В рамках программы «Приоритет 2030» команда ученых Алтайского государственного университета разработала технологию измерения скорости потока жидкости. Зарегистрировано ноу-хау «Электромагнитный расходомер погружного типа для измерения скорости потока и расхода воды в трубах большого диаметра».

Заказчиком данного проекта выступила компания «Техносервис» (Магнитогорск), которая занимается техническим обеспечением сельскохозяйственного производства, в частности, производством гидравлического оборудования, промышленной запорной арматуры (краны, клапаны), например, для систем мелиорации.

Чтобы комплектовать оросительные системы, специалистам необходим подсчет расхода воды и различных реагентов, которые в нее могут добавляться. Для этого необходимы счетчики. Компания использует трубопроводы большого диаметра – до 2 м. Соответственно, поток проходящей по ним жидкости также большой, скорость его доходит до 20 м/с. Как такой объем посчитать? В быту мы пользуемся счетчиками с крыльчатками (вращающаяся часть механизма, состоящая из диска с лопастями), которые крутятся в потоке воды, и устройство подсчитывает обороты этой крыльчатки. Но водопроводная вода чистая, в ней нет примесей, а вода, применяемая в мелиорации, не всегда хорошо очищена, что может приводить к поломке прибора.

«Мы стали думать, как решить эту проблему, и оказалось ответ был найден еще в прошлом веке. В воде всегда присутствует какое-то количество солей. Соли, как известно из школьного курса химии, диссоциируют на ионы. Поэтому, по сути, поток воды – это поток ионов, т.е. заряженных частиц. В целом вода, конечно, электрически нейтральна, но если поток заряженных частиц окажется в магнитном поле, то возникает разность потенциалов, которое можно измерить, поместив концы двух электродов поперек потока», – рассказал доцент кафедры радиофизики и теоретической физики, кандидат физико-математических наук Всеволод Щербинин.

Специальные приборы, которые используют данный принцип, – электромагнитные расходомеры. Они бывают двух типов – проточные и погружные. Первые не подходят для труб большого диаметра, а вот второй тип – как раз то, что нужно для данного проекта. 

«Погружной электромагнитный расходомер, представляет собой зонд, внутри которого находится соленоид (устройство, представляющее собой цилиндрическую катушку с намотанным на нее проводником, внутри которой находится неподвижный ферромагнитный сердечник), а также два электрода по бокам от него. Этот прибор через отверстие погружается в трубу, отверстие герметизируется. И при подаче на катушку тока, она начинает создавать магнитное поле, и на электродах, находящихся в потоке воды при магнитном поле, можно измерять напряжение», – поясняет физик.

Важное преимущество разработки заключается в создании полностью оригинальной электронной схемы, обеспечивающей более качественное считывание сигнала с электродов. Это особенно актуально в условиях недоступности ранее используемых итальянских и японских аналогов. На данный момент подготовлен прототип прибора, и ведется работа над его производством совместно с промышленным партнером компанией «АРОССА» (Адлер).

 «В процессе изучения теории электромагнитного расходомера, нам удалось найти оригинальные решения возникающих задач по обработке сильно зашумленного сигнала, что позволило нам разработать и изготовить прототип усовершенствованного прибора. И также удалось подобрать в лабораторию команду из числа сотрудников и студентов, которая успешно решает поставленные задачи по направлению приборостроения в аграрном секторе. Мы планируем развивать это направление и в дальнейшем разработать, например, миниатюрный проточный электромагнитный расходомер для тонких трубопроводов, которые могут быть применены в системах опрыскивания растений», — добавляет Юрий Баранчугов, руководитель проектов офиса проектного управления АлтГУ.