دبی سنج مغناطیسی | فلومتر مغناطیسی (flow-meter) چیست؟

فلومتر مغناطیسی|دبی سنج مغناطیسی (flow-meter) چیست؟

دبی سنج الکترو مغناطیسی در سال 1939 توسط شخصی بنام Thurleman اختراع شد. از آن زمان تا کنون این نوع دبی سنج به وفور در صنعت استفاده می شود.

دبی سنج الکترومغناطیسی یک دستگاه اندازه گیری فلو یا دبی سیالات می باشد. فلومتر الکترومغناطیسی یا الکترومگنتیک مخصوص سیالاتی است که دارای هدایت الکتریکی یا رسانائی الکتریکی باشند. این دستگاه از طریق الکترودهای حسگری که در بدنه خود دارد میزان هدایت سیال عبوری و سرعت آن را تشخیص داده و مقدار فلو را اندازه گیری می نماید و دارای هیچ قسمت متحرکی نمی باشد. دبی سنج های مغناطیسی به طور کلی با هیدروکربن ها ، آب مقطر و بسیاری از محلول های غیر آبی کار نمی کنند.

دبی سنج مغناطیسی چگونه کار می کند؟

دبی سنج مغناطیسی از یک میدان مغناطیسی برای تولید و انتقال جریان مایع از طریق یک لوله استفاده می کنند. سیگنال ولتاژ هنگامی ایجاد می شود که یک مایع رسانا از طریق میدان مغناطیسی دبی سنج جریان یابد. هرچه جریان سیال سریع تر باشد ، سیگنال ولتاژ نیز بیشتر می شود. سنسورهای الکترود واقع در دیواره های لوله جریان سیگنال ولتاژ را جمع می کنند و آن را به فرستنده الکترونیکی می فرستند ، که سیگنال را برای تعیین جریان مایع پردازش می کند.

اصل عملکرد یک فلومتر جریان مغناطیسی چیست؟

اساس عملکرد سیستم دبی سنج مغناطیسی بر پایه قانون القای الکترومغناطیسی فارادی است که می گوید ولتاژ ناشی از هر هادی در هنگام حرکت در زاویه های راست از طریق یک میدان مغناطیسی ناشی از سرعت آن هادی است.
همانطور که در طراحی فلومترهای مغناطیسی اعمال می شود ، قانون فارادی نشان می دهد که ولتاژ سیگنال (E) وابسته به میانگین سرعت مایع (V) قدرت میدان مغناطیسی (B) و طول هادی (D) است (که در این مورد فاصله بین الکترودها است)

E=kBDV

برای اعمال این اصل برای اندازه گیری جریان با دبی سنج مغناطیسی ، ابتدا لازم است بیان کنیم که مایع در حال اندازه گیری باید از نظر الکتریکی رسانا باشد تا در اصل فارادی استفاده شود.

در مورد دبی سنج مغناطیسی به سبک ویفر ، یک میدان مغناطیسی در کل سطح مقطع لوله جریان برقرار می شود. اگر این میدان مغناطیسی به عنوان عنصر اندازه گیری کنتور جریان مغناطیسی در نظر گرفته شود ، می توان دریافت که این عنصر اندازه گیری در طول کل سطح مقطع فلومتر در معرض شرایط هیدرولیکی قرار دارد.

 سیم پیچ های میدان مغناطیسی در جهت مقابل لوله قرار گرفته اند و میدان مغناطیسی مربوط را تولید می کنند. هنگامی که مایع رسانای فرآیندی با میانگین سرعت V از درون میدان حرکت می کند، الکترودها ولتاژ القا شده را آشکار می کنند. عرض و پهنای رسانا با فاصله بین الکترودها مشخص می شود. پوشش داخلی ایزوله کننده از اتصال کوتاه سیگنال به دیواره های لوله جلوگیری می­کند.

 

با توجه به اینکه قدرت میدان به صورت ثابت کنترل می شود و فاصله بین الکترودها ثابت است، تنها متغیر در این روش بر اساس قانون فارادی، سرعت مایع رسانا است. بنابراین ولتاژ خروجی E مستقیما با سرعت مایع متناسب است.

 

V=E/kBD

 

با توجه به اینکه دبی حجمیسیال از فرمول زیر محاسبه می­شود:

 

Q_v=V*D²*π/4

 

خواهیم داشت:

Q_v=( E/kBD )*D²*π/4

دبی سنجهای الکترومغناطیسی از قانون القای الکترو مغناطیسی فارادی برای آشکارسازی سرعت دبی سیال استفاده می کنند.

بنابراین سیال باید هادی الکتریکی باشد نه مغناطیسی.

از سازندگان این تجهیزات می توان به شرکتهای Rosemount, Krohne, ABB, E&H, Siemens اشاره کرد.

مزیت دبی سنج های مغناطیسی

مزیت دبی سنج های مغناطیسی در این است که آنها مانع یا محدودیتی در مقابل جریان ندارند و بنابراین افت فشاری ایجاد نمی کنند و نیز شامل قسمت متحرکی که مستهلک شود، نیستند. در کاربردهایی که ذرات جامد معلق در سیال وجود دارد می توان از این نوع دبی سنج استفاده کرد. با توجه به اینکه در این روش از نمونه برداری فشار نیز استفاده نشده است امکان مسدود شدن دبی سنج وجود ندارد. دبی سنج مغناطیسی نرخ دبی حجمی عبوری را در دمای خاص، مستقل از تاثیرات گرانروی، چگالی، فشار یا آشفتگی اندازه می گیرد. مزیت دیگر این روش در این است که بعضی از انواع دبی سنجهای مغناطیسی قادر به اندازه گیری در دو جهت هستند.

چگونگی نصب دبی سنج مغناطیسی ؟

نصب و راه اندازی دبی سنج مغناطیسی درج مغناطیسی
مکانی را برای سنسور انتخاب کنید که در آن مشخصات جریان کاملاً توسعه یافته باشد و تحت تأثیر هرگونه اختلال قرار نگیرد. حداقل 10 قطر لوله از جریان مستقیم بالادست و 5 قطر پایین دست توصیه می شود. برخی از شرایط ممکن است به 20 قطر لوله یا جریان بالادست بیشتری برای اطمینان از مشخصات جریان ناهماهنگ نیاز داشته باشد. دبی سنج مغناطیسی در برابر حباب های هوا در الکترودها حساس است. اگر سوالی وجود دارد که لوله کاملاً پر است ، سنسور را با زاویه 45 تا 135 درجه سوار کنید.

الزامات زمینه
حسگرهای جریان مغناطیسی نسبت به نویز الکتریکی که در اکثر سیستم های لوله کشی وجود دارد ، حساس هستند. در سیستم های لوله کشی پلاستیکی ، سیال دارای سطح قابل توجهی از الکتریسیته ساکن است که باید برای بهترین عملکرد دبی سنج مغناطیسی پایه ریزی شود. دستورالعمل ها با راهنمای نصب در مورد چگونگی بهینه سازی دبی سنج مغناطیسی درج شده است.
دبی سنج مغناطیسی در برابر حباب های هوا بسیار حساس هستند ، که می تواند باعث شود دبی سنج مغناطیسی زیاد خوانده شود. ابتدا باید اطمینان حاصل کند که دبی سنج کاملاً از آب پر شده است. اگر سوالی وجود دارد که ممکن است لوله کاملاً پر نشود ، سنسور را با زاویه 45 تا 135 درجه سوار کنید تا از دقت در اندازه گیری جریان جلوگیری شود.

نصب و راه اندازی دبی سنج مغناطیسی درون خط
دبی سنج های درون خط به اندازه لوله های درج نیازی به لوله مستقیم ندارند. حداقل 5 تا 10 قطر لوله از جریان مستقیم بالادست و 1 تا 2 قطر در پایین دست توصیه می شود. در طول لوله های عمودی ، جریان باید همیشه بالا برود و نه پایین. این دبی سنج ها نسبت به حباب های هوا بسیار حساس هستند. دبی سنج مغناطیسی نمی تواند هوای وارد شده را از سیال فرایند متمایز کند. بنابراین ، حباب های هوا باعث می شود که دبی سنج بزرگ جریان یابد.