книги из ГПНТБ / Бесконтактный контроль потока жидких металлов

несущей глубина проникновения магнитного поля уменьшается, а следовательно, как уже отмечалось выше, растет и погрешность измерения средней скорости течения жидкого металла. Следова­ тельно, геометрию канала желательно выбирать таким образом, чтобы RemsS0,4—0,5.

Таким образом, выбирая при заданном расходе геометрию канала, датчика и частоту тока питания датчика, можно умень­ шить погрешность измерения средней скорости, обусловленную влиянием проводящих стенок канала.

Проведены экспериментальные исследования влияния про­ филя скорости на погрешность измерения датчиками двух типов: с импульсным и пульсирующим магнитными полями возбужде­ ния [17]. Эксперименты проводились на трехслойной модели, со­ стоящей из трех плотно пригнанных алюминиевых дисков. Край­ ние дискгг соединены механически и вращаются со скоростью v\ (рис. 5.17), средний вращается со скоростью vz. Для привода ис­ пользовались два двигателя постоянного тока, что позволило ме­ нять скорости вращения дисков в широких пределах независимо друг от друга, а также направление вращения дисков. Установка позволяла приближенно моделировать различные профили ско­

учесть, что при этом существенно уменьшается и чувствительность дат­ чика.

Таким образом, результаты экспе­ римента подтверждают справедливость основных выводов, сделанных на ос­ нове расчета погрешности. Количест­ венные оценки также весьма близки к результатам экспериментальных иссле­ дований.

Экспериментальная проверка влия­ ния профиля скорости как отдельного

расходомерных устройств на жидкометаллических контурах при турбулентном режиме течения показали, что суммарная погреш­ ность устройства не превышает 2—3%.

§ 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СОБСТВЕННУЮ ПОМЕХУ ДАТЧИКА

Большинство бесконтактных индукционных способов измере­ ния расхода основаны на выделении э.д. с, пропорциональных величинам вторичных магнитных полей, путем исключения влияния магнитного поля возбуждения на э.д. с. в приемных катушках. Это может быть осуществлено несколькими спосо­ бами.

Во-первых, таким размещением или включением приемных катушек, при котором трансформаторная э. д. с. близка к нулю. Подобная геометрическая компенсация имеет место в дифферен­ циальных расходомерах [15, 16, 18].

Во-вторых, электрической компенсацией трансформаторной э.д. с, осуществляемой путем суммирования этой э.д. с. с равным ей по амплитуде, но противофазным напряжением. Это напряже­ ние подается с двухкоординатного компенсатора, питаемого, как правило, от тока возбуждения. Электрическая компенсация, на­ пример, имеет место в приборе, описанном в [13]. Осуществление электрической компенсации возможно без доступа к датчику, поэтому в ряде случаев она применяется совместно с геометри­ ческой компенсацией.

В-третьих, магнитной компенсацией, заключающейся в том,

что создают дополнительное магнитное поле компенсации катуш­ ками компенсации, включенными в-цепь последовательно с ка­ тушками возбуждения. Магнитное поле компенсации замыкается по магнитопроводу виє рабочей зоны датчика [15].

Изменение частоты тока питания в процессе измерения рас­ хода требует создания устройств, позволяющих компенсировать трансформаторную э. д. с. в широком диапазоне частот.

Недостатком большинства синхронных методов измерения является то, что компенсация должна быть осуществлена при от­ сутствии в измерительном участке канала контролируемой среды.

Датчики с геометрической компенсацией трансформаторного сигнала не требуют слива жидкого металла при установке па контуре, причем наличие полной компенсации может быть прове­ рено при покоящейся среде. Все это значительно упрощает экс­ плуатацию такого рода приборов.

При наличии компенсации (геометрической, электрической пли магнитной) части сигнала погрешность измерения расходо­ мера, кроме погрешности метода в целом, будет зависеть от ста­ бильности компенсации в процессе измерения [18].

Величина вторичного магнитного поля обычно составляет несколько процентов величины магнитного поля возбуждения. Поэтому необходима высокая стабильность и точность компен­ сации трансформаторного сигнала. Остаточный сигнал — сигнал декомпенсации или собственной помехи — должен быть не только стабилен во времени, но и не должен меняться в процессе изме­ рения при изменении температуры контролируемой среды.

Появление сигнала декомпенсации можно объяснить несколь­ кими причинами. Во-первых, геометрической неточностью изго­ товления индукторов датчика и неточностью их установки на из­ мерительном участке контура. Во-вторых, неидентичностью элек­ трических параметров приемных или намагничивающих катушек. В-третьих, наличием емкостной или индуктивной связи между измерительной цепью и цепью возбуждения магнитного поля и токов утечки через изоляцию.

Экспериментальные исследования стабильности сигнала де­ компенсации показали, что основное влияние оказывает темпера­ тура датчика, особенно область высоких температур [18]. Поэтому температурные исследования проводились на высокотемператур­ ных датчиках в процессе многократных медленных нагревов, вы­ держек при заданной температуре и остываний датчиков в интер­ вале температур от комнатной до 600° С.

Экспериментальные исследования были проведены Э. К. Ры­ баковым [18] на дифференциальных датчиках с геометрической компенсацией трансформаторной э. д. с.

В процессе каждого цикла статического теплового испытания производилось снятие зависимости модуля и фазы э. д. с. деком-

ханические силы, вызывающие деформацию магнитопровода и изменение плотности шихтовки. Чтобы уменьшить влияние этих

Из рис. 5.26 видно, что для высокотемпературных датчиков характер поведения э.д. с. декомпенсации качественно близок к характеру поведения тока утечки. Сплошная заливка первого датчика компаундом с последующим снятием зависимости э.д. с. декомпенсации и тока утечки от температуры показали, что ос­ новной причиной нестабильности э.д. с. декомпенсации является нестабильность тока утечки.

Уменьшить влияние токов утечки можно, изменив технологию заливки датчика компаундом таким образом, чтобы между сосед­ ними катушками всегда оставался воздушный зазор.

Несколько высокотемпературных датчиков, магнитопроводы которых отличались только полюсным делением (т=30 мм и т = 3 2 мм), были изготовлены с учетом изложенных выше требо­ ваний к конструкции и заливке и подвергнуты статическим теп­ ловым испытаниям.

В процессе испытаний было установлено, что характеристики температурной зависимости э.д.с. декомпенсации стабилизиру­ ются после 30—40 циклов нагрева и остывания. Эта стабилиза­ ция характеристик выражается в повторяемости результатов из­ мерения э. д. с. декомпенсации для последующих циклов.

Качественный характер температурной зависимости э.д. с.