一種大量程互感式液態(tài)金屬液位計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型具體涉及一種大量程互感式液態(tài)金屬液位計(jì)，屬于液位測(cè)量領(lǐng)域。
【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)域處于高輻照環(huán)境，所以常規(guī)液位計(jì)無(wú)法應(yīng)用在液態(tài)金屬液位測(cè)量領(lǐng)域。目前液態(tài)金屬液位測(cè)量都是利用電導(dǎo)率技術(shù)進(jìn)行的。測(cè)量有兩種分類的方法:分別是可以分為間斷的點(diǎn)式或連續(xù)式以及接觸式或非接觸式。間斷點(diǎn)式液位計(jì)常常做成可變的，從而使它能夠起到連續(xù)式液位計(jì)的功用。方法是使敏感元件可以移動(dòng)或者按所希望的連續(xù)程度選取一系列適當(dāng)間距的敏感點(diǎn)。一般講，點(diǎn)式敏感元件比連續(xù)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(jié)構(gòu)完整性為條件的。但是，以電導(dǎo)性為原理的敏感元件是易受潤(rùn)濕條件影響的。非接觸式敏感元件不受這些條件的影響。因?yàn)樗鼈儼惭b在一個(gè)插入容器而末端密封的套管里。非接觸式敏感元件相對(duì)容易更換和維修。
[0003]互感式液位計(jì)的敏感元件安裝在保護(hù)套管中，不與液態(tài)金屬直接接觸，因此具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、線性度好、耐高溫、易于更換可實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。其工作原理是基于液態(tài)金屬的高電導(dǎo)率的特性。研制的液位計(jì)采用非接觸的互感式敏感元件測(cè)量，根據(jù)電磁場(chǎng)理論，當(dāng)在原邊繞組中有交流電流時(shí)，在次級(jí)繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小會(huì)受到環(huán)繞繞組介質(zhì)的影響，此時(shí)原邊繞組產(chǎn)生的交變磁通，一方面與次級(jí)繞組交鏈，另一方面在液位計(jì)外套管及被測(cè)介質(zhì)鈉中產(chǎn)生感應(yīng)渦流，從而產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，引起總磁通減小，進(jìn)而減小了次級(jí)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。被測(cè)介質(zhì)的液位與次級(jí)繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的減小量在一定條件下成反比。
[0004]采用互感式原理的液態(tài)金屬的測(cè)量在公開文獻(xiàn)資料中查閱到中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00710111397.1，為單點(diǎn)式液態(tài)金屬液位計(jì)，不能進(jìn)行液位的連續(xù)測(cè)量。
[0005]專利申請(qǐng)?zhí)?5222877.7的液位計(jì)，為保證其具有良好的線性，要求繞組間螺距應(yīng)均勻，絲與芯棒間應(yīng)緊密配合，因此對(duì)加工工藝的要求較高。并且受鎧裝電纜拉絲工藝的影響無(wú)法實(shí)現(xiàn)大量程(2m以上)液位的測(cè)量。
[0006]因此根據(jù)工程需求，需要一種新結(jié)構(gòu)的液位計(jì)進(jìn)行液態(tài)金屬的測(cè)量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的在于提供一種大量程互感式液態(tài)金屬液位計(jì)，該液位計(jì)包括外保護(hù)套管、鎧裝鎳雙芯電纜、熱電偶、支撐骨架、二次儀表；
[0008]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(lì)線圈，另一根芯線作為副邊測(cè)量線圈；
[0009]所述熱電偶安裝在外保護(hù)套管內(nèi)并連接所述二次儀表的處理單元；
[0010]所述原邊激勵(lì)線圈與二次儀表內(nèi)的激勵(lì)源連接；
[0011]所述副邊測(cè)量線圈也連接所述二次儀表的處理單元。
[0012]進(jìn)一步地，如上所述的大量程互感式液態(tài)金屬液位計(jì)，所述激勵(lì)源為880Hz，180mA的交流恒流源。
[0013]進(jìn)一步地，如上所述的大量程互感式液態(tài)金屬液位計(jì)，所述二次儀表的處理單元接收副邊測(cè)量線圈感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)及熱電偶信號(hào)，并通過(guò)下列公式進(jìn)行液位計(jì)分度特性方程的擬合，顯示并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA信號(hào)輸出給外部的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng):
[0014]H= (aT2+bT+c)U2+dT2+eT+f
[0015]式中H—液位計(jì)插入深度，mm
[0016]U2—副邊測(cè)量線圈感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，mv
[0017]T-熱電偶信號(hào)，。C
[0018]a、b、c、d、e、f—根據(jù)分度校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)確定的補(bǔ)償系數(shù)。
[0019]進(jìn)一步地，如上所述的大量程互感式液態(tài)金屬液位計(jì)，所述二次儀表具有監(jiān)測(cè)并顯示激勵(lì)電流、頻率功能、修正參數(shù)輸入功能;二次儀表具有自檢、掉電保護(hù)、滿度設(shè)置、斷偶報(bào)警等功能，并具有4_20mA直流模擬信號(hào)輸出。
[0020]本實(shí)用新型的互感式液態(tài)金屬液位計(jì)能夠有效的用于容器內(nèi)高溫液態(tài)金屬液位變化的連續(xù)監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型采用水平于支撐骨架軸線的繞制方式，簡(jiǎn)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(dá)到降低激勵(lì)源的負(fù)荷，減少因溫度變化導(dǎo)致的繞組電阻率的變化而造成的輸出幅值的變化量。本實(shí)用新型應(yīng)用范圍擴(kuò)大，量程及結(jié)構(gòu)可根據(jù)需要調(diào)整。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1是本實(shí)用新型液位計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型液位計(jì)的二次儀表結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型液位計(jì)的模擬測(cè)試曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0025]圖1是互感式液態(tài)金屬液位計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)液態(tài)金屬液位變化時(shí)改變次級(jí)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬液位的測(cè)量。
[0026]本實(shí)用新型的液位計(jì)主要由外保護(hù)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(cè)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(lì)線圈AA'，另一根芯線作為副邊測(cè)量線圈BB'。采用880Hz，180mA的交流恒流源作為激勵(lì)源6。通過(guò)熱電偶測(cè)量測(cè)量介質(zhì)溫度。二次儀表的處理單元7接收副邊測(cè)量線圈感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)及熱電偶信號(hào)，并通過(guò)下列公式進(jìn)行液位計(jì)分度特性方程的擬合，顯示并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA信號(hào)輸出給計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。
[0027]H= (aT2+bT+c)U2+dT2+eT+f
[0028]式中H—液位計(jì)插入深度，mm
[0029]U2-輸出電壓，mv
[0030]T-被測(cè)介質(zhì)溫度，°C
[0031 ] a、b、c、d、e、f—根據(jù)分度校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)確定的補(bǔ)償系數(shù)。
[0032]當(dāng)原邊激勵(lì)線圈輸入采用880Hz，180mA的交流恒流源，通過(guò)退火爐模擬不同的運(yùn)行溫度，采用金屬套管模擬液態(tài)金屬液位進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)圖3所示。
[0033]圖2為二次儀表結(jié)構(gòu)框圖，如圖所示具有以下功能模塊:
[0034]I) 二次儀表對(duì)副邊測(cè)量線圈的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行采集和處理；
[0035]2) 二次儀表對(duì)熱電偶溫度信號(hào)進(jìn)行采集，并實(shí)時(shí)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；
[0036]3) 二次儀表具有監(jiān)測(cè)并顯示激勵(lì)電流、頻率功能、修正參數(shù)輸入功能；
[0037]4) 二次儀表具有自檢、掉電保護(hù)、滿度設(shè)置、斷偶報(bào)警等功能，并具有4_20mA直流模擬信號(hào)輸出。
[0038]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大量程互感式液態(tài)金屬液位計(jì)，其特征在于: 該液位計(jì)包括外保護(hù)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(lì)線圈，另一根芯線作為副邊測(cè)量線圈； 所述熱電偶安裝在外保護(hù)套管內(nèi)并連接所述二次儀表的處理單元； 所述原邊激勵(lì)線圈與二次儀表內(nèi)的激勵(lì)源連接； 所述副邊測(cè)量線圈也連接所述二次儀表的處理單元。2.如權(quán)利要求1所述的大量程互感式液態(tài)金屬液位計(jì)，其特征在于: 所述二次儀表具有監(jiān)測(cè)并顯示激勵(lì)電流、頻率功能、修正參數(shù)輸入功能;二次儀表具有自檢、掉電保護(hù)、滿度設(shè)置、斷偶報(bào)警功能，并具有4_20mA直流模擬信號(hào)輸出。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種大量程互感式液態(tài)金屬液位計(jì)。該液位計(jì)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(gòu)成液位計(jì)的敏感部件，其中一根芯線作為原邊激勵(lì)線圈，另一根芯線作為副邊測(cè)量線圈。采用交流恒流源作為原邊激勵(lì)輸入，在副邊測(cè)量線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。隨著液態(tài)金屬液位的變化進(jìn)而改變次級(jí)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)標(biāo)定確定液位與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)關(guān)系曲線從而實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬液位的測(cè)量。液位計(jì)套管內(nèi)安裝有鎧裝熱電偶，結(jié)合配套的二次儀表，可實(shí)時(shí)在線補(bǔ)償由于介質(zhì)溫度變化而引起的液位計(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。
【IPC分類】G01F23/22
【公開號(hào)】CN205209593
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520997609
【發(fā)明人】楊洋, 董康樂(lè), 楊建偉, 崔國(guó)生, 吳宏巖, 趙保平, 金佳佳
【申請(qǐng)人】中國(guó)原子能科學(xué)研究院
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月4日