Електромагнітні витратоміри Використання магнітної сили для вимірювання витрати рідини

Посилання на сторінку сайту Магазину Gtest(R) з номенклатурою Ультразвукових Витратмірів, а також рекомендовані прилади та статті для подальшої самоосвіти - наприкінці цієї Розділу

У статті докладно розглядається принцип роботи магметрів, різні типи магметрів і корисні рівняння до розрахунку витрати з використанням магметра.

Електромагнітний витратомір, часто званий "магметром", - це пристрій, що використовується для вимірювання витрати струмопровідних рідин у трубі. У магметрів є кілька переваг, в основному через їх високу точність у поєднанні з відсутністю рухомих частин. Без відсутності рухомих частин і мінімально інвазивної природи їх можна використовувати для їдких матеріалів, матеріалів, що повільно рухаються, неоднорідних рідин і стічних вод. Єдине застереження полягає в тому, що будь-яка рідина, що вимірюється, повинна бути електропровідною.

Як магнітні сили створюють відчутну напругу?

Всі магнітні витратоміри використовують керівний принцип закону індукції Фарадея, який показує «кількісний зв'язок, що виражає, що магнітне поле, що змінюється, індукує напругу в ланцюзі».

Цей закон індукції може бути використаний для вимірювання швидкості рідин, що є провідниками, таких як вода, без необхідності рухомих частин. Це значно підвищує надійність датчиків витратоміра порівняно з іншими типами лічильників.

Існує два основних типи магнітних витратомірів: повнопрохідні та занурювальні. Кожен із них має свій набір плюсів та мінусів. Але як вони насправді працюють?

Як працює накладний магнітний витратомір?

У магнітному витратомірі електромагніти розташовуються або навколо зовнішньої або всередині труби. Спочатку ми зосередимося на тому типі, який оточує трубу, що часто називається накладними, неінвазивними або повнопрохідними магнітними витратомірами. На відміну від вставних витратомірів, вони вимірюють весь поперечний переріз труби, забезпечуючи вищий рівень точності.

Малюнок 1. Повнопрохідні магметри призначені вимірювання всієї площі поперечного перерізу труби. Зображення надано McCrometer

Повнопрохідні магнітні витратоміри використовують зовнішні електромагнітні котушки для створення магнітного поля навколо труби, що дозволяє вимірювати витрату без прямого контакту з рідиною. Така конструкція корисна для застосування, де традиційні лінійні магнітометри можуть бути недоцільні або бажано мінімізувати контакт з рідиною. Вони зазвичай використовуються у водопідготовці, хімічній обробці, а також у харчовій та безалкогольній промисловості.

Витратомір складається з електромагнітів, що оточують непровідну ділянку труби, які створюють магнітне поле, перпендикулярне напрямку потоку рідини, що рухається трубою.

Крім того, чутливі електроди вимірюють індуковану напругу, що створюється поточною рідиною.

Остання частина є непровідною витратомірною трубкою, яка необхідна для створення належних умов для точного вимірювання витрати.

Процес вимірювання магнітного потоку виглядає так:

1. Магнітне поле створюється впоперек витратомірної трубки електромагнітами.

2. Під час руху трубкою провідна рідина перетинає лінії магнітного поля, розділяючи заряджені частинки і створюючи напругу.

3. Електроди вловлюють цю індуковану напругу, яка безпосередньо пов'язана зі швидкістю потоку рідини.

Потім індуковану напругу, створювану рідиною, можна перетворити на показання витрати за допомогою калібрувальної кривої, яка зазвичай надається виробником для відповідності індивідуальним витратомірів. (Див. рівняння нижче)

Як працює магнітно-імерсійний витратомір?

Занурювальні витратоміри відрізняються від повнопрохідних витратомірів, оскільки для точного вимірювання їх необхідно вставляти в трубу. Вони часто дешевші і вимагають менше місця, ніж повнопрохідні витратоміри, що означає, що їх можна встановлювати в місцях, де повнопрохідні витратоміри встановити складно.

Вставні магнітні витратоміри можуть бути встановлені з мінімальним втручанням у систему та забезпечують можливість технічного обслуговування та зняття зонда без необхідності відключення системи.

Малюнок 2. Магнітні витратоміри вставного типу вимірюють лише частину площі поперечного перерізу труби. Зображення надано McCrometer

Той же керівний принцип використовується для витратомірів вставного типу, і застосовують ті ж рівняння потоку, які застосовуються і до повнопрохідних датчиків. Різниця між ними полягає в тому, що вставні лічильники вимірюють лише певну частину площі поперечного перерізу труби. Зонд складається з електродів на протилежних кінцях чутливої ​​частини пристрою. Ці електроди створюють між собою магнітне поле, яке можна використовувати для вимірювання витрати з використанням керівних принципів.

Для встановлення в пластикові труби витратоміри часто вимагають встановлення заземлюючих кілець або зондів у трубу. Це гарантує, що витратоміри зможуть досягти належного заземлення для точного вимірювання рідини. Щоб витягти з труби, поки система все ще працює, можна використовувати ізолюючий або перепускний клапан, щоб утримувати рідину під тиском у трубі, поки витратомір виймається для періодичної перевірки. Витратоміри вставного типу вимагають деякого обслуговування, оскільки вони контактують із середовищем, що протікає трубою, тоді як повнопрохідні моделі мають досить тривалий термін служби.

Корисні рівняння для розрахунку витрати

Основне рівняння для магнітного витратоміра виводиться із закону електромагнітної індукції Фарадея. Його можна виразити як:

V=k⋅B⋅D⋅v

Де:

V=Індуктивна напруга

k = калібрувальна константа

B=Напруженість Магнітного Поля

D=Діаметр Труби, Відстань Між Електродами

v=Швидкість вимірюваного середовища

Після того, як швидкість рідини розрахована на основі виміряної напруги, витрати Q можна знайти за допомогою рівняння:

Q=А⋅v

Або, як альтернатива, використовуючи діаметр труби для визначення A:

Q=πD2/4⋅v

Об'єднання цих співвідношень дозволяє визначити витрату на основі індукованої напруги, виміряної електродами. Калібрувальна константа k необхідна для перетворення виміряної напруги на точну витрату.

Вимірювання витрати за допомогою магметрів

Усі магнітні витратоміри працюють за принципами, викладеними у законі Фарадея, незалежно від типу конструкції. Різні типи магнітних витратомірів корисні для різних сценаріїв, залежно від потреб програми. Магнітні витратоміри із затискачем або повнопрохідного типу є найменш інвазивним типом магнітних витратомірів, а магнітні витратоміри занурювального типу часто використовуються в областях, де важко встановити повнопрохідний витратомір або його додаткова вартість є непомірно високою. Повнопрохідні витратоміри вимірюють всю площу поперечного перерізу труби, а врізні витратоміри здатні вимірювати витрату тільки в частині площі поперечного перерізу труби.

Незалежно від типу, електромагнітні витратоміри корисні в багатьох галузях промисловості і можуть надати користувачам простий в обслуговуванні спосіб вимірювання витрати струмопровідної рідини.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник витратомірів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/rashodomery-ultrazvukovye