---

این ولتاژ توسط الکترودهای حسگر نصب شده در بدنه فلومتر تشخیص داده می‌شود و به یک ترانسمیتر ارسال می‌شود که نرخ جریان حجمی را بر اساس ابعاد لوله محاسبه می‌کند. در حقیقت، حسگرهای الکترودی در دیواره‌های لوله جریان یافت می‌شوند که این سیگنال را دریافت می‌کنند و آن را به ترانسمیتر ارسال می‌کنند. سپس ترانسمیتر، سیگنال ولتاژی تولید شده را جهت مشخص شدن جریان سیال، پردازش می‌کند.

از نظر ریاضی، می‌توانیم قانون فارادی را اینطور بیان کنیم:

E متناسب با V x B x L است.

[E ولتاژ تولید شده در رسانا، V سرعت رسانا، B قدرت میدان مغناطیسی و L طول رسانا است].

بسیار مهم است که جریان مایعی که قرار است با استفاده از فلومتر مغناطیسی اندازه‌گیری شود، باید رسانای الکتریکی باشد. قانون فارادی نشان می‌دهد که ولتاژ سیگنال (E) به سرعت متوسط ​​مایع (V)، طول رسانا (D) و شدت میدان مغناطیسی (B) بستگی دارد. بنابراین میدان مغناطیسی در سطح مقطع لوله ایجاد می‌شود.

اساساً هنگامی که مایع رسانا از طریق میدان مغناطیسی جریان می‌یابد، ولتاژ تولید می‌شود. برای اندازه‌گیری این ولتاژ تولید شده (که متناسب با سرعت جریان مایع است)، از دو الکترود فولادی ضد زنگ استفاده می‌شود که در مقابل یکدیگر نصب شده‌اند. دو الکترود در داخل فلومتر قرار می‌گیرند، سپس به یک مدار الکترونیکی پیشرفته متصل می‌شوند که توانایی پردازش سیگنال را دارد. سیگنال پردازش شده وارد ریزپردازنده می‌شود که جریان حجمی مایع را محاسبه می‌کند.

قانون فارادی بیان می‌کند که هرگاه رسانایی به طول l با سرعت v عمود بر میدان مغناطیسی B حرکت کند، emf e در یک جهت متقابل عمود بر هم القا می‌شود.

e = Blv …(eq1)

که
B = چگالی شار مغناطیسی (Wb/m2)
l = طول رسانا (m)
v = سرعت رسانا (m/s)

فلومتر الکترومغناطیسی

فناوری اندازه‌گیری جریان مطمئن برای تمام مایعات رسانای الکتریکی در هر صنعتی

فلومترهای الکترومغناطیسی بیش از 60 سال است که در تمام صنایع استفاده می‌شوند. این فلومترها برای تمام مایعات رسانا مانند آب، اسیدها، مواد قلیایی، دوغاب ها و بسیاری دیگر قابل استفاده هستند. کاربردهای معمولی کنترل مایعات، پر کردن، دوز و اندازه گیری دقیق در انتقال مواد نفتی یا گاز. این فلومترها نیازی به تعمیر و نگهداری ندارند و سیستم یکپارچه را در فرآیندها ارائه می‌دهند.

مزایای فلومتر الکترومغناطیسی

– قادر به مدیریت جریان‌های بسیار کم هستند.

– تحت تأثیر اختلالات جریان بالا دست نیستند.

– هیچ افت فشاری در این نوع فلومترها وجود ندارد به غیر از طول لوله مستقیمی که فلومتر اشغال می‌کند.

– اصل اندازه گیری عملاً مستقل از تغییرات چگالی، ویسکوزیته، فشار و دما هستند.

– برق مورد نیاز می‌تواند کم باشد (15 یا 20 وات)، به ویژه در انواع DC پالسی.

– فقط پوشش دیواره لوله و الکترودها با مایع اندازه گیری شده در تماس هستند.

– هیچ قطعه متحرک / چرخشی در خط وجود ندارد، بنابراین تلفات فشار اضافی ایجاد نمی‌شود و نگهداری آن آسان است.

– این ابزارها می‌توانند به عنوان فلومترهای دو طرفه استفاده شوند و می‌توانند جریان چند جهته را اندازه‌گیری کنند.

– حتی سیالات با مواد جامد حباب دار را می‌توان اندازه گیری کرد، به عنوان مثال دوغاب سنگ معدن یا خمیر سلولز.

– انسداد جریان تقریباً صفر است و بنابراین می‌توان از این نوع فلومتر برای اندازه‌گیری شناورهای سنگین از جمله گل، فاضلاب و خمیر چوب استفاده کرد.

– فلومترها برای اکثر اسیدها، بازها، آب و محلول‌های آبی مناسب هستند زیرا مواد پوششی انتخاب شده نه تنها عایق‌های الکتریکی خوبی هستند بلکه در برابر خوردگی نیز مقاوم هستند.

– فلومترها نه تنها به دلیل انسداد کمتر بلکه به دلیل اینکه برخی از پوشش‌ها مانند پلی اورتان، نئوپرن و لاستیک مقاومت خوبی در برابر سایش یا فرسایش دارند، به طور گسترده برای مواد محلول مانند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

محدودیت‌های فلومتر الکترومغناطیسی

• ماده مورد اندازه‌گیری باید رسانا باشد. بنابراین نمی‌توان از آن برای اندازه‌گیری نرخ جریان گازها و بخار، فرآورده‌های نفتی و مایعات مشابه با رسانایی بسیار پایین، استفاده کرد.
•  برای اینکه دستگاه نسبت به تغییرات مقاومت مایع، حساس نباشد، مقاومت موثر مایع بین الکترودها نباید از 1% امپدانس مدار خارجی فراتر برود.
•  از آنجا که فلومتر همیشه میزان حجم را اندازه می گیرد، حجم هر ماده معلق در مایع لحاظ می‌شود.
• برای جلوگیری از هرگونه مشکل ناشی از هوای حباب شده، هنگامی که لوله جریان در یک خط لوله افقی نصب می‌شود، الکترودها باید روی قطر افقی قرار گیرند.
•  از آنجا که بررسی صفر در نصب فقط با متوقف کردن جریان می‌تواند انجام شود، شیرهای جداکننده مورد نیاز هستند و همچنین ممکن است یک لوله فرعی لازم باشد که جریان از طریق آن در طی یک بررسی صفر هدایت شود.
• در صورت نصب دریچه‌های تنظیم کننده در بالادست دستگاه، عملیات لوله باید به طور کامل اجرا شود.

 

معایب فلومتر مغناطیسی

• • این دستگاه بسیار گران قیمت است.
  • دقت فقط در محدوده ± 1٪ در محدوده نرخ جریان 5٪ است.
  • این فلومتر نمی‌تواند با هیدروکربن‌ها و آب مقطر کار کند.
  • این فلومترها را فقط می‌توان برای سیالاتی استفاده کرد که رسانایی الکتریکی معقولی دارند.
  • اندازه و هزینه سیم‌پیچ‌ها و مدارهای میدان به نسبت اندازه دهانه لوله افزایش نمی‌یابد. در نتیجه دستگاه‌های اندازه کوچک، حجیم و گران هستند.
  • این فلومتر معمولاً برای مایعات مبتنی بر آب استفاده می‌شود، اما برخی از مدل‌ها می‌توانند محیط‌های مخلوط مانند دوغاب و لجن را نیز اندازه گیری کنند.

کاربردهای فلومتر مغناطیسی

این فلومترهای الکترومغناطیسی از نوع غیر نفوذی هستند، به طور کلی می‌توانند برای هر سیالی که دارای رسانایی الکتریکی معقول بالای 10 میکروزیمنس بر سانتی متر است، استفاده شوند. سیالاتی مانند محلول آب شن و ماسه، پودر زغال سنگ، دوغاب، فاضلاب، خمیر چوب، مواد شیمیایی و دارویی، آب غیر از آب مقطر در خطوط لوله بزرگ، سیالات داغ، سیالات با ویسکوز بالا به ویژه در صنایع غذایی، سیالات برودتی را می‌توان با فلومتر الکترومغناطیسی اندازه‌گیری کرد.

در محیط صنعتی، فلومترهای الکترومغناطیسی عمدتاً در مدیریت آب و در صنایع فرآوری، علوم زیستی و صنایع غذایی استفاده می‌شوند. در ساخت و ساز تونل و استخراج معادن، ماگمترهای قوی اغلب تنها گزینه برای اندازه گیری دوغاب سنگ معدنی بسیار ساینده با مواد جامد حباب شده، مخلوط ماسه و آب، مواد پرکننده یا جامدات حجیم با دقت لازم هستند.

چه صنایعی برای فلومترهای الکترومغناطیسی مناسب هستند؟

فلومترهای مغناطیسی تقریباً در هر مورد استفاده مبتنی بر آب از جمله صنعت غذا و نوشیدنی، معدن و صنایع سیمان، صنعت خمیر و کاغذ، صنعت فولاد، صنایع سرامیک، تولید برق می‌توانند کار کنند، اما در چند صنعت خاص ارزش ویژه‌ای دارند:

• کشاورزی: ​​فلومتر در کشاورزی به ویژه برای اهداف آبیاری مورد نیاز است. این امکان که آنها فاقد قطعات متحرک هستند به این معنی است که این فلومترها به طور قابل اعتماد در این زمینه بدون نظارت یا تعمیر و نگهداری پیشگیرانه، کار می‌کنند.
• فاضلاب: در جایی که زباله‌ها می‌توانند دیگر انواع تجهیزات را مختل کنند و به آنها آسیب برسانند، در واقع فلومترهای الکترومغناطیسی به مقداری رسوب و ذرات نیاز دارند که آنها را برای محلول‌های فاضلاب ایده آل می‌کند.
• آب آشامیدنی: فلومترهایی که در تاسیسات آب آشامیدنی شهری دخیل هستند برای اطمینان از ایمنی آنها باید گواهینامه NSF-61 را دریافت کنند.
• خنک‌کننده آب: برج‌های خنک‌کننده به دقت +0.5% و محلول‌هایی با تعمیر و نگهداری کم نیاز دارند. فلومترهای الکترومغناطیسی می‌توانند این الزامات را برآورده کنند و همچنین می‌توانند بدون وقفه در سرویس نصب شوند.
• صنعتی: فلومترهای الکترومغناطیسی برای سایر تنظیمات صنعتی نیز عالی هستند، زیرا اغلب واجد شرایط برای مناطق خطرناک هستند.

نحوه استفاده از فلومتر مغناطیسی

فلومترهای مغناطیسی سرعت مایعات رسانا در لوله‌ها مانند آب، اسیدها، کاستیک و دوغاب را اندازه‌گیری می‌کنند. فلومترهای مغناطیسی می‌توانند زمانی که رسانایی الکتریکی مایع بیشتر از تقریباً 5μS/cm باشد، به درستی اندازه گیری کنند. توجه داشته باشید که استفاده از فلومترهای مغناطیسی بر روی سیالات با رسانایی کم مانند آب دی یونیزه، آب تغذیه دیگ بخار یا هیدروکربن‌ها می‌تواند باعث خاموش شدن فلومتر و اندازه گیری جریان صفر شود.

این فلومتر جریان را مسدود نمی‌کند، بنابراین می‌توان آن را برای مایعات تمیز، بهداشتی، کثیف، خورنده و ساینده اعمال کرد.‌ فلومترهای مغناطیسی را می‌توان برای جریان مایعاتی که رسانا هستند اعمال کرد، بنابراین هیدروکربن‌ها و گازها به ترتیب به دلیل ماهیت غیر رسانا و حالت گازی با این فناوری قابل اندازه گیری نیستند.

‌فلومترهای مغناطیسی نیاز چندانی به جریان مستقیم بالادست و پایین دست ندارند، بنابراین می‌توان آنها را در دوره‌های نسبتاً کوتاه نصب کرد. فلومترهای مغناطیسی معمولاً به 3-5 قطر جریان مستقیم بالادست و 0-3 قطر جریان مستقیم پایین دست نیاز دارند که از صفحه الکترودهای جریان سنج مغناطیسی اندازه گیری می‌شود.

ملاحظات استفاده از فلومترهای الکترومغناطیسی در صنایع

کاربردهای مایعات کثیف در صنایع آب، فاضلاب، معدن، فرآوری مواد معدنی، برق، خمیر و کاغذ و صنایع شیمیایی یافت می‌شود. کاربردهای آب و فاضلاب شامل انتقال مایعات در شبکه برق بین مناطق آب / فاضلاب است. فلومترهای مغناطیسی در تصفیه خانه‌های آب برای اندازه‌گیری فاضلاب تصفیه شده و تصفیه نشده، آب فرآیند، آب و مواد شیمیایی استفاده می‌شوند. کاربردهای صنعت معدن و فرآیندهای معدنی شامل جریان آب فرآیند و دوغاب فرآیند و جریان‌های رسانه سنگین می‌باشد.

با توجه مناسب به مصالح ساختمانی، جریان مایعات بسیار خورنده (مانند اسید و سوزاننده) و دوغاب‌های ساینده را می‌توان اندازه‌گیری کرد. کاربردهای مایع خورنده معمولاً در فرآیندهای صنایع شیمیایی و در سیستم‌های خوراک شیمیایی مورد استفاده در بیشتر صنایع یافت می‌شود. کاربردهای دوغاب معمولاً در صنایع معدنی، فرآوری مواد معدنی، خمیر و کاغذ و صنایع فاضلاب یافت می‌شود.

فلومترهای مغناطیسی اغلب در جاهایی که مایع با استفاده از گرانش تغذیه می‌شود استفاده می‌شود. دقت کنید که جهت فلومتر به گونه‌ای باشد که فلومتر کاملاً با مایع پر شود. عدم اطمینان از پر شدن کامل فلومتر با مایع می‌تواند به طور قابل توجهی بر اندازه گیری جریان تأثیر بگذارد.

هنگام کار با فلومترهای مغناطیسی در خلاء، به ویژه مراقب باشید زیرا برخی از پوشش‌های فلومتر مغناطیسی ممکن است فرو بریزند و در خلاء به خط لوله فرسوده شوند و به طور فاجعه باری به فلومتر آسیب برساند. توجه داشته باشید که شرایط خلاء ممکن است در لوله‌هایی رخ دهد که ظاهراً در معرض خلاء نیستند، مانند لوله‌هایی که در آن گاز می‌تواند متراکم شود (اغلب در شرایط غیرعادی). به طور مشابه، دمای بیش از حد در فلومترهای مغناطیسی (حتی برای مدت کوتاهی در شرایط غیرعادی) می‌تواند منجر به آسیب دائمی فلومتر شود.

دستورالعمل‌های انتخاب فلومتر الکترومغناطیسی

1. اگر برای استفاده از لوله‌های بزرگ به یک فلومتر نیاز دارید، یک فلومتر مغناطیسی insertion انتخاب کنید.
2. اگر برای کاربردهای با دقت بالا یا نرخ جریان بالا به یک فلومتر نیاز دارید، یک فلومتر مغناطیسی خطی را انتخاب کنید.
3. در نهایت، اگر به یک فلومتر مغناطیسی برای کاربردهای جریان کم نیاز دارید، بهترین کار را با یک فلومتر مغناطیسی کم جریان خواهید داشت.

فاکتورهایی که باید هنگام انتخاب فلومتر مغناطیسی در نظر گرفت

اگر قصد دارید یک فلومتر مغناطیسی تهیه کنید، فاکتورهای زیر به شما کمک می‌کنند تا ایده‌آل ترین دستگاه را داشته باشید. نکات زیر به شما در انتخاب درست کمک می‌کند:

1. هزینه

مهم‌ترین نکته در انتخاب یک فلومتر مغناطیسی، هزینه آن است. چقدر حاضرید هزینه کنید. با افزایش دقت و کیفیت، هزینه نیز افزایش می‌یابد. بنابراین، باید هزینه‌ها را در نظر بگیرید و اطمینان حاصل کنید که دستگاهی بسیار دقیق با قیمت مناسب تهیه می‌کنید. علاوه بر این، بازدهی خود را از این سرمایه گذاری در کمتر از شش ماه دریافت خواهید کرد و دقت بالاتر در هنگام اندازه گیری جریان، ایده آل است و برای بسیاری از کاربردها ایده آل می‌باشد.

با توجه به اینکه فلومترهای مغناطیسی فاقد قطعات متحرک هستند، به حداقل تعمیر و نگهداری نیاز دارند. میانگین عمر آنها بسیار زیاد است و ممکن است مجبور شوید الکترودها را بر اساس کیفیت آب، محیط مایع و توصیه‌های سازنده تمیز کنید. همانطور که فلومترهای مختلف را مقایسه می‌کنید، باید هزینه‌های نصب و نگهداری و هزینه دستگاه را در طول عمر آن نیز محاسبه کنید.

2. نیازهای منبع تغذیه

همچنین منبع تغذیه یکی دیگر از فاکتورهای اصلی است که باید هنگام انتخاب یک فلومتر مغناطیسی در نظر گرفت. برای کار با این دستگاه به برق نیاز است و باید در منطقه‌ای که از این دستگاه استفاده می‌کنید برق وجود داشته باشد. اگر نیازهای شما مستلزم نصب فلومتر در یک مکان دور و بدون برق است، باید یک کنتور با باتری را انتخاب کنید.

فلومترهای باتری دار برای مناطقی که برق ندارند ایده آل هستند و به شما در حل مشکلات برق کمک می‌کنند. اکثر باتری‌های آنها می‌توانند 5 تا 10 سال بر اساس مشخصات سازنده کار کنند. اما اگر برق وجود دارد، بر اساس برق مورد نیاز خود، به دنبال 230 ولت AC یا 24DC باشید.

3. نوع کاربرد

برای اینکه به کاربرد خود پی ببرید، باید محیط سیال، محدوده جریان، دمای رسانه و فشار را بدانید. از آنجا که این فلومترها فقط با مایعات رسانا کار می‌کنند، استفاده از آنها برای اندازه گیری جریان گازها غیرممکن است. صرف نظر از اینکه از فاضلاب یا آب آشامیدنی به عنوان رسانه سیال استفاده می‌کنید، ایده‌آل‌ترین فلومتر الکترومغناطیسی بر اساس نوع ماده الکترود و پوشش سنسوری که با محیط سیال در تماس است، متفاوت است.

هنگامی که رسانه‌ای را که می‌خواهید اندازه گیری کنید مشخص کردید، شناخت کل کاربرد آسان خواهد بود. این مهم است زیرا به عنوان مثال برخی از فلومترها برای اندازه گیری 150 psi استفاده می‌شوند در حالی که برخی دیگر با  کاربردهای 300 psi کار می‌کنند و شما نمی‌توانید آنها را تعویض کنید. اکثر این فلومترها دارای یک برگه مشخصات هستند که درجه حرارت و نرخ فشار فلومتر مورد بحث را نشان می‌دهد. اطمینان حاصل کنید که فلومتری را با مشخصات مورد نیاز برنامه خود انتخاب کرده‌اید.

4. دقت

دقت مورد نظر شما در اندازه‌گیری‌ها چقدر است؟ به طور کلی، فلومترهای مغناطیسی دستگاه‌های دقیقی هستند، اما بدون افت بار دارای خطاهای کمی هستند. فرقی نمی‌کند که چه نوع فلومتری داشته باشید، مطمئن شوید که فلومتری را انتخاب می‌کنید که دقت مورد نظرتان را به شما ارائه می‌دهد. دقت فلومتر شما به دقت خواندن آن بستگی دارد. دقت فلومتر به درجه دقتی که هنگام اندازه گیری جریان ارائه می‌دهد، اشاره دارد.

5. اتصالات جریان ولتاژ بالا و جریان ولتاژ پایین

هنگامی که فلومترهای مغناطیسی نزدیک به پمپ‌ها، اتصالات، شیرها و هر مانع دیگری قرار می‌گیرند، بر عملکرد آن تأثیر می‌گذارد. این فلومترها نیاز کمتری به جریان ولتاژ بالا و جریان ولتاژ پایین در لوله دارند. ملاحظات جریان ولتاژ بالا و جریان ولتاژ پایین به کاربرد فلومتر بستگی دارد: برای مقاوم سازی، پروژه لوله کشی جدید یا توسعه خط.

هنگام انتخاب یک فلومتر مغناطیسی باید فاکتورهای زیادی را در نظر گرفت. ملاحظات پیشرفته‌ای وجود دارد. بهترین راه برای دریافت کمک این است که با متخصصان در این زمینه خاص مشورت کنید. کارشناسان، اطلاعات پیچیده و پیشرفته‌ای در مورد متر میدان مغناطیسی و نحوه انتخاب بهترین‌ها برای کاربرد شما دارند. هنگامی که ایده‌آل‌ترین فلومتر مغناطیسی را انتخاب کردید، وظیفه بعدی شما نصب آن خواهد بود.

در این مقاله به فلومترهای الکترومغناطیسی و همچنین نحوه عملکرد آن پرداختیم. برای مطالعه بیشتر در زمینه عملکرد فلومترهای مغناطیسی و همچنین نحوه انتخاب فلومترهای مغناطیسی، پیشنهاد می‌کنیم که حتما مقاله جامع را در این خصوص مطالعه نمایید.

همچنین اگر نیاز به مطالعه بیشتر در زمینه فلومترهای الکترومغناطیسی دارید پیشنهاد می‌کنیم که به لینک‌های زیر رجوع کنید.

https://www.mccrometer.com/electromagnetic-flow-meters-family-page

https://www.aarohies.com/what-is-electromagnetic-flowmeter-working-principle/

https://www.endress.com/en/field-instruments-overview/flow-measurement-product-overview/electromagnetic-flowmeters