一種永磁式液態(tài)金屬流量計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型屬于流量計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種永磁式液態(tài)金屬流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于液態(tài)金屬溫度高、化學(xué)性質(zhì)活潑并且大多應(yīng)用領(lǐng)域處于高福照環(huán)境，所W常 規(guī)流量計(jì)無法應(yīng)用在液態(tài)金屬流量測(cè)量領(lǐng)域。永磁式管道液態(tài)金屬流量計(jì)基于法拉第電磁 感應(yīng)定律的原理，即液態(tài)金屬在垂直于磁場(chǎng)的管道中流動(dòng)時(shí)切割磁力線，在與液態(tài)金屬運(yùn) 動(dòng)方向和磁力線方向相垂直的兩電極上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。運(yùn)種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與流體流 速成正比，從而通過檢測(cè)流量計(jì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)即可求得液態(tài)金屬流量。
[0003] 由于永磁式管道液態(tài)金屬流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出信號(hào)強(qiáng)、線性度好、耐高溫和 對(duì)流體流動(dòng)特征不敏感等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外已被應(yīng)用于管道液態(tài)金屬流量測(cè)量。但是液態(tài)金 屬(如鋼冷快堆中的鋼)的應(yīng)用領(lǐng)域一般都具有溫度高且溫度變化范圍寬(如鋼在快堆中溫 度變化范圍為15(TC~60(TC)的特點(diǎn)，如果只保證某一溫度下的測(cè)量線性度是不能完全滿 足實(shí)際測(cè)量要求的。
[0004] 目前已公開的中國專利（申請(qǐng)?zhí)枮?00910116768.4和201210556276.9)均是采用 永磁式原理的液態(tài)金屬流量計(jì)，兩者均采用整體式磁鋼組件結(jié)構(gòu)，如果用作大口徑（如 DN200 )、大量程管道液態(tài)金屬流量測(cè)量會(huì)存在測(cè)量線性度無法滿足需求的問題。
[0005] 另外，傳統(tǒng)的液態(tài)金屬流量計(jì)安裝后基于安全性因素的考慮一般采取焊接方式安 裝，不再拆卸標(biāo)定，而且目前公開的液態(tài)金屬流量計(jì)在設(shè)計(jì)時(shí)均未考慮如何實(shí)現(xiàn)流量計(jì)的 在線校準(zhǔn)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] (一)實(shí)用新型目的
[0007] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種可實(shí)現(xiàn)在線校準(zhǔn)、測(cè)量線性 度好且測(cè)量誤差小的適于大量程(〉300mVh)的液態(tài)金屬流量計(jì)。
[000引（二)技術(shù)方案
[0009] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下：
[0010] -種永磁式液態(tài)金屬流量計(jì)，該流量計(jì)包括一次傳感器、二次儀表及相關(guān)法流量 測(cè)量裝置；
[0011] 所述一次傳感器包括磁系統(tǒng)測(cè)量部件、溫度測(cè)量部件、支承定位組件及防護(hù)部件， 其中防護(hù)部件位于磁系統(tǒng)測(cè)量部件的外部，為鐘罩形結(jié)構(gòu)，用于流量計(jì)的防護(hù);防護(hù)部件的 上部還設(shè)置有一個(gè)磁通測(cè)量盲管，該盲管作為磁通量密度測(cè)量接口，用于放置特斯拉計(jì);定 期校準(zhǔn)時(shí)將特斯拉計(jì)伸到盲管底部，保證不同時(shí)刻特斯拉計(jì)探頭測(cè)量位置的一致性，完成 磁鋼組件的磁通量密度測(cè)量后，通過計(jì)算從而修正流量計(jì)長時(shí)間運(yùn)行后由磁通量密度的變 化引起的流量計(jì)分度特性變化；
[0012] 所述磁系統(tǒng)測(cè)量部件是一次傳感器的核屯、，其為多個(gè)磁鋼組件串聯(lián)組成，該多個(gè) 磁鋼組件由一對(duì)磁極連接組成閉合磁路，為永磁式管道液態(tài)金屬流量計(jì)提供穩(wěn)定磁場(chǎng);磁 系統(tǒng)測(cè)量部件還包括電極及管道組件；
[0013] 所述每個(gè)磁鋼組件均包括永磁體、磁輛，永磁體、磁輛及磁極對(duì)稱地設(shè)置于管道組 件的徑向位置處，且永磁體和磁輛之間固定連接;永磁體的形狀為長方體或圓柱狀，磁輛的 形狀為U型，其位于管道組件的下方，U型磁輛的兩端分別與永磁體固定連接;磁極的形狀為 扁平長方體，磁極與永磁體固定連接;所述電極的對(duì)數(shù)為多對(duì)，其位于兩磁極中屯、位置偏向 液態(tài)金屬流動(dòng)方向一側(cè);管道組件軸線、電極軸線、磁力線=者互相垂直；
[0014] 所述溫度測(cè)量部件的測(cè)溫點(diǎn)位于磁系統(tǒng)測(cè)量部件內(nèi)的永磁體上，用于磁鋼組件的 溫度測(cè)量，W在線補(bǔ)償由于介質(zhì)溫度變化而引起的傳感器分度特性的變化。
[0015] 所述支承定位組件位于管道組件下方，實(shí)現(xiàn)管道組件的固定支承，并防止管道組 件的周向及徑向運(yùn)動(dòng)，保證管道組件軸線、電極軸線、磁力線=者互相垂直。
[0016] 所述相關(guān)法流量測(cè)量裝置包括主要包括數(shù)據(jù)采集單元、相關(guān)分析機(jī)等，其通過信 號(hào)電纜與電極相連，其是對(duì)任意兩對(duì)電極的流量信號(hào)進(jìn)行分析，建立流量波動(dòng)信號(hào)的傳輸 時(shí)間與流量的關(guān)系，通過測(cè)量流量波動(dòng)信號(hào)的傳輸時(shí)間，就可W確定液態(tài)金屬的流量，從而 完成流量計(jì)的在線校準(zhǔn)。
[0017] 優(yōu)選地，所述磁極與管道組件間為空氣間隙，間隙的寬度為2~6mm。
[001引（；巧益效果
[0019] 本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊簯B(tài)金屬流量計(jì)不同于傳統(tǒng)的流量計(jì)結(jié)構(gòu)，其是通過采用串聯(lián)式分 體結(jié)構(gòu)，對(duì)液態(tài)金屬流量測(cè)量尤其是大流量(〉30(WVh)流量測(cè)量時(shí)，增加了流量計(jì)磁系統(tǒng) 測(cè)量部件所在磁場(chǎng)的均勻區(qū)域范圍，改善了輸出線性度;配套的溫度測(cè)量部件及二次儀表， 可實(shí)時(shí)在線補(bǔ)償由于介質(zhì)溫度變化而引起的流量計(jì)分度特性的變化，保證了液態(tài)金屬在整 個(gè)運(yùn)行溫度范圍內(nèi)的測(cè)量精度。另外，該裝置配套的相關(guān)法流量在線校準(zhǔn)裝置可實(shí)現(xiàn)流量 計(jì)在線校準(zhǔn)，解決了液態(tài)金屬流量計(jì)不便拆卸進(jìn)行定期校準(zhǔn)的難題。
[0020] 其中，該流量計(jì)對(duì)液態(tài)金屬流量進(jìn)行測(cè)量時(shí)進(jìn)行在線溫度補(bǔ)償?shù)脑硎牵?br>[0021] 當(dāng)液態(tài)金屬在垂直于磁場(chǎng)的管道中流動(dòng)時(shí)切割磁力線，在與液態(tài)金屬運(yùn)動(dòng)方向和 磁力線方向相垂直的兩電極上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
[0022] 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可用下式表示：
[0023] 怎=友紙 （1)
[0024] 式中；
[0025] E--在液態(tài)金屬中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，V;
[00%] B-管道截面上的磁通量密度，T;
[0027] d-液態(tài)金屬管道內(nèi)徑，m;
[002引 V-液態(tài)金屬流速，m/s;
[00巧]肅I巧威巧由熱R計(jì)貸m液態(tài)金屬流體流速V，從而求得液態(tài)金屬體積流量Q:
[0030]
(2)
[0031] 式中:K-每1毫伏輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)的流量，即流量計(jì)分度特性曲線的斜率。
[0032] 當(dāng)流量計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸確定時(shí)，流量計(jì)的分度特性實(shí)際上還要受磁鋼組件的溫度Tm、 液態(tài)金屬溫度Tf影響?？紤]液態(tài)金屬的加熱速度一般不大，可W認(rèn)為磁鋼組件溫度Tm與液態(tài) 金屬溫度Tf之間是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，從而只需通過液態(tài)金屬流量計(jì)標(biāo)定回路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)建立 K與液態(tài)金屬溫Tf(或磁鋼溫度Tm)之間的關(guān)系，便可得到整個(gè)運(yùn)行溫度范圍內(nèi)的流量計(jì)分度 特性。
[0033] 可W按下式描述K與液態(tài)金屬溫度Tf的關(guān)系：
[0034] K = f(Tf) (3)
[0035] 流量計(jì)的分度特性關(guān)系式可表示為：
[0036] Q=KE = f(Tf 化（4)
[0037] 當(dāng)測(cè)得電動(dòng)勢(shì)E及液態(tài)金屬溫Tf時(shí)，利用式(4)式即可確定液態(tài)金屬的流量。
[0038] 利用流量計(jì)對(duì)液態(tài)金屬流量進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行相關(guān)法流量測(cè)量裝置對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)的 原理是：
[0039] 實(shí)現(xiàn)流量計(jì)在線校準(zhǔn)功能