книги из ГПНТБ / Бесконтактный контроль потока жидких металлов

І-ю

где k6 — коэффициент зазора, учитывающий его неравномер­ ность.

Вводя подобную формулу для выражения н. с. индуктора с двусторонней обмоткой возбуждения через индукцию в середине рабочего зазора датчика, для коэффициента зазора получим

Здесь k"t — коэффициент зазора, учитывающий увеличение н. с. вследствие увеличения нормальной составляющей индукции по направлению от центра зазора к поверхности индукторов.

Величины k"b представлены на рис. 4.29 кривой 3. Для датчиков с односторонней обмоткой возбуждения

случая определяется также выражением (4.106).

Особенно важно уменьшить величину третьей пространствен­ ной гармоники поля, так как она затухает медленнее, чем более высокие гармоники.

Отметим, что, согласно расчету, третья пространственная гармоника поля становится равной нулю при /п /т = 0,56 (14].

Результаты расчета оптимальной геометрии приемного индук­ тора, приведенные в работе [14], практически без существенных •ограничений могут быть распространены на приемные магнитные системы большинства датчиков с линейными индукторами в ка­ честве преобразователей.

В указанной работе вычислены 1, 3, 5 и 7-я пространственные гармоники поля в зазоре и величина э . д . с , наводимая в катуш­ ках приемного индуктора. Поле в зазоре может быть приведено к виду

Зависимость э.д. с. от глубины паза практически линейная,, что справедливо только в случае цре= 0 ° - При больших глубинах паза магнитное сопротивление паза может стать сравнимым с магнитным сопротивлением зубца. Указанное обстоятельствофактически ограничивает максимально допустимую глубину паза.

Для <х^0,6 э.д. с. достигает максимального значения при Іі = 0,2, т. е. когда /п = 0,4т.

Оценим влияние высших пространственных гармоник поля для измерителя, определяющего расход по методу отношений. Представим линейную плотность тока намагничивания в виде суммы токовых гармоник:

В этом случае, используя выражения (4.67) и (4.68) для модулей' скоростной н вихревой компонент вторичной э. д. с , можем за ­ писать

.Учитывая, что Sv ==(-io/ovCth2aA_ 1 , представим компоненты вто­ ричных э.д. с. как сумму пространственных гармоник поля:

со

скорости в случае равенства амплитуд первой и третьей гармоник поля составит 1,6%. При тех же условиях, но при a = 0,75 погреш­ ность не превышает 0,35%.

Согласно [14], отношение амплитуд первой и третьей гармоник поля при Д/т>0,5 равно 0,2, если выбрать параметры намагничи­ вающего индуктора таким образом, чтобы получить максималь­ ное значение амплитуды первой гармоники поля на поверхности

димо, чтобы а было большим. Однако это приведет и к значитель­ ному уменьшению чувствительности метода. Очевидно, рацио­ нальным является выбор а = 0,5-^0,75 при максимальном коэф­ фициенте заполнения (^^0,75).

Этот вывод справедлив для всех методов с использованием пульсирующих магнитных полей. Г. X. Кирштейн показал [14], что выбором параметров намагничивающего индуктора можно свести третью гармонику поля к нулю. В этом случае при указан­ ном выборе параметров 5 и & влиянием высших пространствен­ ных гармоник поля на погрешность измерения средней скорости практически можно пренебречь.

у , Л : 0 5

о

\ < * = 0,75

Рис. 4.32. Зависимость чувствительности датчика от относитель­ ного зазора.

рабочего зазора датчика). Тогда функция, зависящая от геомет­ рических параметров датчика, примет следующий вид:

На рис. 4.32 приведен график этой функции для нескольких

значений а, показывающий, что FT (a, р) мало зависит от а (точ­ ками нанесены экспериментальные результаты для a = 0,39).

Практически р не бывает меньше 0,75, следовательно, не­ большие изменения (3 не вызовут заметной погрешности в изме­ нении расхода.

В случае датчика, у которого намагничивающий и приемные индукторы расположены по разные стороны измерительного уча­

сящем от толщины теплоизоляции. В этом случае iPSsO,67. Следует отдельно остановиться на методе с использованием

пульсирующего магнитного поля с движущейся пространствен-

Таким образом, в результате анализа зависимости чувствительности от геометрических параметров датчика и ка­ нала можно сделать следующие выводы: коэффициент заполне­ ния к должен быть максимальным (й^0,75) при заданной толщине канала; полюсное деление индуктора т должно быть таким, чтобы параметр а лежал в пределах от 0,5 до 1.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1.М и к е л ь с о н Ю. Я. Учет проводящих стенок канала индукционной МГД-машнны. — Изв. АН ЛатвССР, сер. фнз. и техн. наук, 1966, 4.

2.Электрические машины, 1. Под ред. Петрова Т. И., М.—Л., Госэнергоиздат, 1947.

сирующим магнитным полем с бегущей волной модуляции. — Изв. АН ЛатвССР, сер. фнз. и техн. наук, 1969, 3.

скоростей по сечению канала на измерение расхода датчиком с пульсирующим полем. — Магнитная гидродинамика, 1967, 1.

скорости проводящих сред. — Изв. АН ЛатвССР, сер. физ. и техн. наук, 1965,6. 15. В а л д м а н и с Я. Я. Краевые эффекты при взаимодействии бегущего магнитного поля с движущейся проводящей средой. Автореф. канд. дисс.

Рига, 1968.

16. К в а с н ев с к и й И. П., К и р ш т е й н Г. Х-., Л и е л п е т е р Я- Я. Структура магнитного поля в электрических машинах с разомкнутым магнитопроводом. — Магнитная гидродинамика, 1968, 3.

17. US Pat. 3138022, 1962, 73—194.

Г Л А В А V

ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМА ТЕЧЕНИЯ КОНТРОЛИРУЕМОЙ СРЕДЫ НА ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ И Н Д У К Ц И О Н Н Ы М И Р А С Х О Д О М Е Р А М И

§ 1. ВЛИЯНИЕ ПРОФИЛЯ СКОРОСТИ

НА ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ

Рассмотренные в предыдущих главах бесконтактные индукци­ онные расходомеры можно условно разделить на две подгруппы: 1) беспроливные приборы и 2) приборы, требующие предвари­ тельной тарировки на контуре. К первой подгруппе расходо­ меров относятся приборы, основанные на использовании бегущих магнитных полей и выделении бегущей составляющей пульсирующего магнитного поля либо на применении пульсирую­ щего магнитного поля с бегущей волной модуляции. В этих при­ борах расход определяется по частоте, при которой средняя ско­ рость среды совпадает со скоростью движения поля, т. е. по син­ хронной частоте. Если распределение скоростей равномерно, то по этой частоте однозначно определяется скорость жидкости не­ зависимо от величины ее проводимости по формуле

К беспроливным приборам можно отнести также расходомеры, определяющие расход по отношению скоростной и вихревой э.д. с.

При исследовании погрешностей таких расходомеров возни­ кает задача определения вторичного поля при заданном магнит­ ном поле возбуждения и произвольном профиле скорости жид­ кости в канале. Если скорость по сечению канала постоянная, то на синхронной частоте вторичное поле (поле, обусловленное от­ носительным движением проводящей среды в рабочем зазоре

емных катушках, может обратиться в нуль на частоте, несколько отличной от синхронной, что вызовет погрешность измерений. Эта погрешность в общем случае зависит от проводимости среды, формы профиля скорости в канале, величины средней скорости течения среды, параметров датчика и канала. Как следует из

случаи, позволяющие оценить влияние неравномерности профиля скорости на погрешность измерения средней скорости бесконтакт­ ными расходомерами и практически удовлетворяющие реальным условиям работы расходомеров. При рассмотрении указанных задач ширина и длина датчика считаются неограниченными, по­ верхность гладкой, магнитная проницаемость стали сердечника равной бесконечности, высшие пространственные гармоники поля отсутствуют.

Случай малой величины относительного зазора датчика. Од­ ним из путей ослабления влияния неравномерности профиля ско­ рости, как было показано в работах [1, 2], является уменьшение относительного зазора датчика 2Д/т. Рассмотрим расположенный в зазоре датчика канал прямоугольного сечения (рис. 5.1). На поверхности индуктора у——к принимается заданной поверх­ ностная плотность тока

/ . х = / о е , ' ( ш ( - а г > .

При малой величине относительного зазора датчика, т. е. при 2 Д / т < 1, можно принять Вх=0 и const (у), т. е. поле в зазоре датчика плоскопараллельное. Система уравнений Максвелла с учетом сделанных предположений имеет следующий вид: