Jak funguje elektromagnetický průtokoměr? Princip, instalace a výběr

Elektromagnetický průtokoměr - také nazývaný magnetický průtokoměr nebo magmetr - měří průtok vodivých kapalin v plném potrubí. najdeteelektromagnetické průtokoměryv oblasti úpravy vody a odpadních vod, chemického zpracování, potravin a nápojů, celulózy a papíru a linek na těžbu kalu. Důvod, proč inženýři sáhli po jednom, je praktický: v průtokové dráze nejsou žádné pohyblivé části, takže měřič neustále odečítá špinavé, abrazivní nebo korozivní kapaliny, které by ucpaly nebo opotřebovaly mechanický měřič - za předpokladu, že kapalina vede elektřinu a potrubí zůstane plné.

Tato příručka nejprve vysvětluje princip fungování a poté ukazuje, jak tento princip rozhoduje o tom, kam se magmetr hodí, jak jej nainstalovat a co je třeba před nákupem ověřit.

ve zkratce:Magnetický průtokoměr aplikuje Faradayův indukční zákon. Vodivá kapalina působí jako pohyblivý vodič; když prochází magnetickým polem uvnitř měřiče, generuje malé napětí, které stoupá a klesá s rychlostí proudění. Elektrody ve stěně potrubí zachycují toto napětí, a protože průměr otvoru je pevný, vysílač převádí rychlost na objemový průtok. Funguje pouze tehdy, když kapalina vede elektrický proud a potrubí je plné.

Co je elektromagnetický průtokoměr?

Elektromagnetický průtokoměr je přístroj na měření objemového průtoku vodivých kapalin. Namísto rotoru, ozubeného kola, turbíny nebo překážky v potrubí používá k detekci pohybu kapaliny magnetické pole a pár elektrod. Kapalina sama o sobě je pohyblivým vodičem: když protéká magnetickým polem uvnitř těla měřiče, generuje malé napětí, které měřič odečítá a převádí na rychlost. Protože je znám průměr vrtání, převodník poté vypočítá objemový průtok.

Stejný přístroj má několik názvů - elektromagnetický průtokoměr, magnetický průtokoměr, magmetr, magmetr a vodivý-průtokoměr kapalin. Všechny popisují stejný princip měření.

Princip činnosti elektromagnetického průtokoměru (Faradayův zákon)

Princip práce spočívá naFaradayův zákon elektromagnetické indukce: když se vodič pohybuje magnetickým polem, indukuje se na něm napětí. V magmetru není vodičem kovová tyč -, je to vodivá kapalina pohybující se měřicí trubicí.

Indukované napětí je úměrné průměrné rychlosti kapaliny. Rychlejší tok vytváří silnější signál; pomalejší tok vytváří slabší. Zjednodušený vztah je:

Indukované napětí=síla magnetického pole × vzdálenost elektrod × rychlost proudění

Dva z těchto tří termínů jsou pevně dané konstrukcí měřiče. Síla pole je udržována konstantní elektronikou pohonu a vzdálenost elektrod je nastavena trubicí. To ponechává rychlost jako jedinou proměnnou, kterou musí měřič vyřešit -, což je přesně to, co mu dává napětí.

Proč musí být kapalina vodivá

Faradayův zákon vytváří použitelný signál pouze tehdy, pokud pohybující se vodič skutečně vede. V kapalině vodivost pochází z rozpuštěných iontů - solí, kyselin a minerálů. Voda z vodovodu, odpadní voda a většina procesních řešení obsahují dostatek iontů pro snadné měření. Oleje, plyny, pára a ultračistá nebo deionizovaná voda obecně ne. Pro pozadí toho, co zvyšuje nebo snižuje vodivost,USGS vysvětlení elektrické vodivosti ve voděje jasný základní nátěr, ale číslo, které je pro výběr skutečně důležité, je minimální vodivost vytištěná na datovém listu konkrétního měřiče.

Od rychlosti k objemovému průtoku

Magmetr nesnímá objem přímo - snímá rychlost. Vysílač násobí naměřenou průměrnou rychlost pevnou průřezovou plochou otvoru (Q=v × A), aby vytvořil objemový průtok. To je důvod, proč se parametr -průměru trubky uvnitř vysílače musí shodovat se skutečným vrtáním měřiče: nesprávný průměr zmenšuje každý odečet nahoru nebo dolů o druhou mocninu chyby. To je také důvod, proč je odečet magmetru do značné míry nezávislý na hustotě a viskozitě kapaliny, na rozdíl od některých jiných technologií.

Jak měřič mag promění pohyb kapaliny na signál průtoku?

Měření probíhá v jasné sekvenci:

• Cívky na těle měřiče vytvářejí magnetické pole napříč měřicí trubicí a kapalinou.
• Jak se vodivá kapalina pohybuje tímto polem, indukuje malé napětí.
• Elektrody na opačných stranách trubice zachycují napětí. Signál je malý, takže záleží na čisté detekci a dobrém uzemnění.
• Vysílač filtruje šum, kompenzuje geometrii měřiče a převádí napětí na rychlost.
• Vysílač vypočítá objemový průtok a zobrazí nebo přenese jej - obvykle jako 4–20 mA, pulz, frekvence, RS485 Modbus nebo HART.

Hlavní součásti magnetického průtokoměru

Měřicí trubice

Úsek, kterým kapalina protéká. V provedení s plným-průměrem odpovídá vnitřní průměr potrubí, což udržuje nízké tlakové ztráty a zabraňuje mechanickému ucpání.

Magnetické cívky

Ty vytvářejí magnetické pole. Stabilita tohoto pole přímo omezuje opakovatelnost měření.

Elektrody

Elektrody snímají indukované napětí a musí zůstat smáčené kapalinou. Pokud je potrubí prázdné nebo jen částečně plné, odečet se zhroutí. Materiál elektrody musí vyhovovat tekuté - standardní nerezové oceli 316L je vhodné pro vodu a většinu odpadních vod, ale agresivní chemikálie potřebují slitiny, jako je Hastelloy, titan nebo tantal. V médiích náchylných k povrchové úpravě-údržba a čištění elektrodstát součástí operačního plánu.

Vložka

Vložka izoluje trubici od kapaliny a chrání tělo. Běžné možnosti jsou PTFE, PFA, tvrdá nebo měkká pryž, polyuretan a neopren, které se vybírají podle kapaliny, teploty, tlaku a otěru. Nesprávná vložka může nabobtnat, zkorodovat nebo prodřít a zkrátit životnost měřičevýběr správného podšívkového materiáluje specifikační{0}}rozhodnutí ve fázi, nikoli dodatečný nápad.

Vysílač

Vysílač napájí senzor, zpracovává signál, vypočítává průtok a řídí displej a výstupy do PLC, SCADA systému nebo totalizéru. Může být namontován na senzor (kompaktní) nebo vzdáleně tam, kde vibrace, teplo, riziko zaplavení nebo špatný přístup dělají ze samostatného krytu lepší volbu.

Jaké kapaliny může elektromagnetický průtokoměr měřit?

První pravidlo výběru: magmetr měří pouze vodivé kapaliny. Níže uvedená tabulka třídí typická média do tří skupin.

Minimální vodivost: Co zkontrolovat, než vyberete

"Dostatečně vodivé" je jediná nejčastější chyba výběru, takže si zasluhuje vlastní kontrolu. Vodivost se obvykle uvádí v mikrosiemens na centimetr (µS/cm). Běžná vodovodní a technologická voda se obvykle pohybuje v řádu stovek µS/cm - pohodlně nad několika µS/cm, které potřebuje standardní magmetr. Demineralizovaná voda, kondenzát páry a procesní voda s vysokou-čistotou mohou klesnout natolik nízko, že to vyžaduje speciální model s nízkou -vodivostí nebo úplně jiný měřič.

Než se zapojíte do modelu:

• Najděte minimální uvedenou vodivost měřiče v datovém listu -, nepředpokládejte průmyslovou výchozí hodnotu.
• Změřte nebo odhadněte vodivost vaší kapaliny při její skutečné provozní teplotě, protože vodivost se s teplotou mění.
• Nechte okraj. Hraniční hodnoty se mění s ředěním, teplotou a sezónními změnami.
• Pokud se blížíte limitu, požádejte dodavatele o potvrzení podle vaší přesné kapaliny, nikoli o hádání.

Průvodce výběrem vložky a elektrody

Vložka a elektrody jsou dvě části, které jsou v neustálém kontaktu s kapalinou, takže řídí přesnost i životnost. Níže uvedená mapování představují výchozí rámec - vždy potvrzují pomocí tabulky chemické-kompatibility a skutečné teploty, tlaku, koncentrace a zatížení pevných látek.

Faktory instalace, které ovlivňují přesnost

U zdravého měřiče mag se většina chyb v terénu vrací k instalaci, nikoli k samotnému principu.

Udržujte potrubí plné

Elektrody musí být navlhčené, proto je instalujte tam, kde je potrubí plné. Vertikální vzestupný tok je často preferován pro kapaliny přenášející pevné látky nebo vzduch, protože udržuje vrt naplněný a zabraňuje usazování. Vyhněte se nejvyššímu bodu čáry, kde se shromažďuje vzduch, a vyvarujte se volných -odtoků směrem dolů.

Měřič řádně uzemněte

Protože měřič udává velmi malé napětí, uzemnění není volitelné - špatné uzemnění se projevuje šumem a kolísavým čtením. V závislosti na materiálu potrubí budete možná potřebovat zemnící kroužky, zemnící elektrody nebo zemnící pásky; plastové, vložkované a izolované potrubí téměř vždy vyžaduje zvláštní pozornost. Pokud máte při problémové instalaci čas udělat jen jednu věc, je to obvyklesprávné uzemnění.

Dejte průtokoměru stabilní profil průtoku

Čerpadla, regulační ventily, kolena a redukce vytvářejí víření a turbulence, které zkreslují odečet. Udržujte měřič mimo tato rušení a respektujte pokyny výrobcepožadavky na přímé{0}}proti proudu a po proudu. Tam, kde je málo místa, zvolte polohu, která minimalizuje víření a strhávání vzduchu, oproti poloze, která je pouze pohodlná.

Chybám při instalaci, kterým je třeba se vyhnout

• Montáž v nejvyšším bodě potrubí, kde se tvoří vzduchové kapsy.
• Instalace na klesající nebo volný{0}}odtok, který umožňuje vyprázdnění potrubí.
• Přeskakování zemnících kroužků na plastovém nebo vložkovaném potrubí.
• Umístění měřiče bezprostředně za čerpadlo nebo částečně otevřený ventil.
• Přijímáme částečně zaplněnou trubku a doufáme, že čtení platí.

Podrobnější před{0}}startovní kontrolní seznam je v našempoznámky k instalaci elektromagnetického průtokoměru.

Příklady aplikací (poznámky k oboru)

Princip je u všech pracovních míst stejný; co se změní, je, který detail vás kousne. Několik vzorů ze skutečných instalací:

• Vedení komunálních odpadních vod

• Princip měřiče je zde jen zřídka problémem - stavu prázdného{1}} potrubí, strhávání vzduchu za čerpadlem a špatného uzemnění. Typické je vedení DN100 s pryžovou vložkou, elektrodami 316L a výstupem 4–20 mA plus RS485 do SCADA, namontované vertikálně s ověřenou plnou trubkou.

•  

• Chemická dávkovací linka

• Dominuje materiálová kompatibilita. Uveďte chemický název, koncentraci a teplotu, aby bylo možné sladit vložku (často PTFE/PFA) a elektrody (často Hastelloy nebo tantal); "nerezové" výchozí nastavení může selhat během týdnů.

•  

• Potravinářská-voda / CIP

• Sanitární spoje, povrchová úprava a vložka určená pro cykly horkého čištění-na{1}}místě jsou důležité stejně jako rozsah průtoku.

•  

• Těžební kejda

• Oděr je zabiják. O životnosti rozhoduje trvanlivost výstelky (polyuretan je běžný) a opotřebení elektrody, nikoli síla signálu.

Elektromagnetický průtokoměr vs. ostatní průtokoměry

Mag Meter vs Ultrasonic pro modernizaci

U projektů retrofitu se často volí přístup a typ kapaliny. Svorka-na ultrazvukovém měřiči se instaluje bez přerušení potrubí nebo zastavení průtoku, což je atraktivní na živém hlavním -, ale potřebuje čistou, dobře{3}}definovanou kapalinu a dobré potrubí, aby bylo možné spolehlivě odečítat. Měřič mag vyžaduje kus cívky a vypnutí, aby se vešel, přesto odstraňuje pevné částice a poskytuje stabilnější údaje o špinavých nebo vodivých procesních kapalinách. Pokud kapalina vede a nese pevné látky, mag-metr obvykle vyhraje při dlouhodobé stabilitě; pokud nemůžete přerušit čáru nebo je kapalina čistá, ultrazvuk stojí za srovnání. Pokrýváme kompromisy-hloubějiultrazvukové vs elektromagnetické průtokoměry.

Jak vybrat správný elektromagnetický průtokoměr?

Čím více z následujících můžete dodat, tím více se doporučení shoduje s vaším procesem, nikoli pouze s vaší velikostí potrubí. Každá položka existuje, protože mění konfiguraci:

• Název a složení kapaliny - pohání materiál výstelky a elektrody.
• Minimální vodivost - potvrzuje, že technologie vůbec funguje.
• Velikost a materiál potrubí - nastavuje velikost měřiče a přístup k uzemnění.
• Minimální, normální a maximální průtok - měří měřidlo pro skutečný rozsah, nikoli pouze pro čáru.
• Teplota a tlak - závisí na výběru vložky a těsnění.
• Pevné látky, bubliny, povlak nebo otěr - ovlivňují výstelku, elektrody a upevnění.
• Požadovaná přesnost - odděluje standardní od prémiové konfigurace.
• Dostupná délka přímého potrubí - rozhoduje, zda je vaše pozice přijatelná.
• Typ připojení - příruba, destička, závit, sanitární svorka nebo vložka.
• Výstupní signál - 4–20 mA, pulzní, RS485 Modbus, HART nebo relé.
• Napájení - síť, nízké-napětí nebo baterie.
• Prostředí - IP hodnocení, vzdálený displej, ochrana proti výbuchu-nebo hygienické schválení.

Strukturovaný návod naleznete v našich poznámkách kklíčové body pro výběr elektromagnetického průtokoměru. Až budete připraveni, můžetepošlete nám podrobnosti o své přihlášcea my přizpůsobíme model a konfiguraci výše uvedeným podmínkám.

Odstraňování problémů: Příznak, Pravděpodobná příčina, Nejprve zkontrolujte

Pokud honíte trvalou závadu, náš průvodceběžné poruchy a ošetření elektromagnetického průtokoměruprochází každý případ v pořadí.

FAQ o elektromagnetických průtokoměrech

Jaká je minimální vodivost pro elektromagnetický průtokoměr?

Většina standardních magmetrů potřebuje pouze několik µS/cm a běžná voda je mnohem vyšší. Přesná hodnota je stanovena modelem, proto si přečtěte datový list a ponechte rezervu, pokud je vaše kapalina demineralizovaná, kondenzovaná nebo jinak vodivá-.

Kolik přímé trubky potřebuje magmetr?

Závisí to na rušení proti proudu a na modelu, takže se řiďte spíše požadavky výrobce na přímé-provozování proti proudu a po proudu než podle jediného pravidla. Udržujte glukometr daleko od čerpadel, ventilů a kolen, kde můžete.

Potřebuji zemnící kroužky?

U vodivého kovového potrubí může někdy zemní dráha představovat sousední nevyvložkované potrubí. Na plastovém, vložkovaném nebo izolovaném potrubí téměř vždy potřebujete zemnící kroužky nebo zemnící elektrody, aby byla kapalina elektricky vztažena k měřiči.

Může magmetr fungovat na částečně zaplněném potrubí?

Standardní měřič mag nemůže. Elektrody musí být navlhčeny a otvor musí být plný; částečné naplnění způsobuje nestabilní nebo chybné údaje. Částečně plné linky potřebují měřič speciálně navržený pro tento stav.

Jakou vložku si mám vybrat pro svou tekutinu?

Přizpůsobte vložku chemii, teplotě, tlaku a otěru: pryž pro vodu a jemnou kaši, polyuretan pro abrazivní kaši a PTFE nebo PFA pro agresivní chemikálie a sanitární provoz. Konečnou volbu potvrďte pomocí tabulky kompatibility.

Jaký je rozdíl mezi vkládacími a inline magmetry?

Aninline (plný{0}}vývrt) mag metrnese plný průtok a je standardní a nejpřesnější volbou. Anvložení-typu měřiče magměří místní rychlost pomocí sondy; je levnější namontovat na velké potrubí, ale obecně je méně přesné a citlivější na profil proudění.

Může elektromagnetický průtokoměr měřit olej, plyn nebo páru?

Ne. Většina olejů je nevodivá-a plyn, vzduch a pára nevedou žádnou vodivou cestu. Pro ty se podívejte na turbínu, Coriolisovu, oválnou převodovku, vortex nebo ultrazvukové technologie v závislosti na kapalině.

Je elektromagnetický průtokoměr vhodný pro odpadní vody?

Ano - je to jedna z nejběžnějších možností, protože nemá žádné pohyblivé části a snáší vodivé kapaliny s nerozpuštěnými částicemi. Úplná-montáž potrubí, uzemnění a správná vložka stále rozhodují o tom, jak dobře bude fungovat.

Co ovlivňuje přesnost magmetru?

Obvyklými viníky jsou uzemnění, vodivost blízko limitu, částečně zaplněná trubka, povlak elektrod, vzduchové bubliny,{0}}nesprávné nastavení průměru trubky, špatná montážní poloha a nevhodné materiály.

Klíčové věci

Magnetický průtokoměr indukuje napětí v pohybující se vodivé kapalině (Faradayův zákon), snímá jej prostřednictvím elektrod a převádí rychlost na objemový průtok pomocí známé plochy otvoru. Pro vodu, odpadní vodu, kal a mnoho chemických roztoků je to nenáročný na údržbu, hustotu-nezávislý dříč -, ale nedokáže měřit plyn, páru, olej ani -nevodivé kapaliny a závisí na úplném potrubí, zvukovém uzemnění a správné vložce a elektrodách.

Rozhodněte se o výběru nejprve podle kapaliny (vodivost a chemie), poté podle potrubí a rozsahu průtoku, poté podle připojení, výkonu a prostředí. Přineste tyto podrobnosti svému dodavateli a doporučení bude odpovídat procesu, nejen průměru potrubí.

Napsáno a zkontrolováno týmem FlowT{0}}instrumentárních inženýrů na základě typické průmyslové instalace a výběru. Specifikace materiálu, přesnosti, vodivosti a výstupu se liší podle modelu a provozních podmínek -, potvrďte podle listu s údaji o produktu a vaší aplikace.

Reference

• ISO 20456:2017 - Pokyny pro použití elektromagnetických průtokoměrů pro vodivé kapaliny
• Encyclopaedia Britannica - Faradayův zákon indukce
• US Geological Survey - Vodivost (elektrická vodivost) a voda