Optimalizace magnetického pole čidla indukčního průtokoměru

Optimalizace magnetického pole čidla indukčního průtokoměru Rosický Jakub

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

Optimalizace magnetického pole čidla indukčního průtokoměru Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Body zpracování bakalářské práce • Teorie elektromagnetických průtokoměrů, matematické metody FEM a Comsol Multiphysics • Simulace magnetického pole elektromagnetického průtokoměru EESA DN 80 (Comsol) • Porovnání simulace a reálného modelu


Teorie elektromagnetických průtokoměrů • Faradayův indukční zákon • Lorentzovy síly

Schéma elektromagnetického průtokoměru

   Fm  q (v  B)   Fe  qE U  vBD


Příprava a simulace průtokoměrů v programu Comsol 1. Vytvoření geometrie modelu (3D Cad model) 2. Nastavení vlastností oblastí a okrajových podmínek 3. Zasíťování modelu (mesh) 4. Výpočet modelu 5. Zpracování výsledného modelu


Modely simulací • Vliv svorníků na magnetické pole • Vliv modifikovaných cívek průtokoměru • Vliv modifikovaných svorníků na cívky


Výpočet výsledného napětí U B

U   (v  B)dl A


Výsledky vlivu svorníku na magnetické pole


Řez průtokoměrem DN 80 se svorníkem μ=1 se zobrazeným magnetickým polem


Zobrazení indukčních čar se svorníkem o μ=1


Zobrazení indukčních čar se svorníkem o μ=5000


Modifikované cívky průtokoměru • Rozdíl v podélné šířce • šířky: 45 mm, 55 mm, 68 mm a 80 mm • přidány do porovnání: zakrytý model a cívka pro DN 40


Hodnoty modifikovaných cívek Typ

B·D [mWb·m-1] v [m·s-1]

U [mV]

š. 45 mm

0,132

12

1,588

š. 55 mm

0,159

12

1,905

š. 68 mm

0,178

12

2,136

š. 80 mm

0,174

12

2,089

š. 55 mm z

0,158

12

1,894

DN 40

0,058

12

0,691


Modifikované svorníky na cívky • Šířka svorníků: 11 mm, 21 mm a 28 mm • Pro cívky 55 mm, 68 mm a 80 mm • Celkově 9 modelů


Grafy pro modifikované svorníky na cívky

Závislost B na ose z ležící na spojnici pro cívku 55 mm



Graf pro modifikované svorníky na cívky



Porovnání reálných modelů se simulacemi • Porovnávané modely: • model bez svorníku • model se svorníkem • model se svorníkem a krytem

• V modelech použity cívky o šířce 55 mm a svorníky 21 mm


Porovnání modelu bez svorníku

Závislost B na ose z ležící na spojnici bez svorníku - simulace

Závislost B na ose z ležící na spojnici bez svorníku - reálný


Rozložené magnetické pole v rovině symetrie průtokoměru bez svorníku


Porovnání modelu se svorníkem

Závislost B na ose z ležící na spojnici se svorníky - simulace

Závislost B na ose z ležící na spojnici se svorníky - reálný


Porovnání modelu se svorníkem a krytem

Závislost B na ose z ležící na spojnici se svorníky a krytem - simulace

Závislost B na ose z ležící na spojnici se svorníky a krytem - reálný


Závěr • Největší napětí U při cívce 68 mm a svorníku 28 mm • Reálný model: cívky o šířce 55 mm se svorníkem 21 mm • Při porovnání simulací s reálným modelem se maximální hodnoty v grafech lišily přibližně o 2·10-4T (10%) • Měření prokázalo, že model byl vytvořen ve shodě s realitou.


Děkuji Vám za pozornost

Optimalizace magnetického pole čidla indukčního průtokoměru

Recommend Documents