5, помещена в его кольцевую проточку 9.

Схема установки датчика электромагнитного расходомера показана на фиг 2.

Он устанавливается между фланцами контролируемой трубы и зажимается между ними с помощью шпилечного соединения. При измерении расхода воды, заливаемой в нефтеносные слои, ее давление достигает 22 МПа. Герметичность стыков трубы и датчика проверяется давлением 45 МПа. Из-за того, что корпус практически не испытывает осевых нагрузок, а толщина стенок кожуха 4, через которые передается осевое напряжение сжатия, может быть как угодно толстой, давление на металлические прокладки 6 обеспечивает герметичность стыков при таком высоком проверочном давлении.

Описание конструкции датчика электромагнитного расходомера доказывает достижение технического результата - расширение диапазона измерения расхода жидкостей в область высоких давлений.

Датчик электромагнитного расходомера, 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 в направлении, перпендикулярном направлению магнитных силовых линий магнитного поля и направлению измеряемого потока, отличающийся тем, что на внешней стороне каждого фланца выполнена кольцевая канавка для размещения в ней металлического уплотнительного кольца, а также кольцевая расточка, заполненная футеровкой, причем высота расточки не меньше толщины футеровки, а кожух выполнен в виде двух соединенных друг с другом продольных половин и расположен между двумя фланцами, причем его толщина выбрана из условия соответствия осевым нагрузкам.