磁感应流量计和测量点制造技术

本发明专利技术涉及一种磁感应流量计，该磁感应流量计用于测量介质的流速或体积流率，包括：测量管，该测量管具有第一横截面并且用于传输介质，其中，该测量管在入口侧端面和出口侧端面之间具有中心区段，该中心区段具有第二横截面，其中，该第一横截面面积大于第二横截面面积；至少一个磁场产生装置，该至少一个磁场产生装置用于在介质中产生基本上垂直于纵向方向的磁场，其中，该磁场产生装置具有极靴或鞍形线圈，其中，在测量管的第二横截面中，极靴或鞍形线圈以最大中心角β围绕该流体传导通道；以及电极系统，该电极系统具有至少两个电极对，该至少两个电极对被设计成检测记录电极对之间在垂直于磁场并且垂直于纵向方向感应到的电压。每个电极对的第一电极位于测量管的第一侧上，并且每个电极对的第二电极位于第二侧上。中心角α在测量管的第二横截面中限定了最小圆形扇段，位于测量管各一侧上的电极分布在该最小圆形扇段中。这些电极对布置在该中心区段中。磁感应流量计其特征在于，中心角α和β彼此协调以使得该流量计对于旋转对称流动的偏离不敏感。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁感应流量计和测量点
技术介绍
应用磁感应流量计来确定在测量管中的介质的流速和/或体积流率。磁感应流量计包括磁场产生装置，该磁场产生装置产生垂直于测量管的横轴的磁场。为此，通常使用一个或多个线圈。为了实施主要是均匀的磁场，附加地将鞍形线圈或极靴形成和放置成，使得磁场线在基本上垂直于横向轴线的整个管横截面之上延伸。位于测量管的壁处的测量电极对感测到感应产生的电气测量电压，当导电介质在磁场存在的情况下沿纵向轴线的方向流动时，会产生上述电气测量电压。由于所记录的测量电压根据法拉第感应定律取决于流动介质的速率、流速并且结合已知的管横截面面积，因此可以从测量电压中确定该介质的体积流率。磁感应流量计对流动介质的流动剖面敏感。取决于管道系统和测量装置，会发生几个百分比的测量误差。因此，通常将直管安装在入口端处，该直管的长度是测量管的标称直径的至少5到10倍。然而，存在已知的应用，其中，无法使用该最小距离(即所谓的入口通路)。例如，当管道系统位于狭窄区域中时，情况如此。流量测量对旋转非对称的流动剖面的灵敏度取决于测量管、磁铁系统以及电极的几何形状。因此，为了正确表征与速度有关的感应电压，必须考虑管道和电极几何形状的影响。这两个影响通过加权函数GF以数学方式来描述。该几何形状对流量的影响能够最佳地通过以下关系来说明：其中，为了确定电压U(x),在测量管的体积上对流速v(x')和加权函数GF(x',x)进行积分。在这样的情况下，加权函数GF基于以及磁场B(x')和格林函数G确定，该格林函数通过电边界条件提供。优化方法的目的在于，优化该构造的几何形状，以使得在总流动剖面中然而，这对于具有单点形电极对的管是不可能的。对附加电极的使用为解决方案提供了一种可能的方法。因此，例如，从CN101294832A中已知这样一种磁感应流量计，该磁感应流量计具有两个电极对，这两个电极对轴对称地布置在管横截面中，由此使得流动剖面对确定体积流率的影响最小。在这样的情况下，由电极对限定的两个电极轴在测量管的横截面中形成约40°的角度。在DE102015113390A1中公开了另一种建议，其中，第二和第三电极对布置在所限定的电极轴上，所限定的电极轴相对于第一电极轴线以小于或等于±45°的角度测量值布置，该第一电极轴线垂直于磁场定向。EP0878694A1类似地公开了一种磁感应流量计，该磁感应流量计根据现有技术具有两个附加电极对，这两个附加电极对的电极轴分别相对于传统电极对的电极轴线形成约45°的角度，从而实现在测量误差小于1％的范围内的测量精度改进。这尤其是通过对电极之间的电势差进行单独记录和加权来实现。这些建议的缺点在于，针对每个电极对必须考虑加权因子，而如何根据管道系统或旋转非对称的流动剖面来选择这些加权因子尚不清楚。
技术实现思路
根据上述现有技术，本专利技术的目的是提供一种磁感应流量计，该磁感应流量计使得旋转非对称的流动剖面对确定流速和体积流率的影响最小。该目的通过根据权利要求1所限定的磁感应流量计以及根据权利要求12所限定的测量点来实现。本专利技术的用于测量介质的流速u或体积流率的磁感应流量计包括：测量管，该测量管具有第一横截面并且用于沿由测量管轴线所限定的纵向方向传输该介质，其中，该测量管具有入口侧端面和出口侧端面，该入口侧端面和出口侧端面沿纵向方向界定该测量管，其中，该测量管在入口侧端面和出口侧端面之间具有中间区段，该中间区段具有第二横截面，其中，该第一横截面面积大于第二横截面面积，其中，垂直纵向平面将测量管分成第一侧和第二侧，其中，该测量管包括流体传输通道，该流体传输通道具有由衬里界定的壁，至少一个磁场产生装置，该至少一个磁场产生装置用于在介质中产生基本上垂直于纵向方向延伸的磁场，其中，该磁场产生装置具有极靴，其中，极靴在测量管的第二横截面中以最大中心角β围绕该流体传输通道；以及电极系统，该电极系统具有至少两个电极对，该至少两个电极对适合于记录在垂直于磁场并且垂直于纵向方向的电极对之间感应到的电压，其中，每个电极对的第一电极位于测量管的第一侧上，其中，每个电极对的第二电极位于测量管的第二侧上，其中，在测量管的第二横截面中的中心角α限定了最小圆形扇段，在每个情况下，位于测量管一侧上的电极分布在该最小圆形扇段中，其中，这些电极对布置在中间区段中，其特征在于，中心角α和β相对于彼此适应使得流量计在一定程度上对于旋转对称流动的偏离不敏感，从而使得磁感应流量计在测试测量中所具有的流速的测量误差和/或体积流率的测量误差小于1.0％、尤其是小于0.5％且优选地小于0.2％，其中，流速uva和/或体积流率形成参考值，其中，在旋转非对称流动的情况下确定流速uS和/或体积流率对于旋转非对称的流动剖面不敏感的磁感应流量计理想地用于监控管道系统，在这种情况下无法实施最优的入口通路，该入口通路的长度是该测量管的标称直径的倍数。由于通常对磁感应流量计进行优化以呈现完全展开的旋转对称的流动剖面，因此取决于扰动的距离和类型，扰动会由于介质的非理想流动剖面而引起测量误差。完全展开的旋转对称的流动剖面是一种其中流动剖面不再沿流动方向改变的流动剖面。例如，这样的流动剖面在具有入口通路的测量管中形成与测量管标称直径的30倍相对应的长度以及2m/s的介质速率。在现有技术中已知这样的磁感应流量计，这些磁感应流量计具有至少两个电极对，该至少两个电极对在测量管的横截面中限定角度α。通常，毗邻的电极通过具有约180°/(N+1)的固定角度值的角度δ隔开，其中，自然数N与电极对的数量相对应。通过对分别在电极上产生的电势差进行加权，为旋转非对称的流动剖面提供了小于1％的测量误差。令人惊讶地发现，通过修改角度α和β，可以进一步明显减小由于旋转非对称的流动剖面引起的测量误差。在这样的情况下，中心角β用作磁场产生装置的表征变量，并且给出测量管在横截面上由极靴围绕的范围。虽然小中心角β规定了磁场线仅集中在测量管的中心，但大中心角β的使用使得磁场大致均匀地散布在测量管的整个横截面上。在这样的情况下，该中心角β的特征在于这样两根线，这两根线在管的中心相遇并且每根线均与极靴的两端之一相交。存在已知的磁场产生装置，该磁场产生装置包括用于外部场的场引导材料并且具有至少一个屏蔽元件，该至少一个屏蔽元件在极靴和场引导材料之间和/或在场引导材料和电磁体之上。这些部件用于减小扰动或杂散场和/或闭合磁场线回路，并且不负责将磁场联接到介质中。该磁场产生装置布置在测量管外部，并且完全地抵靠于测量管固定、部分地抵靠于测量管固定或者相对于该测量管以固定距离的形式固定。然而，还存在已知的磁感应流量计，这些磁感应流量计具有铸造到衬里中或者壁中的磁场产生装置。相反，电极并非必须嵌入，而是还可以随后作为杆电极插入。然而，在许多情况下，具有电极头的电极(例如，所谓的蘑菇头电极)优选地用在磁感应流量计中。在本专利技术的上下文中，这样的电极能够有利地铸造就位，同时在制造过程中形成壁的材料。该测量管被实施为在其接触介质的内侧上电绝缘，并且实际上，一方面，例如使得该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁感应流量计，所述磁感应流量计用于测量介质的流速u或体积流率

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181219 DE 102018132935.01.一种磁感应流量计，所述磁感应流量计用于测量介质的流速u或体积流率包括：
-测量管(1)，所述测量管具有第一横截面并且用于沿由测量管轴线所限定的纵向方向(4)传输所述介质，
ο其中，所述测量管具有入口侧端面(2)和出口侧端面(3)，所述入口侧端面和所述出口侧端面沿所述纵向方向(4)界定所述测量管(1)，
ο其中，所述测量管在所述入口侧端面(2)和所述出口侧端面(3)之间具有中间区段(29)，所述中间区段具有第二横截面，其中，所述第一横截面面积大于所述第二横截面面积，
ο其中，垂直纵向平面将所述测量管分成第一侧(I)和第二侧(II)，
ο其中，所述测量管(1)包括流体传输通道，所述流体传输通道具有由衬里界定的壁，
-至少一个磁场产生装置(5)，所述至少一个磁场产生装置用于在所述介质中产生基本上垂直于所述纵向方向(4)延伸的磁场，
ο其中，所述磁场产生装置(5)具有极靴(14)或鞍形线圈，
ο其中，在所述测量管(1)的所述第二横截面(9)中的所述极靴(14)或所述鞍形线圈以最大中心角β围绕所述流体传输通道，以及
-电极系统(6)，所述电极系统具有至少两个电极对，所述至少两个电极对被适配记录在垂直于所述磁场并且垂直于所述纵向方向(4)的所述电极对之间感应到的电压，
ο其中，每个电极对的第一电极(6.1)位于所述测量管的所述第一侧(I)上，
ο其中，每个电极对的第二电极(6.2)位于所述测量管的所述第二侧(II)上，
ο其中，在所述测量管的所述第二横截面(9)中的中心角α限定最小圆形扇段，位于所述测量管(1)的一侧上的所述电极(6.1、6.2)分布在所述最小圆形扇段上，
ο其中，所述电极对布置在所述中间区段中，
其特征在于，
-所述中心角α和β相对于彼此被适配使得所述流量计在一定程度上对于旋转对称流动的偏离不敏感，从而使得所述磁感应流量计在测试测量中所具有的流速的测量误差和/或体积流率的测量误差小于1.0％、尤其是小于0.5％且优选地小于0.2％，
ο其中，流速uva和/或体积流率形成参考值，
ο其中，在旋转非对称流动的情况下，确定流速uS和/或体积流率


2.根据权利要求1所述的磁感应流量计，
其中，通过扰动对于所述测试测量产生旋转非对称的流动，所述扰动发生在所述入口侧端面(2)处并且包括至少一个扰动源。


3.根据权利要求2所述的磁感应流量计，
其中，所述扰动源包括膜片(B)或90°弯头(90°R)，
其中，所述测量管(1)的所述横截面的50％由所述膜片(B)覆盖，
其中，所述膜片(B)具有弦部，所述弦部限制朝向所述管的所述膜片，
其中，所述膜片(B)呈现第一膜片定向(B1)或第二膜片定向(B2)，
其中，在所述第一膜片定向(B1)的情况下，所述弦部垂直于所述磁场定向，并且在所述第二膜片定向(B2)的情况下，所述弦部平行于所述磁场定向，
其中，所述90°弯头(90°R)呈现第一弯头定向(R1)或第二弯头定向(R2)，
其中，所述第一弯头定向(R1)的特征在于垂直于所述磁场并且垂直于所述测量管(1)的所述纵向方向(4)延伸的管道轴线(42)，并且所述第二弯头定向(R2)的特征在于平行于所述磁场并且垂直于所述测量管(1)的所述纵向方向(4)延伸的管道轴线(42)。


4.根据权利要求1至3中的任一项所述的磁感应流量计，
其中，所述扰动以间隔0-DN设置在所述入口侧端面(2)处。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的磁感应流量计，
其中，在所述测量管(1)中的所述介质的雷诺数大于或等于100000、尤其是大于或等于50000且优选地大于或等于10000的情形下，提供对旋转非对称的流动剖面的不敏感性。


6.根据权利要求1至5中的任一项所述的磁感应流量计，
其中，所述流量计具有两个或三个电极对。


7.根据权利要求1至6中的任一项所述的磁感应流量计，
其中，至少两个电极——尤其是所有电极——电气地连接在一起，所述至少两个电极分别相对于垂直测量管纵向平面(7)位于所述测量管的一侧上。

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙·玛利亚格，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH