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一種大量程互感式液態金屬液位計.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510885914.5

申請日:

2015.12.04

公開號:

CN105318935A

公開日:

2016.02.10

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):G01F 23/22申請日:20151204|||公開
IPC分類號: G01F23/22 主分類號: G01F23/22
申請人: 中國原子能科學研究院
發明人: 楊洋; 董康樂; 楊建偉; 崔國生; 吳宏巖; 趙保平; 金佳佳
地址: 102413北京市房山區北京市275信箱65分箱
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510885914.5

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2016.03.09|||2016.02.10

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種大量程互感式液態金屬液位計。該液位計采用鎧裝鎳雙芯電纜水平于支撐骨架軸線纏繞在支撐骨架上構成液位計的敏感部件,其中一根芯線作為原邊激勵線圈,另一根芯線作為副邊測量線圈。采用交流恒流源作為原邊激勵輸入,在副邊測量線圈產生感應電動勢。隨著液態金屬液位的變化進而改變次級繞組的感應電動勢,通過標定確定液位與感應電動勢關系曲線從而實現液態金屬液位的測量。液位計套管內安裝有鎧裝熱電偶,結合配套的二次儀表,可實時在線補償由于介質溫度變化而引起的液位計分度特性的變化,保證了液態金屬在整個運行溫度范圍內的測量精度。

權利要求書

1.一種大量程互感式液態金屬液位計,其特征在于:
該液位計包括外保護套管、鎧裝鎳雙芯電纜、熱電偶、支撐骨架、二次
儀表;
所述電纜水平于支撐骨架軸線纏繞在支撐骨架上,所述電纜的其中一根
芯線作為原邊激勵線圈,另一根芯線作為副邊測量線圈;
所述熱電偶安裝在外保護套管內并連接所述二次儀表的處理單元;
所述原邊激勵線圈與二次儀表內的激勵源連接;
所述副邊測量線圈也連接所述二次儀表的處理單元。
2.如權利要求1所述的大量程互感式液態金屬液位計,其特征在于:
所述激勵源為880Hz,180mA的交流恒流源。
3.如權利要求1所述的大量程互感式液態金屬液位計,其特征在于:
所述二次儀表的處理單元接收副邊測量線圈感應的電動勢及熱電偶信
號,并通過下列公式進行液位計分度特性方程的擬合,顯示并轉換為標準的
4-20mA信號輸出給外部的計算機監控系統:
H=(aT2+bT+c)U2+dT2+eT+f
式中H—液位計插入深度,mm
U2--副邊測量線圈感應的電動勢,mv
T--熱電偶信號,℃
a、b、c、d、e、f--根據分度校準實驗確定的補償系數。
4.如權利要求1所述的大量程互感式液態金屬液位計,其特征在于:
所述二次儀表具有監測并顯示激勵電流、頻率功能、修正參數輸入功能;
二次儀表具有自檢、掉電保護、滿度設置、斷偶報警等功能,并具有4-20mA
直流模擬信號輸出。

說明書

一種大量程互感式液態金屬液位計

技術領域

本發明具體涉及一種大量程互感式液態金屬液位計,屬于液位測量領域。

背景技術

由于液態金屬溫度高、化學性質活潑并且大多應用領域處于高輻照環境,
所以常規液位計無法應用在液態金屬液位測量領域。目前液態金屬液位測量都
是利用電導率技術進行的。測量有兩種分類的方法:分別是可以分為間斷的點
式或連續式以及接觸式或非接觸式。間斷點式液位計常常做成可變的,從而使
它能夠起到連續式液位計的功用。方法是使敏感元件可以移動或者按所希望的
連續程度選取一系列適當間距的敏感點。一般講,點式敏感元件比連續式有更
好的分辨率和可信度。直接與液位金屬接觸的敏感元件是以相容性和結構完整
性為條件的。但是,以電導性為原理的敏感元件是易受潤濕條件影響的。非接
觸式敏感元件不受這些條件的影響。因為它們安裝在一個插入容器而末端密封
的套管里。非接觸式敏感元件相對容易更換和維修。

互感式液位計的敏感元件安裝在保護套管中,不與液態金屬直接接觸,因
此具有結構簡單、線性度好、耐高溫、易于更換可實現連續測量等優點。其工
作原理是基于液態金屬的高電導率的特性。研制的液位計采用非接觸的互感式
敏感元件測量,根據電磁場理論,當在原邊繞組中有交流電流時,在次級繞組
中將產生感應電動勢,感應電動勢的大小會受到環繞繞組介質的影響,此時原
邊繞組產生的交變磁通,一方面與次級繞組交鏈,另一方面在液位計外套管及
被測介質鈉中產生感應渦流,從而產生感應磁場,引起總磁通減小,進而減小
了次級繞組的感應電動勢。被測介質的液位與次級繞組感應電動勢的減小量在
一定條件下成反比。

采用互感式原理的液態金屬的測量在公開文獻資料中查閱到中國專利申請
號200710111397.1,為單點式液態金屬液位計,不能進行液位的連續測量。

專利申請號95222877.7的液位計,為保證其具有良好的線性,要求繞組間
螺距應均勻,絲與芯棒間應緊密配合,因此對加工工藝的要求較高。并且受鎧
裝電纜拉絲工藝的影響無法實現大量程(2m以上)液位的測量。

因此根據工程需求,需要一種新結構的液位計進行液態金屬的測量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大量程互感式液態金屬液位計,該液位計包
括外保護套管、鎧裝鎳雙芯電纜、熱電偶、支撐骨架、二次儀表;

所述電纜水平于支撐骨架軸線纏繞在支撐骨架上,所述電纜的其中一根
芯線作為原邊激勵線圈,另一根芯線作為副邊測量線圈;

所述熱電偶安裝在外保護套管內并連接所述二次儀表的處理單元;

所述原邊激勵線圈與二次儀表內的激勵源連接;

所述副邊測量線圈也連接所述二次儀表的處理單元。

進一步地,如上所述的大量程互感式液態金屬液位計,所述激勵源為
880Hz,180mA的交流恒流源。

進一步地,如上所述的大量程互感式液態金屬液位計,所述二次儀表的
處理單元接收副邊測量線圈感應的電動勢及熱電偶信號,并通過下列公式進
行液位計分度特性方程的擬合,顯示并轉換為標準的4-20mA信號輸出給外
部的計算機監控系統:

H=(aT2+bT+c)U2+dT2+eT+f

式中H—液位計插入深度,mm

U2--副邊測量線圈感應的電動勢,mv

T--熱電偶信號,℃

a、b、c、d、e、f--根據分度校準實驗確定的補償系數。

進一步地,如上所述的大量程互感式液態金屬液位計,所述二次儀表具
有監測并顯示激勵電流、頻率功能、修正參數輸入功能;二次儀表具有自檢、
掉電保護、滿度設置、斷偶報警等功能,并具有4-20mA直流模擬信號輸出。

本發明的互感式液態金屬液位計能夠有效的用于容器內高溫液態金屬液
位變化的連續監測。本發明采用水平于支撐骨架軸線的繞制方式,簡化了加
工工藝,并能夠有效的減少鎧裝絲的用量,減少繞組的阻值,從而達到降低
激勵源的負荷,減少因溫度變化導致的繞組電阻率的變化而造成的輸出幅值
的變化量。本發明應用范圍擴大,量程及結構可根據需要調整。

附圖說明

圖1是本發明液位計的結構示意圖;

圖2是本發明液位計的二次儀表結構框圖;

圖3是本發明液位計的模擬測試曲線。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

圖1是互感式液態金屬液位計結構示意圖,當液態金屬液位變化時改變
次級繞組的感應電動勢,從而實現液態金屬液位的測量。

本發明的液位計主要由外保護套管1、鎧裝鎳雙芯電纜2、熱電偶3、支
撐骨架4、二次儀表5組成。鎧裝鎳雙芯電纜作為測量敏感元件水平于支撐
骨架軸線繞制在支撐骨架上,其中一根芯線作為原邊激勵線圈AA`,另一根
芯線作為副邊測量線圈BB`。采用880Hz,180mA的交流恒流源作為激勵源
6。通過熱電偶測量測量介質溫度。二次儀表的處理單元7接收副邊測量線圈
感應的電動勢及熱電偶信號,并通過下列公式進行液位計分度特性方程的擬
合,顯示并轉換為標準的4-20mA信號輸出給計算機監控系統。

H=(aT2+bT+c)U2+dT2+eT+f

式中H—液位計插入深度,mm

U2--輸出電壓,mv

T--被測介質溫度,℃

a、b、c、d、e、f--根據分度校準實驗確定的補償系數。

當原邊激勵線圈輸入采用880Hz,180mA的交流恒流源,通過退火爐模
擬不同的運行溫度,采用金屬套管模擬液態金屬液位進行測試,結果見圖3
所示。

圖2為二次儀表結構框圖,如圖所示具有以下功能模塊:

1)二次儀表對副邊測量線圈的輸出電壓信號進行采集和處理;

2)二次儀表對熱電偶溫度信號進行采集,并實時在線補償由于介質溫度
變化而引起的傳感器分度特性的變化;

3)二次儀表具有監測并顯示激勵電流、頻率功能、修正參數輸入功能;

4)二次儀表具有自檢、掉電保護、滿度設置、斷偶報警等功能,并具有
4-20mA直流模擬信號輸出。

顯然,本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本
發明的精神和范圍。這樣,倘若對本發明的這些修改和變型屬于本發明權利
要求及其同等技術的范圍之內,則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。

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一種 量程 互感 液態 金屬 液位計
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