Теоретическое и экспериментальное исследование электромагнитного метода измерения расхода жидкостей

5.

Заключение

.

Эсновные результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований автора и их сущность заключаются в следующем.

1) Теория электромагнитного расходомера полностью пересмотрена с точки зрения классической и релятивистской электродинамики с применением аппарата математической физики.

2)Исследовано и решено в общем случае основное уравнение электромагнитного расходомера с помощью аппарата функций источника Грина.

3)Обоснован и развит метод дипольного источника для решения прикладных задач теории электромагнитного расходомера, приведены решения для гипичных задач с точечными и конечными электродами, решения иллюстрированы в виде графиков, полезных для инженерных расчетов:

— весовые функции цилиндрического канала в двумерном и трехмерном приближении, весовые функции плоского канала, весовые функции прямоугольного канала,.

ЭПР с прямоугольным сечением канала с усредняющими электродами как частный случай теории плоского канала.

1) В плане экспериментальных исследований подробно исследованы основные помехи и методы борьбы с ними для приборов с постоянным, синусоидальным, импульсным магнитными полями (помехи электрохимической природы, свадратурная, синфазная и др.).

5) На основании экспериментальных исследований разработаны и исследованы оптимальные измерительные структуры для расходомеров с импульсным и синусоидальным магнитными полями с повышенными метрологическими и жсплуатационными характеристиками.

3) На основании теоретических и экспериментальных исследования автором эазработаны электромагнитные расходомеры серии образцовых, рабочих и специального применения (типы ЭРО-1, ЭРО-2М, ИПРЭ-1,РЭИ-1,РЭННП-1М), соторые внедрены в производство.

7) На основании исследований теоретически рассчитана передаточная функция ЭПР как элемента систем управления и регулирования технологическими фоцессами, предложен и обоснован метод упругих волн для практического эпределения передаточной функции ЭПР. Автором разработан и внедрен в производство ряд поверочных расходомер-1ых установок на базе эталонных электромагнитных расходомеров серии /ПР, в частности, рабочий эталон объемного расхода воды высшей точности щя ТУП ВНИИФТИ «Дальстандарт».

1. Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества. П., Машиностроение, 1975,776с.

2. Правила 28−64 Измерения расхода жидкостей, газов и пара стандартными диафрагмами и соплами М., Изд-во стандартов, 1964,147с.

3. Poole L.G. The measurement of pulsating flow. Measurement and Control, August, 1970,247−252p.

4. Sauer H .J., Smith P.D. Field L.V. Metering pulsating flow in orifice installations. Jistrumen-tation Technology, 16,1969,3,41−44.

5. Каратаев Р. Н. Исследование расходомеров постоянного перепада давления. <Санд. Диссер-тация. КАИ, г. Казань, 1975 г.

6. Каратаев Р. Н. Допырин М.А. Расходомеры постоянного перепада давления. VI., 1980, 96с.

7. Baird М.Н., Chema М.А. Pulsation error in a rotameter. Canadien J. of Chemical engineer. 47, June, 1969,226−232.

8. Локшин Р. Г. Погрешности измерения ротаметрами пульсирующих эасходов. в кн. Измер. расх.жидк., газа, пара. Таллин/ 1972, 56−53.

9. Г. Н. Бобровников, Л. А. Камышев Теория и расчет турбинных расходомеров. VI, 1978,128с.

10. Г. П. Катыс. Системы автоматического контроля полей скоростей и эасходов.М., Наука, 1965,464с.

11. А. А. Балдин, А. Д. Бухонов, А. Г. Жерлицын. Влияние местных юпротивлений на характеристики турбинных расходомеров. В кн. Расчет и сонструирование расходомеров. Л., 1978,85−89с.

12. Селянинов М. Г. Динамические свойства вращающихся преобразователей жорости потока. В кн. Расчет и конструирование расходомеров. Л., 1978, 79−85С.

13. Вовченко Н. Я. Динамические характеристики скоростного расходомера юплива с вертушкой. Сб. Авиационное приборостроение и автоматика. Труды vlAH. Оборонгиз, 1959, вып.109,43−57.

14. П. А. Коротков, Д. В. Беляев, Р. К. Азимов.Тепловые расходомеры. Т Машиностроение, 1969,175с.

15. Феенберг A.M., Павлов В. А. Измерение расхода воздуха в пульсирующем ютоке. Труды ЦНИДИ, Машгиз., 1952, вып.20, 72−106с.

16. J.H.Laub. ПатентСША № 2 972 885,1961.

17. Азимов Р. К., Копп И. З., Михаленко Ю. Г., Редченко И. В. Методика вмерения быстропеременных температур. Изв. вузов. Приборостроение, 966,№ 6.

18. Д. В. Беляев, А. Н. Комразе, С. Н. Мышко, Г. А. Соколов Тепловые методы гзмерения агрессивных и высокотемпературных сред. В кн. Расчет и юнструирование расходомеров. Л., 1978,102−106с.

19. З. А. Шишкин, Д. В. Беляев. Теповой микрорасходомер с линейной шкалой. I., 1978, В кн. Расчети конструирование расходомеров, 1978,109−111с.

20. Р. К. Азимов, А. Б. Суслов, С. П. Колмыков, А. Р. Азимов. Тепловые 1реобразователи с время-импульсным и частотным выходами. Л., 1978, В кн.^асчет и конструирование расходомеров. 120−122с.

21. Рыбкин С. Л., Егоров Б. Н. Экспериментальные исследования теплоемкости «тилового спирта. Теплоэнергетика. 1961,№ 7.

22. Г. И. Биргер, Н. И. Бражников.Ультразвуковые расхоомеры.М., 1964,382с.

23. З. М. Шафрановская. Применение ультразвука для измерения^{еплотехнических} параметров. Приборостроение, 1956,№ 4.

24. Г. И. Биргер, Н. И. Бражников.Температурные погрешности и расчет 1екоторых параметров ультразвуковых расходомеров. Акустический журнал, 963,1Х, вып.1.

25. Hastings C.R.Le flowmeter f new device for measuring liguid flowrates. iVestinghause Engr.28.1968 № 6,183−186p.

26. Teylor G.L.The dispersion of matter in turbulent flow through a pipe. Proc. loy. Soc.(London), А223Д954, 446−468p.

27. Жерновой А. И. Схема детектирования у меточного ядерно-магнитного >асходомера. В кн. Расчет и конструирование расходомеров. J1., 1978,156−158с.

28. Масех W.M., Schneider J.R., Salomon R.M., Measurement of Fresnel drag with he ring laser. J.Appl.Phys. 35,1964,8,2556−2557p.

29. Е. М. Аристов, Б. А. Павловский, Н. В. Семидетнов, С. Ф. Юрас.Возможности фименения оптического допплеровского анемометра для измерения расхода. В: н. Расчет и конструирование расходомеров. Л., 1978, 136−140с.

30. Faraday М. Experimental researches in electricity, Phil. Trans., 15, 175(1832).)iary, vol. l, p409 (publ G. Bell and Sons London, 1932.

31. Williams E.J. The induction of e.m.f.s in a moving liguid by a magnetic field nd its application to an investigation of the flow of liguids. Proc. Phys. Soc.,, ondon, 42,466 (1930).

32. Fabre D. Use of induced e.m.f.s for recoding speed variations of liguid onductors, a new blood flow measurement withaut palette, C.R.Acad.Sci., «aris., 194,1097(1932).

33. Kolin A., Katz L.N. Observation of the instantancaus speed of blood with an ltctromagnetic flowmeter. Ann.Physiol. Physiochim. Biol.N.Y.35,53 (1936).

34. Kolin A, An eltctromagnetic flowmeter. The priciple of the method and its pplication to blood flow measurement., Proc.Soc.Exp.Biol.N.Y. 35,53(1936).

35. Thurleman B. Method for electric speed measurement of fluid.Helv. Phys. beta, 14,383(1941).

36. Cushing Y. Induction flowmeter (for use with dielectrics), Rev.Sci. nstr.29,692(1958).

37. Jochim K.E. Methods in medical Researth, v. 1,108.

38. Wetterer Z.f.Biol., 1937, v.98,26.

39. Katz L.N., Kolin A. Amer.J.of Physiol. 1938, v.22,788.

40. Kolin A., Weissberg J.L., Gerber L. Proc. Soc.Exp.Biol.Mtd.l941,v.47,2,324.

41. Olmsted F. IRE Trans. on Med.Electr. 1959, ME-6,4,220.

42. Olmsted F., Albrich F.D. J.Appl.Physiol. 1961, v.16,1,197.

43. Kolin A., Kado R.I. Proc. Natl. Acad. Sci. 1959, v.45,8,1312.

44. Shirer H.W., ShakelfordR.B., Jochim K.E. Proc. IRE. 1959, v.47.11,1901.

45. Grossman L.M., Charwat A.F. The measurement of turbulent velocity fluctuations by the method of electromagnetic induction. Rev. Sci. Instr. 23,741,(1952).

46. Grossman L.M.Shay E.A. Turbulent velocity measurement., Mech.Engng., 71,714,1949.

47. Андреев П. А., Капаев A.A., Федорович Е. Д. Жидкометаллические геплоносители ядерныхреакторов.Л., Судпромгиз, 1959.

48. Кутателадзе С. С., Боришанский В. М., Новиков И. И, Федынский О. С. кидкометал-лические теплоносители. М., Госатомиздат, 1958 г.

49. Engineering, 1953, v.176,4578,542.

50. Mesures et control Industriel, 1954л 211,807.

51. Blast Furnauand Steel Plant 1954, v.42,11,1332.

52. Randon C. Measures et Control Industriel, 1956,226,229.

53. Balls B.W., Brawn K.J. Trans. Soc.Instrum.Technol.l959,v.l 1,2,123.

54. Rolf I.I.P. Arch.Techn. Messen. 1960,297,197.

55. Electrical Manufacturing. 1958.v.62,2,126.

56. Lynch D.R. Electron, and Communs. 1960, v.8,3,27.

57. Oil and Gas Eguipm. 1962, v.8,3,6.

58. Instr. and Control Syst. l961,v.34,l 1,2128.

59. Агейкин Д. И., Десова A.A. Автоматика и телемеханика. 1956,№ 12.

60. Корсунский Л. М. «Вестник приборостроения». 1959,№ 1,20.

61. Корсунский Л. М. «Измерительная техника». 1957, № 6,92.

62. Б. И. Никитин, И. Д. Вельт, В. К. Рукавишникова. Индукционные) асходомеры. Труды НИИТеплоприбор, 1960, вып. (1,2), 5−15.

63. С. С. Кивилис. Современное состояние и направление развития стоматического контроля расхода веществ.Сб. Методы и приборы автома-лшеского контроля и регулирования. Материалы семинара. М, 1971,63−77.

64. Б. И. Никитин, В. И. Петрушайтис, И. Д. Вельт. ИНдукционные расходомеры) бщепро-мышленного назначения. Сб. Методы и приборы автоматического: онтроля и регулирования. Материалы семинара. М, 1971,84−86.

65. Корсунский Л. М. Развитие электромагнитных расходомеров. Приборы и системы управления. 1972,№ 9,28−30.

66. И. Д. Вельт, Г. И. Ламочкина, В. И. Петрушайтис.Вопросы проектирования) МР с неоднородным магнитным пол ем. «Приборы и системы управления». 972,№ 9,33−35.

67. B. Lepenne, J.P.Merlet. Le debitmetre electromagnetigue en sucrerie. ndust.alim.agr. 1972,№ 7−8,v.89,1099−1112.68. Патент США № 911 786.69. Патент США № 4 169 375.

68. Appel Eggert. Neue Techniken der Induktiven Durchflussmessung. VFI-Versuchs und Forschungsing. 1979,№ 3,28,30−33.

69. Nogrefe W. Projektierungsfragen beim Einsatz magnetisch-induktiver Durchflussmesser." Regelungstechn.Prax." 1979,21,№ 9,267−262.

70. Nogrefe W. Projektierungsfragen beim Einsatz magnetisch-induktiver Durchflussmesser. «Regelungstechn.Prax. 1979,21.№ 11,331−333.

71. Wada Ichiro, Nakane Hiroyoshi, Yoshida Hisashi, Suzuku Etzumi. Toshiba Rev., 1979, 34, № 11,920−924.74. «Automation», 1980,25,№ 3,52−72.

72. J.Ch.Demagry.Mesures devitesses et de debits par lamethode electromagnrtigue: hoir des materiels industriels. La Houille blanche. 1976,№ 5,361−367.

73. Катыс Г. П. «Приборостроение», 1957,№ 8. 77] Kolin A. Science, 1959, v.130,№ 3382,1088.

74. ArnoldI.S. Rev. Scient. Instr. 19 516, v.22,№l, 43.

75. Михайлов Б. П. Измерение расхода агрессивных жидкостей. Вб. Теплоэнергетические и химико-технологическин приборы и регуляторы. М, Машгиз.1961г.

76. Жилкин Б. С. Известия высш. учебн. зав. сер. Авиационная техника. 1958.№ 3,63.

77. Г. Г. Гуревич, А. С. Гинзбург, Г. Х. Кирштейн.Двухканальные электромагнитные расходомеры быстропеременных потоков жидкости. «Приборы и системы /правления». 1974,№ 4,36.

78. Гуревич Г. Г. Исследование электромагнитных расходомеров для контроля нестационарных расходов. Канд.диссертация. ОФТН АН Латв. ССР, г. Рига, 1974 г.

79. Авт.свид.СССР № 348 877, Бюлл.№ 25,1972. 84] Авт.свид.СССР № 384 011, Бюлл. № 24,1973.

80. Авт.свид.СССР № 315 937, Бюлл. № 29,1971.

81. Kolin A. Rev.Scient.lnstr.l945,v.l6,№ 5,109.

82. Shercliff J.A. Edge effects in electromagnetic flowmeters. Journal of Nucl. 3nergy. 1956, vjl.3,№ 4,p305−312.

83. Shercliff J.A.Atomic Energy Res. Estab. Rep. l953,x/R, 1052.

84. Shercliff J.A.Proc.Roy.Soc., 1955, V. A233,396. -90] Shercliff J.A. J.Appl.Phys.l957,v.28,№l, 140.

85. Дж.Шерклиф. Теория электромагнитного измерения расхода. Изд-во Мир, Vl, 1965r.207c.

86. B.K.Walter J. Appl. Physiol. 1961, v.16, № 1,197.

87. Л. М. Корсунский. Электромагнитные гидрометрические приборы. M., Стандартгиз, 1964,180с.

88. Никитин Б. И., Вельт И. Д., Петрушайтис В. И. Анализ погрешностей тромышленных электромагнитных расходомеров. Труды НИИТеплоприбор, 962, сб.2,25.

89. Никитин Б. И. Влияние стенки трубы датчика электромагнитного расходомера на распределение потенциалов в потоке жидкости. Труды НИИТеплоприбор, № 3,1965.

90. Никитин Б. И. Измерение расхода жидкости электромагнитным методом. «Приборостроение». 1956,№ 7,13−15.

91. Черняк Ю. А., Марченко В. А. О некоторых погрешностях электромагнитных расходомеров и способы их устранения. «Механизация и автоматизация управления». 1967,№ 2,33.

92. Фикс И. Г. О законе распределения магнитного поля в каналах датчика электромагнитных расходомеров. Магнитная гидродинмика.1969,№ 3,153.

93. Фикс И. Г. Синтез магнитных систем датчиков ЭМР. Сб. материалов к Таллинскому совещанию по электромагнитным расходомерам. 1970, вып. 111, т.1,21−47.

94. Фикс И. Г. Магнитное поле обмоток сложной конфигурации с цилиндрическим магнитопроводом. Электричество, 1967,№ 9,40−45. 101] Фикс И. Г. Выбор параметров обмотки, образующей однородное магнитное поле. Электричество, 1966,№ 12.

95. М. Я. Гаммерман, М. Я. Иосаар, В. И. Межбурд, Е. Л. Пуусинен. Влияние симметрии потока в активной зоне на показание электромагнитного эасходомера. Магнитная гидродинамика.№ 3,1971.

96. Th. Rummel, B.Ketelsen. Regelungstechnik. Heft 6, (14 Jahrgang 1966) s.262.

97. Bevir M.K. The theory of unduced voltage electromagnetic flowmeters, ournal of fluid Mechanics.1970,vol.43,part3,pp577−590.

98. Schomartz G. Messen-Steuern-Regeln, 1973,№ 6,240−243.

99. Гаммерман М. Я., Межбурд В. И. Весовые функции ЭМР в трехмерном фиближении. Магнитная гидродинамика, 1971,№ 3,130−133.

100. Корсунский JT.M. Анализ ЭМР с прямоугольным каналом в трехмерном фиближении с учетом конечных размеров электродов.Сб. Материалов к Таллинского совещания по электромагнитным расходомерам. Таллин, 1973.

101. Г. П. Батова, И. Д. Вельт, Ю. В. Михайлова.О зависимости сигнала электромагнитного расходомера от профиля скорости потока. Труды ЖИТеплоприбор, сб.87,56−61. 1979.

102. Батова Г. П., Вельт И. Д., Звенигородский Э. Г., Михайлова Ю. В., Неймарк Р. П., Соколова JI.E. Труды НИИТеплоприбор, сб.86,1978,36−40.

103. Л. М. Корсунский. О влиянии распределения скоростей на показания «асходомеров с магнитным полем, обратно пропорционльным весовой эункции. Магнитная гидродинамика, № 2,125−128.

104. Фикс И. Г. Об инвариантности ЭПР к профилю скоростей жидкости. Магнитная гидродинамика. 1976,№ 4,128−134.

105. JI. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. Курс теоретической физики. М., Наука, 1969, 271с.

106. И. Г. Левич. Курс теоретической физики. Том1 .М., Наука, 1969, 910с.

107. И. В. Савельев. Основы теоретической физики. Том1. М., 1975, 416с.

108. Э. А. Меерович. Методы релятивистской электродинамики в электротехнике. М.,-Л., Энергия, 1970, 166с.

109. Н.А. Wilson, On the electric effect of rotating a dielectric in a magnetic field, Phil. Trans. (c.A.), 204, 121, 1904.

110. M. Wilson, H.A. Wilson, On the electric effect of rotating a magnetic isolator in a magnetic field. Proceed, of the Roy. Soc. 89(a), W (A608), p.99, 1913.

111. Адамовский Л. А., Александров K.A., Голованов В. В. Методы и средства измерения натриевого теплоносителя в энергетических в энергетических эыстрых натриевых реакторах. Обзор. Дмитровград, НИИАР, 1982, 59с.

112. Гринберг Г. Весовая функция плоского канала в зависимости от длины электродов. Магнитная гидродинамика. 1073, № 3, 143−144с.

113. А. В. Павлов, Р. Н. Каратаев. Весовая функция электромагнитного преобразователя расхода с цилиндрическими электродами. Материалы 2-го Международного симпозиума по энергетике, окружающей среде и экономике. ЭЭЭ-2), Казань, 7−10 сентября 1998 г, ч.2.

114. Ватажин А. Б., Любимов Г. А., Регирер С. А. Магнитогидродинамические гечения в каналах. М., Наука, 1980, 672с.

115. М. А. Лаврентьев, Б. В. Шабат. Методы теории функций комплексного переменного. М., Наука, 1973, 736с.

116. М. Я. Гаммерман, В. И. Межбурд. Весовые функции ЭМР в трехмерном 1риближении. Магнитная гидродинамика. 1971, № 3, 130−133.

117. А. В. Павлов, В. Н. Ястребов. Влияние электродных процессов на соэффициент передачи преобразователя расхода электромагнитного эасходомера. Измерительная техника. № 10, 46−48.

118. Скорчеллетти В. В. Теоретическая электрохимия. Химия. 1970, 606с.

119. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. Физматгиз. 1959 г. 130] М.К. Bevir. The theory of induced voltage electromagnetic flowmeters. J. 7luid Mech. 1970, vol.43, part3, pp. 577−590.

120. А. В. Павлов. Решение уравнения электромагнитного расходомера с сруглым сечением канала преобразователя методом функций Грина в щумерном приближении. Труды метрологических институтов СССР, зып 182/242, 1980, 84−89с.

121. Лейкин Д. И., Кабанов Б. И. Труды института океанологии., № 19, 112, 1956.

122. Краев И. Н. Электромагнитный расходомер с постоянным магнитным полем без поляризующихся электродов. В сб. Всесоюзной межвузовской конференции по методам и приборам для измерения расходов жидкостей, газов и сыпучих материалов. Томск, 1966.

123. Турлыгин С. Я., Карелина H.A. ДАН, 24, 6, 965, 1951.

124. Павлов A.B., Каратаев Р. Н. Измерение расхода теплоносителей электромагнитным методом. Сб. материалов межвузовской конференции по проблемам энергетики. Казань, КФ МЭИ, 1998 г.

125. Павлов A.B. и др. Индукционный способ измерения расхода электропроводящих жидкостей. Авт. свид. СССР. № 346 583, Бюлл. № 23, 1972.

126. С. Гутников. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л., Энергоатомиздат, 1988, 303с.

127. В. В. Бирюков, М. А. Данилов, С. С. Кивилис. Точные измерения расхода жидкостей. М., Машиностроение, 1977, 143с.

128. Г. Г. Гуревич, A.C. Гинзбург, Г. Х. Кирштейн. Двухканальные электромагнитные расходомеры быстропеременных потоков. Приборы и: истемы управления. 1974, № 4, 36.

129. Г. Г. Гуревич. Исследование электромагнитных расходомеров для контроля нестационарных расходов. Кандидатская диссертация. ОФТН. АН Латв. ССР, Рига, 1974 г.

130. Павлов A.B. Исследование возможностей создания образцового электромагнитного измерителя нестационарных расходов жидкостей. 82с. Сб. эефератов НИР и ОКР. 1977.№ 10, с. 24.

131. Павлов A.B., Ястребов В. Н. Двухканальный электромагнитный эасходомер. Авт. свид. СССР № 909 574.

132. Павлов A.B., Ястребов В. Н., Чугунов Ю. А. Двухканальный импульсный шектромагнитный расходомер для постоянных и переменных расходов. Сб хРазвитие системы метрологического обеспечения измерения расхода и соличества веществ. 1979, 11, г. Казань.

133. Павлов A.B. Электромагнитный расходомер типаРЭИ-1. Тнформационный листок 31−82 НТД, сер. 84, Казань, ЦНТИ, 1982.

134. Павлов A.B. Электромагнитные расходомеры для пульсирующих эасходов на Ду=10, 50, 100 мм. В частотном диапазоне 0−50 Гц. Отчет по ОКР. ЗНИИР, Казань, 1982, 69с.

135. Arnold LS. Rev. Scient. Instr. 1951, v.22. № 1, 43.

136. Г. П. Катыс. Элементы систем автоматического контроля нестационарных ютоков. М., Изд-во АН СССР, 1959.

137. Spenser М.Р., Denison A.B. IRE Trans. On Med. Elektr. 1959. ME-6, № 4,220.