Đồng hồ đo lưu lượng điện từ là đồng hồ đo lưu lượng dùng để đo tốc độ dòng chảy của chất lỏng trong đường ống. Loại thiết bị này hoạt động dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday-khi một dây dẫn chuyển động trong từ trường, một điện áp cảm ứng sẽ được tạo ra.
Trong máy đo lưu lượng điện từ, từ trường được tạo ra và đưa vào chất lỏng chảy qua đường ống, tạo ra tín hiệu điện áp trên các điện cực đặt trên thành ống. Định luật Faraday phát biểu rằng điện áp được tạo ra tỷ lệ thuận với tốc độ dòng chảy của chất lỏng. Chất lỏng chảy càng nhanh thì điện áp tạo ra càng cao.
Không giống như nhiều công nghệ đo lưu lượng khác, tín hiệu được tạo ra bởi lưu lượng kế điện từ có liên quan tuyến tính với tốc độ dòng chảy. Do đó, tỷ lệ phạm vi của máy đo lưu lượng điện từ có thể đạt tới 20:1 hoặc thậm chí cao hơn mà không làm giảm độ chính xác.
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ hoạt động như thế nào?
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ thường được lắp đặt trong đường ống và bao gồm một đường ống có cuộn dây và các điện cực được sử dụng để phát hiện điện áp cảm ứng được tạo ra bởi chuyển động của chất lỏng. Khi một chất lỏng dẫn điện chảy qua một ống có đường kính D và đi qua mật độ từ trường B do một cuộn dây tạo ra, theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, điện áp (E) tạo ra giữa các điện cực tỷ lệ thuận với vận tốc chất lỏng (V). Vì mật độ từ trường và đường kính ống là các giá trị cố định nên chúng có thể được kết hợp thành một hệ số hiệu chuẩn duy nhất (K), đơn giản hóa phương trình thành:
E{0}}KV
Sự khác biệt trong phân bố tốc độ dòng chảy tại các điểm khác nhau được bù bằng hệ số trọng số tín hiệu. Hơn nữa, có thể đạt được sự bù bằng cách điều chỉnh hình dạng của cuộn dây từ sao cho từ thông đạt cực đại tại điểm mà hệ số trọng số tín hiệu thấp nhất.
Các nhà sản xuất xác định hệ số K cho từng lưu lượng kế điện từ bằng cách thực hiện hiệu chuẩn nước trên từng ống lưu lượng. Giá trị K thu được có thể áp dụng cho bất kỳ chất lỏng dẫn điện nào khác và thể hiện mối quan hệ tuyến tính trong toàn bộ phạm vi đo của lưu lượng kế. Do đó, ống dòng thường chỉ được hiệu chuẩn ở một tốc độ dòng. Lưu lượng kế điện từ có thể đo lưu lượng hai chiều vì việc đảo ngược hướng dòng chảy sẽ làm thay đổi cực tính của tín hiệu chứ không làm thay đổi biên độ của nó.
Giá trị K thu được thông qua thử nghiệm nước có thể không áp dụng được cho chất lỏng không-Newton (liên quan đến độ nhớt-vận tốc) hoặc bùn từ tính (chứa các hạt từ tính). Những loại chất lỏng này có thể ảnh hưởng đến cường độ từ trường trong đường ống. Đối với cả hai loại chất lỏng, nên xem xét hiệu chuẩn trực tuyến hoặc thiết kế bù đặc biệt.
Các ứng dụng phổ biến của đồng hồ đo lưu lượng điện từ
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ có thể phát hiện tốc độ dòng chảy của chất lỏng và bùn sạch, nhiều pha, bụi, ăn mòn, mài mòn hoặc nhớt, với điều kiện độ dẫn điện vượt quá mức tối thiểu cần thiết cho một thiết kế cụ thể. Do độ chính xác, độ tin cậy cao và khả năng đo tốc độ dòng chảy của chất lỏng dẫn điện mà không cần bất kỳ bộ phận chuyển động nào, các thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Một số ứng dụng chính bao gồm:
Xử lý nước và nước thải
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ vượt trội trong việc xử lý nước sạch, nước thải thô, bùn và hóa chất được sử dụng trong quá trình xử lý.
Chúng mang lại độ chính xác cao và độ giảm áp suất bằng 0, điều này rất quan trọng đối với-việc quản lý nước đô thị trên quy mô lớn.
Vì không có bộ phận chuyển động nên chúng có khả năng chống lại các mảnh vụn và hạt rắn trong nước thải cao.
Xử lý hóa chất
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ có thể đo các chất lỏng ăn mòn, chẳng hạn như axit, kiềm và các dung dịch hóa học khác mà không làm hỏng bản thân.
Chúng sử dụng các vật liệu tuyến tính-chống ăn mòn, chẳng hạn như PTFE và PFA, để chống lại sự ăn mòn của các hóa chất có tính ăn mòn cao. Đường dẫn dòng chảy không bị cản trở ngăn ngừa tắc nghẽn và lắng đọng.
Công nghiệp thực phẩm và đồ uống
Dùng để đo tốc độ dòng chảy của sữa, bia, nước trái cây, xi-rô và các chất lỏng cấp thực phẩm{0}}khác yêu cầu điều kiện vệ sinh.
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ có thể được thiết kế với các phụ kiện vệ sinh, chẳng hạn như thép không gỉ, để đáp ứng các tiêu chuẩn của FDA và EHEDG.
Thiết kế không{0}}xâm lấn của nó đảm bảo không gây ô nhiễm hoặc cản trở quá trình sản xuất.
Công nghiệp giấy và bột giấy
Có khả năng xử lý chất lỏng có độ nhớt cao và dạng sợi, chẳng hạn như bột giấy và dung dịch phủ.
Không có bộ phận chuyển động nghĩa là độ mài mòn tối thiểu-ngay cả khi xử lý bùn có tính mài mòn.
Cung cấp kết quả đo ổn định ngay cả khi có sự biến động về mật độ và thành phần chất lỏng.
Khai thác và chế biến khoáng sản
Được sử dụng để đo tốc độ dòng chảy của bùn khoáng và chất lỏng mài mòn trong hoạt động khai thác và tinh chế.
Cấu trúc mạnh mẽ của nó cho phép nó chịu được các điều kiện môi trường khắc nghiệt.
Không có hiện tượng mài mòn cơ học do các hạt mài mòn đảm bảo độ tin cậy-lâu dài và chi phí bảo trì thấp.
Sản xuất điện (Nước làm mát và nước cấp cho nồi hơi)
Thường được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện và nhà máy điện hạt nhân để theo dõi tốc độ dòng nước làm mát và nước cấp.
Chúng có thể xử lý các ống có kích thước-lớn và cung cấp các phép đo-có độ chính xác cao để theo dõi dòng chảy và tính toán hiệu quả.
Không có bộ phận chuyển động nghĩa là chúng có thể hoạt động ở-môi trường nhiệt độ cao và yêu cầu bảo trì cực kỳ thấp.
Dược phẩm và Công nghệ sinh học
Được sử dụng để đo lường-độ chính xác cao về tốc độ dòng chảy của nước tinh khiết, dung môi và hoạt chất dược phẩm.
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ có thiết kế vô trùng và khả năng tương thích với-làm sạch tại chỗ/làm sạch bằng hơi nước-tại chỗ là lý tưởng cho các ứng dụng dược phẩm.
Đo lường không tiếp xúc đảm bảo tính vô trùng và tuân thủ các quy định của ngành.
Hệ thống nông nghiệp và thủy lợi
Tuyệt vời để theo dõi tốc độ dòng chảy của nước, phân bón và dung dịch thuốc trừ sâu trong hệ thống tưới tiêu.
Có thể hoạt động trong các hệ thống áp suất thấp{0}}mà không bị mất áp suất đáng kể.
Tuổi thọ sử dụng lâu dài và mức bảo trì cực kỳ thấp khiến chúng trở thành sự lựa chọn-hiệu quả về mặt chi phí cho các ứng dụng nông nghiệp.
Dầu khí
Được sử dụng để giám sát nước sản xuất, nước muối và liều lượng hóa chất trong các hoạt động thượng nguồn và hạ nguồn.
Chúng rất lý tưởng cho các ứng dụng này nhờ khả năng đo chất lỏng dẫn điện với độ chính xác cao.
Thiết kế cấp độ-chống cháy nổ và nguy hiểm-đảm bảo vận hành an toàn trong môi trường mỏ dầu.
Công nghiệp thép và kim loại
Được sử dụng để theo dõi tốc độ dòng nước làm mát trong hoạt động đúc và cán liên tục.
Cung cấp kết quả đo lưu lượng chính xác ở nhiệt độ cao mà không bị hư hỏng cơ học.
Có thể xử lý-nước chứa nhiều cặn mà không bị tắc nghẽn hoặc giảm hiệu suất.
Những cân nhắc về ứng dụng cho máy đo lưu lượng từ tính
Không vận hành đồng hồ đo lưu lượng từ gần giới hạn độ dẫn của nó, nếu không đồng hồ đo lưu lượng có thể ngừng hoạt động. Cần xem xét sự thay đổi thành phần chất lỏng và điều kiện vận hành vì chúng có thể làm thay đổi độ dẫn điện của chất lỏng.
Trong các ứng dụng điển hình, đồng hồ đo lưu lượng từ phải có kích thước sao cho tốc độ dòng chảy ở lưu lượng tối đa xấp xỉ hai đến ba mét mỗi giây. Các giới hạn chênh lệch áp suất và điều kiện xử lý có thể khiến hướng dẫn chung này không thể áp dụng được. Ví dụ: đường ống dẫn-trọng lực có thể yêu cầu đồng hồ đo lưu lượng từ tính lớn hơn để giảm độ sụt áp, cho phép lượng chất lỏng cần thiết đi qua đồng hồ đo lưu lượng mà không làm tắc nghẽn hệ thống đường ống. Trong ứng dụng này, đồng hồ đo lưu lượng lớn hơn sẽ tạo ra vận tốc chất lỏng thấp hơn ở cùng tốc độ dòng chảy so với đồng hồ đo lưu lượng nhỏ hơn.
Đối với môi trường bùn, điều cần thiết là phải đảm bảo rằng lưu lượng kế điện từ hoạt động ở tốc độ cao hơn tốc độ lắng của chất rắn để ngăn đường ống chứa đầy các hạt rắn, có thể ảnh hưởng đến kết quả đo và có khả năng gây gián đoạn dòng chảy. Lưu lượng kế điện từ được sử dụng cho môi trường mài mòn thường được thiết kế để hoạt động ở tốc độ dòng chảy thấp nhằm giảm mài mòn. Trong môi trường bùn mài mòn, mặc dù độ mài mòn sẽ tăng lên nhưng lưu lượng kế vẫn phải hoạt động ở tốc độ cao hơn tốc độ lắng của chất rắn. Các yếu tố này có thể làm thay đổi phạm vi của lưu lượng kế và do đó kích thước của nó có thể khác với kích thước của lưu lượng kế được sử dụng cho cùng tốc độ dòng chảy của nước sạch.
