فلومتر های مغناطیسی (Magnetic Flowmeter) نوعی جریان سنج حجمی هستند که بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی (Faraday’s law of electromagnetic induction) کار می کنند. مگمترها فقط می توانند سرعت جریان سیالات رسانا را تشخیص دهند. فلومتر مغناطیسی به کمک اندازه گیری تغییرات شارمغناطیسی در اثر سرعت سیال جاری می تواند مقدار فلو را با دقت قابل قبولی اندازه گیری کند.
آشنایی با انواع فلومتر، کاربرد و مزایا
اساس و نحوه عملکرد فلومتر مغناطیسی
نحوه کار فلومتر مغناطیسی بر اساس قانون فارادی می باشد. این قانون بیان میکند که: وقتی یک جسم هادی میدان مغناطیسی را قطع نماید، در داخل آن جسم ولتاژ القا خواهد شد.
این ولتاژ متناسب است با عواملی همچون: شدت میدان مغناطیسی، زاویه‌ی برخورد جسم هادی با میدان مغناطیسی و سرعت عبور آن جسم از درون میدان. حال با توجه به ثابت بودن شدت میدان و زاویه برخورد، در عمل ولتاژ القا شده در الکترود ها با سرعت حرکت سیال متناسب خواهد بود.
بعبارتی فلومتر مغناطیسی با ایجاد شار مغناطیسی در سیال عبوری و اندازه گیری شار برگشتی کار می کند.
اگر یک سیال رسانا از طریق لوله‌ای با قطر مشخص از طریق چگالی میدان مغناطیسی B ایجاد شده توسط سیم پیچ ها جریان یابد، مقدار ولتاژ UI ایجاد شده در الکترودها، متناسب با سرعت V سیال است. از آنجایی که چگالی میدان مغناطیسی و قطر لوله مقادیر ثابتی هستند، می توان آنها را در یک ضریب کالیبراسیون K ترکیب کرد. در این صورت معادله ولتاژبرابر با E = KV خواهد بود.
ضریب K توسط سازندگان فلومتر مغناطیسی بوسیله کالیبراسیون با آب تعیین می‌گردد. مقدار K به دست آمده برای هر مایع رسانای دیگری معتبر است و خروجی ولتاژ القا شده در فلومتر بصورت خطی است. مگ مترها می توانند جریان را در هر دو جهت اندازه گیری کنند، زیرا جهت معکوس قطب های الکترود را تغییر می‌دهد نه مقدار ولتاژ القا شده را.
ولتاژی که در الکترودها ایجاد می شود یک سیگنال میلی ولت است. این سیگنال معمولاً به یک جریان استاندارد (4 لی 20 میلی آمپر) یا خروجی فرکانس (0 الی 10000 هرتز) توسط ترانسمیتر داخل فلومتر تبدیل می شود.
فرستنده های مغناطیسی هوشمند با خروجی های دیجیتال امکان اتصال مستقیم به یک سیستم کنترل توزیع شده را فراهم می کنند (Distributed Control System).
سیم پیچ های نصب شده بر روی فلومتر مغناطیسی را میتوان با جریان متناوب و مستقیم به راه انداخت. هنگامی که از ولتاژ ac استفاده می‌کنید، ولتاژ خط به سیم پیچ های مغناطیسی اعمال می شود.
در نتیجه، سیگنال القا شده ولتاژی به الکترود ها بصورت سینوسی خواهد بود، در نتیجه دامنه موج متناسب است با سرعت سیال عبوری از فلومتر.
نویز پدیده ای مزاحم در الکترونیک تلقی می‌شود و اغلب مدارت دارای نویز های ناخواسته بر روی خروجی‌شان هستند. از این رو در فلومتر مغناطیسی برای حذف نویز وارد شده به درون ولتاژ الکترود ها بایستی جریان سیال قطع گردیده و خروجی روی صفر تنظیم شود.
مشکل اصلی فلومتر مغناطیسی با تغذیه ac این است که نویز می تواند متناسب با شرایط فرآیند متفاوت باشد و برای حفظ دقت، نیاز به صفر کردن مکرر فلومتر است.
انواع فلومتر مغناطیسی Magnetic Flowmeter
فلومترهای مغناطیسی آسانسوری (Insertion Magnetic Flowmeter)
این فلومتر، قطب‌های مغناطیسی به شکل آسانسور در سراسر شبکه سیال قرار می‌گیرند و جریان سیال را اندازه گیری می‌کنند. این فلومترها به طور معمول در لوله‌های بزرگ و صنعتی نصب می‌شوند.
فلومترهای مغناطیسی احتراقی (Flameproof Magnetic Flowmeter)
در این تجهیز، قطب‌های مغناطیسی درون یک بدنه ضدانفجاری قرار دارند و به همراه ترمینال‌هایی که می‌تواند به یک سیستم کنترلی متصل شوند. این فلومترها به طور معمول در محیط های خطرناک و انفجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فلومترهای مغناطیسی ساختار داده شده (Structured Magnetic Flowmeter)
در این دستگاه، قطب‌های مغناطیسی به صورت ساختار داده شده و به صورت یکپارچه درون بدنه فلومتر قرار می‌گیرند. این فلومترها در لوله‌های کوچک و متوسط نصب می‌شوند.
فلومترهای مغناطیسی دیافراگمی (Diaphragm Magnetic Flowmeter)
در این نوع، قطب‌های مغناطیسی در طول یک دیافراگم قرار می‌گیرند و اندازه‌گیری جریان سیال را انجام می‌دهند. این فلومترها در لوله‌های کوچک و متوسط کاربرد دارند.
فلومترهای مغناطیسی با سنسورهای فرکانسی (Frequency Magnetic Flowmeter)
در این تجهیز، قطب‌های مغناطیسی به همراه سنسورهای فرکانسی قرار دارند که برای اندازه‌گیری جریان سیال استفاده می‌شوند. این فلومترها به طور معمول در لوله‌های کوچک و متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فلومترهای مغناطیسی با سنسورهای دما (Temperature Magnetic Flowmeter)
در این نوع فلومتر، قطب‌های مغناطیسی به همراه سنسورهای دما قرار دارند که برای اندازه‌گیری جریان و دمای سیال استفاده می‌شوند. این فلومترها به طور معمول در لوله‌های کوچک و متوسط کاربرد دارند.
فلومترهای مغناطیسی با سنسورهای فشار (Pressure Magnetic Flowmeter)
در این دستگاه، قطب‌های مغناطیسی به همراه سنسورهای فشار قرار دارند که برای اندازه‌گیری جریان و فشار سیال استفاده می‌شوند. این فلومترها به طور معمول در لوله‌های کوچک و متوسط نصب می‌شوند.
فلومترهای مغناطیسی با قابلیت اتصال به شبکه‌های ابزار دقیق (Smart Magnetic Flowmeter)
در این تجهیز، قابلیت اتصال به شبکه‌های ابزار دقیق و کنترل دیجیتالی را دارند و می‌توانند اطلاعات جریان سیال را به صورت آنلاین و دقیق منتقل کنند. این فلومترها به طور معمول در صنایع پردازشی کاربرد دارند.
فلومترهای مغناطیسی تکیه گاهی (Saddle Type Magnetic Flowmeter)
در این نوع فلومتر، سنسورهای مغناطیسی بر روی یک تکیه‌گاه در لوله نصب می‌شوند و به عنوان فلومتر به کار می‌روند. این فلومترها به طور معمول در لوله‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فلومترهای مغناطیسی دوجداره (Dual Sensor Magnetic Flowmeter)
در این نوع، دو سنسور مغناطیسی در نقاط مختلف لوله نصب می‌شوند تا جریان سیال را به صورت دقیق اندازه‌گیری کنند. این فلومترها به طور معمول در لوله‌های بزرگ و صنایع پردازشی نصب می‌شوند.
فلومترهای مغناطیسی مجهز به پردازشگرهای داخلی (Magnetic Flowmeter with Internal Processors)
این نوع فلومتر، سنسورهای مغناطیسی با پردازشگر داخلی برای جمع آوری، پردازش و نمایش داده‌های فلومتری مجهز شده‌اند. این فلومترها به طور معمول در صنایع پردازشی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فلومترهای مغناطیسی با سنسورهای تشخیص دهنده خطا (Magnetic Flowmeter with Error Detection Sensors)
این فلومتر، سنسورهای مغناطیسی با قابلیت تشخیص خطا به منظور تشخیص و رفع خطاهای احتمالی در سیستم فلومتر نصب شده‌اند. این فلومترها به طور معمول در صنایع پردازشی و صنعتی که نیاز به دقت و قابلیت اطمینان بالا دارند، کاربرد دارند.
کاربرد فلومتر مغناطیسی
- برای انواع خطوط انتقال سیالات در کارخانجات
- صنایع مواد شیمیایی و چسب
- صنایع غذایی و دارویی
- صنایع معدنی برای استخراج، تولید و فرآوری فلزات
- کارخانجات کاغذ و خمیر
- صنعت نفت و گاز
- صنایع دریایی
- صنعت آب و فاضلاب
- صنایع سیمان
- صنایع کشاورزی
- صنعت سد سازی
- ایستگاه پمپاژ
بهترین برند فلومتر مغناطیسی
برند های مطرح جهانی در زمینه فلومتر مغناطیسی شامل
فلومتر یوکوگاوا Yokogawa
اندرس هاوزر Endress+Hauser
ای‌بی‌بی ABB
فلومتر مغناطیسی امرسون Emerrson
کرونه Krohne
مزایای استفاده از فلومتر مغناطیسی
- راه اندازی آسان
- دقت اندازه گیری بالا
- تفسیر ساده مقادیر اندازه گیری
- حداقل نیازهای تعمیر و نگهداری
- سیگنال خروجی آنالوگ 4 الی 20 میلی آمپر
- روکش های مقاوم در برابر سایش و خوردگی
- بدون سایش به علت نداشتن قطعات متحرک
- برای سیال های تهاجمی و خورنده مناسب است
- قابلیت اطمینان (پایداری طولانی مدت، عمر مفید)
- در برخی از نوع ها با طراحی خاص از افت فشار جلوگیری می شود
- در این فلومتر اصل اندازه گیری به فشار، چگالی، ویسکوزیته و دما بستگی ندارد
- در طیف گسترده ای از آلیاژ ها و مواد برای آب آشامیدنی، فاضلاب، مواد شیمیایی و جامدات
معایب فلومترهای مغناطیسی
فلومترهای مغناطیسی در برخی موارد با مشکلاتی همراه هستند. به عنوان مثال، این فلومترها قادر به اندازه‌گیری جریان سیالات غیر الکتریکی نیستند، زیرا سیگنال الکتریکی مغناطیسی که توسط سیالات الکتریکی ایجاد می‌شود، با سیالات غیر الکتریکی تولید نمی‌شود. همچنین، فلومترهای مغناطیسی در صورتی که در معرض میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی خارجی قرار گیرند، ممکن است دچار اختلال شوند و دقت اندازه‌گیری آنها کاهش یابد. علاوه بر آن برای اندازه گیری جریان سیالاتی مانند هیدروکربن ها، آب دمینرال (آب مقطر) و برخی گازها مناسب نیستند. همچنین فلومترهای مغناطیسی می توانند وزن سنگینی داشته باشند و در برخی مواقع بخاطر مقاومت بیشتر در برابر خوردگی و سایش، گران قیمت هستند.
نحوه و شرایط نصب فلومتر مغناطیسی
نصب فلومتر مغناطیسی باید توسط کادر فنی ماهر انجام شود. در اینجا چند مورد از مراحل نصب فلومتر مغناطیسی را ذکر می‌کنیم:
- لوله را باید از ایجاد یا تجمع هر فاز ثانویه (جامد یا هوا) تخلیه کرد
- فلومتر مغناطیسی باید طوری در راستای لوله نصب شوند تا پر از مایع باشد
- بهترین روش برای نصب در خطوط عمودی با جهت جریان رو به بالا می باشد
- در حالت های بسیار خاص میتوان فلومتر های الکترومغناطیس را در خطوط افقی نصب نمود
- لرزش های مکانیکی به سیستم الکترونیکی (ترانسمیتر) آسیب می زند وباید در نواحی با کمترین مقدار لرزش نصب گردند
علاوه بر این موارد برای نصب فلومتر مغناطیسی، باید محلی انتخاب شود که شرایط مناسبی برای نصب و کارکرد داشته باشد. این محل باید دور از منابع الکتریکی و میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی باشد. همچنین، باید اطمینان حاصل شود که در این محل، جریان سیالات به صورت یکنواخت و بدون تلفات توزیع می‌شود. فلنج‌های ورودی و خروجی باید به لوله‌های جریان متصل شوند و محکم بسته شوند. باید از این نکته اطمینان حاصل شود که فلنج‌ها به درستی و با توجه به دستورالعمل تولید کننده، نصب شده‌اند. پس از نصب فلنج‌ها، باید سیم‌های تغذیه و ارتباطی به فلومتر مغناطیسی متصل شوند. باید از این نکته اطمینان حاصل شود که سیم‌ها به درستی نصب شده‌اند و اتصالات آنها محکم است.
پس از نصب فلومتر مغناطیسی، باید تنظیمات آن انجام شود. این تنظیمات شامل تنظیمات مربوط به تراز، زاویه نصب و حالت کارکرد فلومتر مغناطیسی است. با توجه به اینکه نحوه نصب فلومتر مغناطیسی بستگی به شرایط و محیط کاربردی آن دارد، بهتر است که برای نصب و راه‌اندازی این سیستم، از دستورالعمل‌ها و راهنمایی‌های تولید کننده فلومتر مغناطیسی پیروی شود. همچنین برای نصب فلومتر مغناطیسی، باید از ابزار و تجهیزات مناسب استفاده شود تا عملیات نصب به درستی انجام شود.
آداک فرایند سپهر مطمئن ترین مرکز برای تهیه و تامین تجهیزات ابزار دقیق
0 دیدگاه