تجهیزصنعت تامین و تجهیز صنایع
فلومترهای الکترومغناطیسی یا Magnetic Flowmeter از پرفروش ترین و پرکاربردترین فلومترها در صنایع مختلف به ویژه آب و فاضلاب به شمار می روند که به منظور اندازه گیری جریان حجمی مایعات رسانا مورد استفاده قرار می گیرند.
با گذشت زمان این تجهیزات اندازه گیری جریان نیز مانند سایر فلومتر ها در شرایط خاصی ممکن است با مشکلاتی مواجه شوند که بر دقت اندازه گیری تأثیر می گذارد. در همین راستا هدف اصلی از نگارش این مقاله بررسی انواع مشکلات رایج در فلومترهای مغناطیسی و راه حل های پیشنهادی است.
مشکلات رایج فلومتر مغناطیسی
جریان سنج های مغناطیسی بر اساس قانون القای فارادی جریان مایعات رسانا را اندازه گیری می کنند و از اجزای اصلی نظیر الکترود، لاینر، سیم پیچ تشکیل می شوند.
این فلومترها اندازه گیری های دقیق و قابل اعتمادی را ارائه می دهند اما ممکن است در طول زمان با مشکلاتی مواجه شوند که عملکرد آن ها را تحت تأثیر قرار دهد.
شناخت این مشکلات و روش‌های رفع آنها برای حفظ دقت و کارایی این دستگاه‌ها ضروری است. در ادامه، برخی از ایرادات رایج فلومترهای الکترومغناطیسی و راهکارهای پیشنهادی برای هر یک ارائه شده است:
- نمایش مقادیر اندازه گیری شده جریان، در حالی که هیچ جریانی از فلومتر عبور نمی کند.
- عدم نمایش جریان سیال، در حالیکه جریان از فلومتر عبور می کند.
- اندازه گیری نادرست مقادیر جریان
- اندازه گیری های ناپایدار مقادیر جریان
حالت اول: نمایش جریان در صورتی که جریانی از فلومتر عبور نمی کند.
فلومترهای الکترومغناطیسی ابزارهای دقیقی برای اندازه گیری جریان سیالات رسانا هستند، اما گاهی اوقات ممکن است در شرایطی که هیچ جریانی از فلومتر عبور نمی کند، مقادیر اندازه گیری شده نمایش داده شوند.
این مسئله می تواند ناشی از عوامل مختلفی باشد که در ادامه به تشریح آن ها و ارائه راه حل های مناسب می پردازیم:
1.تنظیم نادرست نقطه صفر (Zero Point):
اگر نقطه صفر فلومتر به درستی تنظیم نشده باشد، ممکن است در حالت عدم جریان نیز مقادیری نمایش داده شود.
راه حل: ابتدا اطمینان حاصل کنید که لوله فلومتر کاملاً پر از سیال است و هیچ جریانی وجود ندارد. سپس فرآیند صفر کردن (Zeroing) فلومتر را مطابق با دستورالعمل های سازنده انجام دهید.
2.تداخلات (Interference):
الف) تداخلات الکترومغناطیسی: قرارگیری فلومتر در نزدیکی تجهیزات با توان بالا یا منابع تولید امواج الکترومغناطیسی می تواند منجر به ایجاد سیگنال های کاذب شود.
راه حل: فلومتر را در فاصله مناسبی از تجهیزات با توان بالا و منابع تولید امواج الکترومغناطیسی نصب کنید. همچنین، استفاده از شیلدینگ مناسب و اطمینان از اتصال زمین صحیح می تواند به کاهش تداخلات کمک کند.
ب) تداخلات استاتیکی خط لوله: ولتاژهای سرگردان در طول لوله به دلیل تجهیزات جوشکاری یا سایر بارهای الکتریکی بزرگ می تواند باعث ایجاد سیگنال های نادرست شود.
راه حل: برای لوله های فلزی رسانا، فلنج های بیرونی و بدنه ترانسمیتر باید آب بندی شده و به درستی به زمین متصل شوند. در لوله های پلاستیکی یا نارسانا، نصب حلقه های اتصال زمین توصیه شده توسط سازنده ضروری است تا از ولتاژهای سرگردان جلوگیری شود.
3.حضور سیال در خط لوله:
وجود حباب های هوا یا تجمع مایعات در فلومتر می تواند منجر به نمایش مقادیر نادرست شود.
راه حل: اطمینان حاصل کنید که فلومتر به درستی نصب شده است تا از تجمع هوا یا مایعات در آن جلوگیری شود. همچنین، بررسی کنید که شیرهای قبل و بعد از فلومتر به درستی بسته شده باشند تا از جریان ناخواسته سیال جلوگیری شود.
با شناسایی و رفع عوامل مذکور، می توان از نمایش مقادیر نادرست در شرایط عدم جریان سیال جلوگیری کرده و دقت اندازه گیری فلومترهای الکترومغناطیسی را بهبود بخشید.
حالت دوم: عدم نمایش جریان، در صورتی که جریان از فلومتر عبور می کند.
این فلومترها گاهی ممکن است جریان عبوری واقعی را نمایش ندهند، حتی در شرایطی که سیال از لوله عبور می کند. در ادامه دلایل این مشکل و راه حل های آن ذکر می شوند:
1.پوشیده شدن الکترودهای فلومتر با ناخالصی ها:
تجمع رسوبات، زنگ زدگی یا آلاینده‌ها روی الکترودها مانع از تشخیص صحیح جریان می شود.
راه حل: فلومتر را از خط لوله جدا کنید، الکترودها و لوله اندازه گیری را با محلول های مناسب (مانند اسید رقیق یا شوینده های مخصوص) تمیز کنید. اطمینان حاصل کنید که بعد از تمیزکاری، الکترودها به درستی کالیبره شوند.
2.پایین تر بودن جریان واقعی از حداقل رنج اندازه گیری فلومتر:
اگر سرعت سیال از حداقل سرعت قابل تشخیص فلومتر (معمولاً 0.5 متر بر ثانیه) کمتر باشد، دستگاه جریانی را ثبت نمی کند.
راه حل: با اندازه گیری وزن سیال عبوری در یک بازه زمانی (kg/h) و تبدیل آن به دبی حجمی (m³/h)، میزان واقعی جریان را تعیین کنید.
درانتها با توجه به اینکه بهترین رنج قابل اندازه گیری برای فلومترهای مغناطیسی سرعت بین 0.5 تا 5 متر بر ثانیه است با توجه به جدول مقابل اقدام به انتخاب سایز مناسب فلومتر (معمولا یک یا دو سایز کوچکتر) کنید.
3.پر نبودن کامل لوله از سیال:
اگر خط لوله کاملاً از سیال پر نشده باشد (مثلاً در خطوط افقی یا سیستم های ناپایدار)، فلومتر قادر به ثبت جریان نخواهد بود و آلارم هایی مانند “Mtsnsr” یا “EPD” نمایش داده می شود.
راه حل: نصب فلومتر به صورت عمودی یا در انتهای خطوط لوله افقی که در انتها آنها یک خم به شکل U وجود دارد می تواند اطمینان دهد که لوله همیشه پر از سیال است.
4.وجود حباب هوا در سیال:
ورود هوا به لوله باعث ایجاد سیگنال های ناپایدار یا عدم نمایش جریان می شود، زیرا فلومتر حباب ها را به عنوان وقفه در جریان تفسیر می کند.
راه حل: مراجعه به دستورالعمل های نصب فلومتر مغناطیسی یکی از مهمترین عوامل برای اندازه گیری دقیق و جلوگیری از خطای ایجاد شده توسط عدم پرشدن کامل خط لوله و همچنین ایجاد حباب در هوا میباشد.
همچنین بررسی کنید که سیستم هواگیری به درستی کار می کند. همچنین نصب تله های هوا (Air Vent) یا تغییر زاویه فلومتر می تواند به خروج حباب ها کمک کند.
5.زمین کردن نامناسب:
اتصال نامناسب به زمین می تواند منجر به تداخلات الکتریکی و در نتیجه اندازه گیری‌های نادرست یا عدم نمایش جریان شود.
راه حل:
- برای لوله های فلزی زمین شده: اتصال زمین فلومتر را مستقیماً به بدنه لوله متصل کنید تا از تداخلات الکتریکی جلوگیری شود.
- برای لوله های نارسانا: اتصال زمین فلومتر را به پیچ های زمین موجود روی فلنج های فلومتر متصل کرده و سپس تمامی اتصالات را به درستی زمین کنید. این کار از ایجاد ولتاژهای سرگردان جلوگیری می کند و دقت اندازه گیری را افزایش می دهد.
6.رسانایی (Conductivity) پایین سیال:
فلومترهای الکترومغناطیسی برای اندازه‌گیری دقیق نیازمند سیالاتی با حداقل میزان رسانایی هستند. در صورت پایین بودن رسانایی سیال (مانند آب مقطر)، فلومتر قادر به تشخیص جریان نخواهد بود.
راه حل:
- بررسی رسانایی سیال: اطمینان حاصل کنید که رسانایی سیال مطابق با نیازهای فلومتر باشد. معمولاً فلومترهای الکترومغناطیسی برای سیالات با رسانایی بالای 5 میکروزیمنس بر سانتی متر مناسب هستند.
- استفاده از فلومتر مناسب: در صورت پایین بودن رسانایی سیال، از فلومترهایی استفاده کنید که برای چنین شرایطی طراحی شده‌اند یا از روش های اندازه گیری جایگزین بهره ببرید.
توجه نمایید مقدار MT روی ترانسمیتر می تواند با سوئیچ کردن در پارامترهای صفحه نمایش فلومتر جستجو شود. این مورد، مقدار تبدیلی از مقدار کد خوانده شده داخلی سیستم بوده و مقدار واقعی رسانایی یا ضریب هدایت مایع نیست و تنها به عنوان یک مرجع برای ارزیابی رسانایی (یا ارزیابی لوله های خالی یا پر) استفاده می شود.
حالت سوم: اندازه گیری نادرست جریان
اندازه‌گیری نادرست جریان در فلومترهای الکترومغناطیسی می‌تواند ناشی از عوامل متعددی باشد. برای دستیابی به دقت مطلوب، موارد زیر را بررسی کنید:
- اعتبارسنجی ابزار مرجع: فلومتر را با استفاده از تجهیزات کالیبراسیون معتبر یا مقایسه با فلومترهای کالیبره شده دیگر بررسی کنید. همچنین، می توانید با اندازه گیری حجم سیال در یک ظرف مرجع در مدت زمان مشخص، دقت فلومتر را ارزیابی کنید.
- نصب صحیح فلومتر: اطمینان حاصل کنید که شرایط نصب فلومتر مطابق با استانداردها است. به عنوان مثال، رعایت فاصله های مستقیم کافی در بالادست و پایین دست فلومتر برای جلوگیری از تلاطم سیال ضروری است. همچنین، نصب فلومتر در مکان هایی که احتمال وجود حباب هوا یا ناپایداری جریان وجود دارد، می تواند منجر به اندازه گیری نادرست شود.
- تنظیمات پارامترهای دستگاه: پارامترهای فلومتر مانند اندازه لوله (سایزینگ)، ضریب کالیبراسیون (K-factor) و سایر تنظیمات را با مشخصات فنی دستگاه و شرایط فرآیندی مطابقت دهید. هرگونه ناهماهنگی در این تنظیمات می تواند به خطاهای اندازه گیری منجر شود.
- کیفیت سیال: بررسی کنید که سیال عاری از ذرات معلق، حباب های هوا یا رسوبات باشد. وجود این موارد می تواند بر دقت اندازه گیری تأثیر منفی بگذارد. در صورت لزوم، از فیلترها یا جداکننده های هوا استفاده کنید.
حالت چهارم: اندازه گیری های ناپایدار مقادیر جریان
ناپایداری در اندازه‌گیری جریان توسط فلومترهای الکترومغناطیسی می‌تواند ناشی از عوامل مختلفی باشد. برای رفع این مشکل، موارد زیر را بررسی و اقدامات لازم را انجام دهید:
- بررسی تداخلات و اتصال زمین: اطمینان حاصل کنید که فلومتر در نزدیکی تجهیزات با توان بالا یا منابع تداخل الکترومغناطیسی قرار نگرفته باشد. همچنین اتصال زمین فلومتر را مطابق دستورالعمل های سازنده بررسی کنید تا از عملکرد صحیح دستگاه اطمینان حاصل شود.
- وجود حباب های هوا در سیال: حباب های هوا در سیال می توانند باعث ناپایداری سیگنال های فلومتر شوند. از نصب فلومتر در مکان هایی که احتمال تجمع هوا وجود دارد مانند خروجی پمپ ها یا بالاترین نقطه خط لوله خودداری کنید. همچنین نصب فلومتر در زاویه 45 درجه نسبت به قطر افقی لوله می تواند به کاهش تأثیر حباب ها کمک کند.
- بررسی نصب فلومتر: اطمینان حاصل کنید که فلومتر در مکان مناسبی از خط لوله نصب شده است و از تلاطم جریان یا ناپایداری های مکانیکی جلوگیری می شود.
- وجود ذرات ناخالصی و کثیفی در سیال: تجمع ذرات معلق، رسوبات یا کثیفی‌ها بر روی الکترودهای فلومتر می تواند باعث ناپایداری در سیگنال‌ها شود. به همین دلیل فلومتر را به صورت دوره ای تمیز کنید و از فیلترهای مناسب برای جلوگیری از ورود ذرات به سیستم استفاده نمایید.
مثال هایی از مشکلات رایج فلومتر مغناطیسی
اندازه گیری فاضلاب
یکی از مشکلات رایج در استفاده از فلومترهای الکترومغناطیسی در اندازه گیری جریان فاضلاب، کاهش تدریجی مقادیر نمایش داده شده و در نهایت رسیدن به صفر است.
فاضلاب ها معمولاً حاوی ذرات معلق و مواد چسبنده با ویسکوزیته بالا هستند. در صورت عدم انجام تمیزکاری و نگهداری دوره‌ای، این مواد می توانند بر روی الکترودها و لاینر فلومتر تجمع یافته و باعث اختلال در عملکرد آن شوند.
راه حل: برای رفع این مشکل، فلومتر باید به صورت منظم و دوره‌ای تمیز شود تا از تجمع رسوبات جلوگیری گردد. همچنین، استفاده از فیلترها یا جداکننده های مناسب در مسیر جریان می تواند به کاهش ورود ذرات معلق به فلومتر کمک کند.
عدم برنامه ریزی برای سرویس های دوره‌ای و نگهداری منظم می تواند منجر به کاهش دقت و عملکرد فلومتر شود.
راه حل: تدوین برنامه‌های منظم برای سرویس و نگهداری فلومتر، شامل تمیزکاری، بازرسی و کالیبراسیون، می تواند به بهبود عملکرد و افزایش عمر مفید دستگاه کمک کند.
با انجام اقدامات فوق و توجه به نگهداری منظم می توان از کاهش دقت و عملکرد فلومترهای الکترومغناطیسی در اندازه گیری جریان فاضلاب جلوگیری کرد.
در مثالی پس از یک سال و نیم، فلومتر دچار نوسانات شدید در مقادیر سیگنال های مثبت و منفی شد. برای آزمایش عملکرد سیگنال، مقاومت خط تحریک 65 اهم و میزان عایق خط سیگنال 85k و 300k اندازه گیری شد که نشان دهنده عایق بندی ضعیف بدنه بود.
تشخیص علت: پس از بررسی دقیق، مشخص شد که سوراخ های بسیار ریزی در بخش بالایی فلومتر ایجاد شده است. این نقص باعث نفوذ آب به داخل بدنه شده و در نتیجه منجر به اختلال در سیگنال های اندازه گیری گردیده است.
راه حل: برای رفع این مشکل، لازم است که بدنه فلومتر تعویض شود تا از نشت آب و ایجاد ناپایداری در عملکرد دستگاه جلوگیری گردد.
اندازه گیری آب شیرین معمولی
یکی از مشکلات رایجی که در فصل تابستان با آن مواجه می شوند عدم روشن شدن فلومتر پس از اتصال به برق است.
تشخیص علت: فلومتر برای تعمیر ارسال شد و مشخص گردید که برد الکترونیکی آن به دلیل عبور جریان الکتریکی بسیار قوی دچار آسیب شدید شده و سوخته است. بررسی های بیشتر نشان داد که در زمان وقوع مشکل، طوفان و رعد و برق در محل نصب فلومتر اتفاق افتاده است و منبع تغذیه هیچ گونه محافظتی در برابر صاعقه نداشته است.
راه حل: برای جلوگیری از بروز مجدد این مشکل، منبع تغذیه فلومتر با یک منبع تغذیه 24 ولت و یک منبع تغذیه سوئیچینگ تعویض شد. این اقدام باعث کاهش شوک الکتریکی و افزایش ایمنی فلومتر در برابر نوسانات ناشی از صاعقه گردید.
آلارم عدم پر بودن لوله، با وجود جریان آب در خط
در حالی که آب در خط لوله جریان دارد، دستگاه اندازه‌گیری آلارم “عدم پر بودن لوله” را نمایش می‌دهد.
تشخیص علت: بررسی کنید که لوله کشی نارسانا نباشد. همچنین اطمینان حاصل کنید که طول مستقیم خط لوله قبل و بعد از فلومتر به میزان کافی باشد. علاوه بر این از پر بودن کامل لوله از آب اطمینان حاصل کنید. در صورتی که همه موارد فوق تأیید شدند، احتمال وجود تداخل سیگنالی باقی می‌ماند.
راه حل: پس از اطمینان از پر بودن لوله، اتصال زمین (Grounding) فلومتر را بررسی کنید. به جنس نارسانای خط لوله توجه کنید و اطمینان حاصل کنید که بدنه فلومتر و کلگی ترانسمیتر هر دو به درستی زمین شده اند. در صورتی که مشکل همچنان پابرجا بود، وارد منوی تنظیمات دستگاه شده و گزینه آلارم خالی بودن لوله را غیرفعال کنید یا آستانه آلارم را تغییر دهید.
اندازه گیری نادرست و نوسان زیاد مقادیر جریان
بررسی سیم کشی نشان داد که پس از اتصال فلومتر به خط اصلی، یک اکستنشن 20 متری از سیم به مدار اضافه شده است. این امر باعث بروز نوسانات و اختلال در سیگنال های اندازه گیری شد.
راه حل:
- جابجایی موقعیت کانورتر سیگنال (ترانسمیتر ریموت): در صورت امکان، موقعیت ترانسمیتر تغییر داده شود تا فاصله بین فلومتر و تجهیزات اندازه‌گیری به حداقل برسد.
- استفاده از کابل سیگنال مناسب: در مواردی که فاصله کوتاه است، می توان از یک کابل سیگنال مناسب استفاده کرد، اما باید به کیفیت و کنترل نویز در خط سیگنال توجه داشت.
- اتصال صحیح شیلد کابل: شیلد کابل باید به کابل SGND متصل شود تا از ایجاد نویز و تداخل در سیگنال جلوگیری شود.
پیش از خرید و نصب فلومتر ملاحظات مربوط به کابل کشی و سیم کشی باید بررسی و رعایت شود تا از مشکلات احتمالی در اندازه گیری جلوگیری گردد.
پرش در مقادیر اندازه گیری فلومتر الکترومغناطیسی
در برخی موارد با وجود رعایت نکات نصب صحیح، طول کافی لوله های مستقیم در بالا دست و پایین دست فلومتر، و اطمینان از بسته بودن شیر قبل از فلومتر، همچنان پرش در مقادیر اندازه گیری مشاهده می شود.
تشخیص علت: این مشکل معمولاً به تداخل دریافتی بدنه الکترود مرتبط است. عواملی مانند وجود حباب‌های هوا در لوله، لرزش خطوط لوله، و حرکت ضربه ای سیال نیز می توانند باعث ناپایداری در اندازه گیری شوند.
راه حل:
- زمین کردن جداگانه بدنه فلومتر: بدنه فلومتر را به صورت مستقل زمین کنید تا از تداخلات الکترومغناطیسی جلوگیری شود.
- استفاده از حلقه های زمین کننده (Grounding Rings): در صورت عدم رفع مشکل با زمین کردن، افزودن حلقه های زمین کننده می تواند به تثبیت سیگنال‌های اندازه گیری کمک کند.
اندازه گیری نادرست و مشاهده مقادیر بزرگ خطا
به طور مشابه مورد قبل در این مورد خاص نیز پس از بررسی ها مشاهده شد که هیچ مشکلی در نصب فلومتر یا بدنه آن وجود ندارد.
بررسی ها نشان داد که در مسیر سیم کشی توان های قوی و ضعیف دچار تداخل در سیگنال شده اند. مثلا هنگامی که پمپ یا مبدل روشن شده، یک پرش بزرگ در سیگنال بوجود خواهد آمد که این پرش می تواند هنگام بسته شدن بازیابی شود.
این گونه مسائل عمدتا به تداخل در سیگنال ها نسبت داده می شود و باید اثرات مربوط به تداخل حل شوند تا فلومتر دچار پرش یا اندازه گیری نادرست نشود.
جهت سفارش و خرید فلومتر با کارشناسان تجهیز صنعت در ارتباط باشید.
