فلومتر الکترومغناطیسی

 

فلومتر الکترومغناطیسی (Electromagnetic Flowmeter)، یکی از پرکاربردترین فلومترهای مبنی بر سرعت است که جهت اندازه گیری جریان مایعات رسانا با رسانایی بیشتر از 5 میکروزیمنس بر سانتی متر مورد استفاده قرار می گیرد.

فلومترهای الکترومغناطیسی از یک ترانسمیتر و سنسور تشکیل می شوند که با هم جریان را اندازه گیری می کنند. سنسور دبی سنج مغناطیسی به صورت خطی قرار می گیرد و ولتاژ القایی تولید شده توسط سیال را هنگام عبور از لوله اندازه گیری می کند. ترانسمیتر ولتاژ تولید شده توسط سنسور را می گیرد و با استفاده از آن جریان سیال را اندازه گیری کرده در نهایت جریان سیال عبوری را به اتاق کنترل منتقل می کند.

فلومترهای الکترومغناطیسی جهت کاربردهای مختلف در طیف وسیعی از صنایع از جمله نفت و گاز، فلزات و معادن، آب و فاضلاب، مواد غذایی، شیمیایی و پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرند.

تجهیز صنعت تامین کننده انواع فلومتر آلتراسونیک (Ultrasonic Flowmeter)، فلومتر مغناطیسی (Electromagnetic Flowmeter) ،فلومتر ورتکس (Vortex Flowmeter)- مس فلومتر (Mass Flowmeter)، انواع فلومتر آب و گاز با برندهای اندرس هازر، کرونه، یوکوگاوا از سایز “1/2 تا “16 می باشد.

طراحی فلومتر الکترومغناطیسی به گونه ای است که هیچ گونه برآمدگی یا انسدادی در لوله ایجاد نمی کند بنابراین برای اندازه گیری دبی طیف وسیعی از مایعات تمیز و بهداشتی گرفته تا دوغاب و سیالات بسیار خورنده به کار می رود.

هنگام نصب این فلومترها حتما فاصله مناسب حدود یک متر با تجهیزاتی که شار مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می کنند نظیر پمپ ها و موتورها باید در نظر گرفته شود. فلومترهای الکترومغناطیسی با توجه به اینکه قسمت های Wetted part درگیر شونده با سیال ندارند. بنابراین به محدوده جریان Upstream و Down stream نیاز نخواهند داشت. 

در این مقاله به معرفی، عملکرد، ساختار، کاربرد و مزایای فلومتر الکترومغناطیسی می پردازیم. 

فلومتر الکترومغناطیسی چیست؟

فلومتر الکترومغناطیسی (فلومتر مغناطیسی) یا دبی سنج، یک تجهیز قابل انعطاف و پرکاربرد ابزار دقیق است که جهت اندازه گیری جریان سیالات مورد استفاده قرار می گیرد. با استفاده از قانون فارادی الکترو مغناطیسی، این فلومترها قادر به اندازه گیری دبی سیالاتی هستند که هدایت الکتریکی دارند. اما برای سیالاتی که هدایت الکتریکی ندارند مانند هیدروکربن ها و گازها، این تکنولوژی قابل استفاده نمی باشد.

انتخاب Magnetic Flowmeter مناسب برای هر کاربرد نیاز به دانش کلی نسبت به روشهای گوناگون فلومتری و در نظر گرفتن پارامترهای اصلی اندازه گیری از قبیل دقت، قیمت، هزینه های تعمیرات و کالیبراسیون، سازگاری عملکرد Flowmeter با شرایط پروسه تولید و غیره می باشد.

فلومترهای الکترومغناطیسی معمولا در دماهای حداکثر 150 درجه سانتیگراد عمل می کنند. همچنین این فلومترها به دلیل عدم وجود هیچ گونه قطعه مکانیکی در مسیر جریان سیالات هیچ افت فشاری ایجاد نمی کنند. در این فلومترها از یک لاینر یا آستری در قسمت داخلی لوله اندازه گیری برای جلوگیری از اتصال کوتاه الکتریکی استفاده می شود. این آستری میتواند با توجه به دمای سیال و خواص شیمیایی آن از متریال مختلفی نظیر تفلون، لاستیک و سایر متریال عایق ساخته شود.

فلومترهای الکترومغناطیسی معمولاً دارای قابلیت کالیبراسیون می باشند که به معنای تنظیم دستگاه به نحوی است که خروجی آن با دقت بالایی با دبی سیال واقعی مطابقت داشته باشد. همچنین کالیبراسیون می‌ تواند به وسیله تنظیم پارامترهای ترانسمیتر الکترونیکی نیز صورت گیرد.

جهت مشاهده فلومتر مغناطیسی روزمونت کلیک نمایید.

عملکرد فلومتر الکترومغناطیسی

فلومترهای مغناطیسی بر اساس اصول الکترومغناطیسی عمل می‌کنند. عملکرد این تجهیزات بر اساس قانون فارادی است که بیان می‌ کند هرگاه یک هادی از درون میدان مغناطیسی عبور کند، ولتاژی در هادی القا می‌ شود.

در فلومترهای مغناطیسی، یک میدان مغناطیسی توسط سیم‌ های پیچیده در دور لوله ساخته می‌ شود. سیالی که از داخل لوله عبور می‌کند تحت تأثیر این میدان مغناطیسی قرار می‌ گیرد. هنگامی که سیال با سرعت V از میدان مغناطیسی عبور می‌ کند، یک ولتاژ القایی در سیال تولید می‌ شود.

ولتاژ القایی (E) به طور مستقیم با سرعت (V) سیال در حال حرکت در میدان مغناطیسی (B) متناسب است. سنسورهای مغناطیسی که در نقاط مشخصی بر روی دیواره لوله قرار می‌ گیرند، این ولتاژ القایی را اندازه‌ گیری می‌ کنند. در تصویر زیر رابطه قانون فارادی بیان می شود که در آن (k) ضریب ثابت، (B) میدان مغناطیسی، (D) عرض قطب مغناطیسی و (V) سرعت سیال است.

سیگنال ولتاژی که توسط سنسورها دریافت می‌ شود به یک ترانسمیتر ارسال می‌ شود. در نهایت این ترانسمیتر سیگنال ولتاژ را پردازش کرده و  جریان سیال را به صورت عددی  نشان داده سپس به اتاق کنترل ارسال می کند.

با توجه به توضیحاتی که داده شد به دلیل مکانیزم فلومترهای مغناطیسی، سیال عبوری باید خواص الکتریکی و رسانایی مشخصی داشته باشد. در غیر این صورت، اندازه گیری با اختلال مواجه می شود و باید از فلومترهای با مکانیزم های متفاوت مانند فلومتر ورتکس یا فلومتر توربینی استفاده کرد. به عنوان مثال نمی توان از فلومتر مغناطیسی برای اندازه گیری دبی آب دمینرال یا آب مقطر استفاده کرد.

برای دقت بیشتر در اندازه‌گیری، معمولاً با سنسورهای مغناطیسی دو قطبی یا چهار قطبی کار می‌ کنند. این سنسورها قادر به تشخیص جهت جریان سیال هستند و این امکان را می‌ دهند که دبی سیال را با دقت بیشتری اندازه‌ گیری کنند.

جهت مشاهده فلومتر مغناطیسی اندرس هاوزر کلیک نمایید.

جنس الکترود و آستری فلومتر الکترو مغناطیسی

در فلومترهای الکترومغناطیسی، الکترودها و آستری (لاینر) دو جزء مهم در تماس با سیال می باشند. انتخاب جنس الکترود و آستری به عوامل مختلفی از جمله سیال فرآیندی و خورندگی آن، دما، فشار و سایر شرایط محیطی بستگی دارد.

متریال الکترودها

فولاد ضد زنگ (Stainless Steel): الکترودهای فولادی ضد زنگ به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و سازگاری با طیف وسیعی از مایعات رسانا، در فلومترهای الکترومغناطیسی استفاده می شوند. آنها دوام و پایداری بالایی را در اکثر کاربردهای صنعتی ارائه می دهند.

هستلوی (Hastelloy): الکترودهایهستلوی مانند Hastelloy C-276 یا Hastelloy B، در کاربردهایی که شامل مایعات خورنده هستند به کار می روند. آلیاژهای هستلوی مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی از خود نشان می دهند و می توانند سیالات بسیار خورنده و دماهای بالا را تحمل کنند.

پلاتین (Platinum): الکترودهای پلاتین برای کاربردهایی که نیاز به دقت و پایداری بالایی دارند استفاده می شوند. پلاتین دارای هدایت الکتریکی عالی و مقاومت در برابر خوردگی است. این الکترودها اغلب در صنایعی استفاده می‌شوند که نیاز به دقت بالایی دارند.

تیتانیوم (Titanium): الکترودهای تیتانیوم برای اندازه گیری مایعات خورنده مناسب هستند و مقاومت خوبی در برابر ترک خوردگی از استرس ناشی از کلرید دارند. آنها معمولاً در کاربردهایی شامل آب شور، محلول های آب نمک یا مواد شیمیایی خاص استفاده می شوند. الکترودهای تیتانیوم دوام بالایی دارند و می توانند در شرایط سخت عملیاتی مقاومت کنند.

متریال آستری

تفلون PTFE: آستری از جنس تفلون به دلیل مقاومت شیمیایی عالی و اصطکاک کم، به طور گسترده در فلومترهای الکترومغناطیسی استفاده می شود. این متریال سطح صافی را فراهم می کند که اختلال جریان را به حداقل می رساند و از تجمع رسوبات یا فرسایش جلوگیری می کند. آسترهای PTFE برای طیف وسیعی از کاربردها از جمله سیالات خورنده و کاربردهای با خلوص بالا مناسب هستند.

PFA (Perfluoroalkoxy): این متریال مشابه تفلون است و مقاومت شیمیایی قابل مقایسه ای را ارائه می دهد. محافظت خوبی در برابر مایعات خورنده ایجاد می کند و اغلب در کاربردهایی که مقاومت در برابر دمای بالاتر مورد نیاز است استفاده می شود.

لاستیک (Rubber): آسترهای لاستیکی، مانند EPDM (اتیلن پروپیلن دی ان مونومر) یا نیتریل، مقاومت خوبی در برابر برخی از سیالات شیمیایی دارند و اغلب در کاربردهای مربوط به آب یا فاضلاب استفاده می شوند.

سرامیک (Ceramic): سرامیک مقاومت بالا در برابر سایش و خوردگی، قیمت مناسب و استحکام بالایی در برابر فشار دارد.

کاربرد فلومتر الکترومغناطیسی

کاربرد اصلی فلومترهای الکترومغناطیسی در اندازه‌ گیری دبی سیالات الکتریکی است. این فلومترها با استفاده از تأثیر قوانین الکترومغناطیسی، تغییرات شار مغناطیسی ناشی از جریان سیال را اندازه‌گیری می‌ کنند.

فلومترهای الکترومغناطیسی بیش از 60 سال است که در صنایع مختلف جهان مورد استفاده قرار می گیرند. این فلومترها برای تمام مایعات رسانا  نظیر آب، اسیدها، قلیاها، دوغاب ها و بسیاری دیگر به کار می روند.

فلومترهای الکترومغناطیسی به دلیل دقت بالا، قابلیت اندازه‌گیری و عدم تأثیر تغییرات دما و فشار سیال بر عملکرد آنها، مورد توجه بسیاری از صنایع مختلف نظیر صنایع آب و فاضلاب،نفت و گاز، شیمیایی، غذایی و غیره قرار می‌ گیرند.

با استفاده از فلومترهای الکترومغناطیسی، میتوان دبی سیالات را با دقت بالا و بدون تماس مستقیم با سیال اندازه‌گیری کرد. همچنین این فلومترها قابلیت اندازه‌گیری در شرایط سخت محیطی مانند دما، فشار، خورندگی و ترکیب شیمیایی سیال را دارند. متداولترین کاربردهای فلومتر الکترو مغناطیسی به شرح زیر است:

صنایع شیمیایی و پتروشیمی:

فلومترهای الکترو مغناطیسی در صنایع فرآیندی شیمیایی، پالایشگاه ها و پتروشیمی ها به کار می روند. این فلومترها برای اندازه گیری جریان مایعات خورنده و ساینده از جمله اسیدها، حلال ها، سوخت ها و غیره مناسب می باشند. در واقع این تجهیزات نقش مهمی در بهینه سازی فرآیند، کنترل موجودی سیال و انطباق با استانداردهای ایمنی دارند.

صنایع آب و فاضلاب:

فلومترهای الکترو مغناطیسی به طور گسترده در تصفیه خانه های آب، تاسیسات تصفیه فاضلاب و شبکه های توزیع استفاده می شوند. این تجهیزات به طور دقیق جریان آب و دیگر جریان های فاضلاب را اندازه گیری می کنند و مدیریت کارآمد و کنترل فرآیند را ممکن می سازند.

صنایع نفت و گاز:

فلومترهای مغناطیسی در صنایع نفت و گاز برای اندازه گیری جریان هیدروکربن ها، نفت خام، محصولات تصفیه شده و سیالات فرآیندی مختلف کاربرد دارند. آنها در فرآیندهای تولید، حمل و نقل و پالایش استفاده می‌ شوند و داده‌ های جریان دقیق را برای انتقال، نگهداری، کنترل فرآیند و کارایی عملیاتی فراهم می‌ کنند.

صنایع غذایی و داروسازی:

فلومترهای مغناطیسی به طور گسترده ای در صنایع غذایی و نوشیدنی جهت  اندازه گیری جریان مایعات مختلف استفاده می شوند. آنها اندازه گیری دقیق را در طول فرآیندهای تولید و توزیع تضمین می کنند و به کنترل کیفیت، سازگاری و انطباق با مقررات کمک می کنند.

ابن نوع فلومترها در صنایع داروسازی برای اندازه گیری جریان مایعات مورد استفاده در تولید دارو، از جمله مواد تشکیل دهنده، حلال ها و عوامل پاک کننده کاربرد دارند. این فلومترها به حفظ دقت فرآیند، اطمینان از کیفیت محصول و رعایت الزامات نظارتی دقیق کمک می کنند.

صنایع معدنی:

دبی سنج های مغناطیسی در عملیات استخراج و فرآوری مواد معدنی برای اندازه گیری جریان دوغاب، باطله و آب فرآیند مورد استفاده قرار می گیرد. این تجهیزات داده های جریان قابل اعتماد را برای بهینه سازی فرآیند، مدیریت آب و انطباق با محیط زیست ارائه می دهند.

صنایع کشاورزی:

فلومترهای الکترومغناطیسی در کاربردهای کشاورزی برای اندازه گیری جریان آب و کودهای مایع در سیستم های آبیاری استفاده می شوند. آنها به بهینه سازی مصرف آب، اطمینان از توزیع مناسب و بهبود عملکرد محصول کمک می کنند.