فلومتر الکترومغناطیسی
فلومتر الکترومغناطیسی (Electromagnetic Flowmeter)
یا به اختصار فلومتر مغناطیسی یکی از نوع فلومترهای پرکاربرد در صنعت است که برای اندازهگیری دبی سیالات رسانا (که قادر به هدایت جریان الکتریکی هستند) استفاده میشود. این نوع فلومتر از قانون فارادی برای القای الکتریکی استفاده میکند، که در آن جریان سیال از یک میدان مغناطیسی عبور کرده و نیروی الکتریکی القا میشود. این سیگنال الکتریکی به دبی جریان سیال مرتبط است و برای اندازهگیری آن استفاده میشود.
اصول کار فلومتر الکترومغناطیسی
فلومتر الکترومغناطیسی بر اساس قانون فارادی در فیزیک کار میکند که بیان میکند: “اگر یک رسانای الکتریکی از یک میدان مغناطیسی عبور کند، در آن رسانا ولتاژی القا میشود.” در این نوع فلومتر، سیال رسانا از داخل یک لوله عبور میکند و یک میدان مغناطیسی در اطراف لوله ایجاد میشود. وقتی سیال از این میدان مغناطیسی عبور میکند، ولتاژی در سیال القا میشود که بهطور مستقیم با سرعت جریان سیال رابطه دارد. این ولتاژ توسط الکترودهایی که در دو طرف لوله نصب شدهاند، اندازهگیری میشود.
- میدان مغناطیسی: یک میدان مغناطیسی ثابت درون لوله ایجاد میشود. این میدان معمولاً توسط یک مجموعه از سیمپیچهای مغناطیسی تامین میشود که در اطراف لوله قرار دارند.
- ولتاژ القایی: زمانی که سیال از داخل میدان مغناطیسی عبور میکند، ذرات رسانای سیال تحت تأثیر میدان مغناطیسی قرار میگیرند و ولتاژی در سیال القا میشود. این ولتاژ بهطور مستقیم با سرعت جریان سیال متناسب است.
- اندازهگیری ولتاژ: الکترودهای نصبشده در دو طرف لوله این ولتاژ القا شده را اندازهگیری میکنند. مقدار ولتاژ اندازهگیری شده میتواند به سرعت جریان سیال تبدیل شود و سپس دبی جریان محاسبه میشود.
- محاسبه دبی جریان: دبی جریان سیال بهطور مستقیم با ولتاژ اندازهگیری شده و سطح مقطع لوله رابطه دارد. از این رو، با داشتن اطلاعات مربوط به اندازه لوله، سرعت جریان میتواند محاسبه شود.
ویژگیهای فلومتر الکترومغناطیسی
- دقت بالا: فلومترهای الکترومغناطیسی دقت بالایی در اندازهگیری دبی جریان دارند و معمولاً از دقتهای ±0.2% برخوردار هستند.
- عدم تداخل با سیال: این فلومترها هیچگونه تماس فیزیکی با سیال ندارند و از این رو هیچگونه افت فشار یا تغییر در ویژگیهای سیال ایجاد نمیکنند.
- مناسب برای سیالات رسانا: فلومترهای الکترومغناطیسی برای اندازهگیری جریان سیالات رسانا، از جمله مایعات آبکی، اسیدها، فاضلابها، مواد غذایی و نوشیدنیها، مناسب هستند.
- بدون قطعات متحرک: این فلومترها بدون قطعات متحرک کار میکنند که به کاهش سایش و خرابی در طول زمان کمک میکند و نیاز به نگهداری کمتری دارند.
- مناسب برای سیالات غلیظ یا حاوی ذرات: این فلومترها میتوانند برای سیالاتی که دارای ذرات معلق یا ویسکوزیته بالا هستند نیز استفاده شوند.
مزایای فلومتر الکترومغناطیسی
- اندازهگیری دقیق دبی سیالات رسانا: فلومترهای الکترومغناطیسی برای اندازهگیری دبی سیالاتی که دارای ویژگیهای رسانا هستند (مانند آب، فاضلاب، اسیدها، و برخی از مواد شیمیایی) دقیق و کارآمد هستند.
- عدم افت فشار: فلومترهای الکترومغناطیسی بهدلیل نداشتن اجزای متحرک و طراحی ساده، هیچگونه افت فشار قابل توجهی در سیستم ایجاد نمیکنند.
- طراحی بدون تماس: این فلومترها بهطور معمول بدون تماس مستقیم با سیال عمل میکنند، که موجب میشود برای سیالات خورنده یا آلوده مناسب باشند.
- مناسب برای اندازهگیری سیالات با ویژگیهای مختلف: این فلومترها میتوانند در محیطهای صنعتی که سیالات با ویسکوزیته بالا یا ذرات معلق دارند، بهخوبی عمل کنند.
- ثبات عملکرد: به دلیل اینکه این فلومترها معمولاً هیچگونه قطعه متحرک ندارند، میتوانند در شرایط کاری سخت و طولانیمدت بهطور پایدار عمل کنند.
معایب فلومتر الکترومغناطیسی
- مناسب نبودن برای سیالات غیراستور: فلومترهای الکترومغناطیسی فقط برای سیالات رسانا مناسب هستند و نمیتوانند برای گازها یا سیالاتی که هدایت الکتریکی کمی دارند (مانند روغنها یا سیالات غیرآبی) استفاده شوند.
- حساس به دما: عملکرد این فلومترها به دمای سیال حساس است. تغییرات دما میتواند بر روی خواص الکتریکی سیال تأثیر بگذارد و به دقت اندازهگیری آسیب بزند.
- نیاز به تعمیرات ویژه: اگر سیال حاوی ذرات معلق زیاد باشد، ممکن است نیاز به تعمیرات ویژه یا کالیبراسیون داشته باشند.
- هزینه بالاتر: فلومترهای الکترومغناطیسی معمولاً هزینه بیشتری دارند و نسبت به برخی از فلومترهای سنتی گرانتر هستند.
انواع فلومتر الکترومغناطیسی
- فلومتر الکترومغناطیسی پایه (Basic Electromagnetic Flowmeter): این نوع از فلومترها برای اندازهگیری جریان در لولههای استاندارد و سیالات ساده استفاده میشوند.
- فلومتر الکترومغناطیسی برای سیالات غلیظ (Heavy-Duty Electromagnetic Flowmeter): این مدلها برای اندازهگیری سیالات غلیظ یا حاوی ذرات معلق، مانند فاضلابها، استفاده میشوند.
- فلومتر الکترومغناطیسی با سنسور دمایی (Electromagnetic Flowmeter with Temperature Sensor): این مدلها معمولاً به سنسورهای دما برای تصحیح اندازهگیریها در صورت تغییرات دما مجهز هستند.
- فلومتر الکترومغناطیسی بههمراه نمایشگر دیجیتال (Electromagnetic Flowmeter with Digital Display): این نوع فلومترها برای نمایش دادههای جریان و دبی بهصورت دیجیتال بهکار میروند.
کاربردهای فلومتر الکترومغناطیسی
- صنایع شیمیایی: برای اندازهگیری دبی مواد شیمیایی و مواد خورنده در خطوط تولید.
- صنایع غذایی و نوشیدنی: برای اندازهگیری جریان مایعات در خطوط تولید و بستهبندی محصولات غذایی.
- صنایع آب و فاضلاب: برای اندازهگیری دبی آب و فاضلاب در سیستمهای تصفیه و انتقال.
- صنایع دارویی: برای اندازهگیری دقیق دبی مواد دارویی در فرآیندهای تولید.
- صنایع نفت و گاز: برای اندازهگیری دبی گازها، مایعات و سایر سیالات در خطوط انتقال و پالایشگاهها.
- پتروشیمی: برای اندازهگیری دبی مواد پتروشیمی در خطوط تولید و فرآیندها.
سازندگان مطرح فلومتر الکترومغناطیسی
- Endress+Hauser (Proline)
- Yokogawa (ADMAG)
- Emerson (Micro Motion)
- Siemens (SITRANS)
- KROHNE (OPTIFLUX)
- Brooks Instrument
نکات نصب فلومتر الکترومغناطیسی
- نصب در لولههای مناسب: فلومتر الکترومغناطیسی باید در لولههایی نصب شود که سیال از طریق آنها عبور میکند و لوله باید کاملاً پر از سیال باشد.
- ترتیب صحیح لولهها: برای دقت بالاتر، لولهها باید بدون زانوها یا انحرافات شدید نصب شوند تا جریان یکنواخت باشد.
- نصب سنسورها: سنسورها باید بهدرستی در داخل لوله قرار گیرند تا ولتاژ القا شده بهدرستی اندازهگیری شود.