En elektromagnetisk flödesmätare är en mätanordning utformad för att mäta volymen eller massflödet av vätskor, som är baserad på Faradays lag om elektromagnetisk induktion . Det har blivit utbrett för att mäta flödet av vatten, vattenlösningar och suspensioner.
Fördelarna med elektromagnetiska flödesmätare är frånvaron av hydrodynamiskt motstånd , frånvaron av rörliga mekaniska element.
Enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion induceras en EMF i en ledare som rör sig i ett magnetfält , vilket är proportionellt mot ledarens hastighet . Vektorn för denna EMF är vinkelrät mot rörelseriktningen för ledaren och vektorn för magnetfältet.
Om vi ersätter ledaren med ett flöde av ledande vätska som strömmar mellan polerna på en magnet , kommer storleken på EMF som induceras i vätskan enligt Faradays lag att vara proportionell mot vätskeflödeshastigheten. En sådan mätare föreslogs av Faraday själv. Vattenflödesmätare med permanentmagneter har dock inte fått någon betydande praktisk fördelning på grund av betydande brister:
Därefter ersattes permanentmagneten av en elektromagnet som skapar ett växlande magnetfält. Det modulerade magnetfältet ledde till moduleringen av EMF inducerad av elektromagneten, vilket gjorde det möjligt att separera den användbara signalen från den parasitära elektrokemiska EMF.
Röret i flödesmätarens mätzon (sektionslängd 2..5 rördiametrar) är tillverkat av icke-ledande icke-magnetiskt material. Oftast är ett foder (inlägg) tillverkat av inert plast (som fluorplast, polyeten) i ett rostfritt stålrör. Ibland är hela röret av plast. För att minska flödesturbulensen i mätzonen, rekommenderas att montera flödesmätaren i raka sektioner utan att byta sektion för 5..10 rördiametrar före och efter flödesmätaren.
Felet hos dessa enheter bestäms huvudsakligen av felen i deras kalibrering och mätning av potentialskillnaden E.
En betydande och största nackdel med elektromagnetiska flödesmätare med en permanent elektromagnet, som begränsar deras användning för att mäta svagt pulserande flöden, är polariseringen av mätelektroderna, vid vilken givarens resistans ändras, och följaktligen uppstår betydande ytterligare fel. Polariseringen minskas genom att använda elektroder gjorda av speciella material (kol, kalomelium) eller speciella beläggningar för elektroder (platina, tantal). Sådana flödesmätare kräver ofta dagligt underhåll (nolljustering, omjustering, etc.).
I flödesmätare med ett alternerande magnetfält är fenomenet elektrodpolarisering frånvarande, men andra effekter uppträder som också förvränger den användbara signalen:
De primära omvandlarna av elektromagnetiska flödesmätare har inga delar som sticker ut i rörledningen (elektroderna är installerade i jämnhöjd med rörledningens vägg), förträngningar eller profiländringar. På grund av detta är de hydrauliska förlusterna på enheten minimala. Dessutom kan flödesmätarsändaren och processrören rengöras och steriliseras utan demontering. Därför används dessa flödesmätare inom biokemisk industri och livsmedelsindustri, där kraven på mediets sterilitet är dominerande. Frånvaron av ihåliga urtag utesluter stagnation och koagulering av den uppmätta produkten.
Avläsningarna av elektromagnetiska flödesmätare påverkas inte av de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos den uppmätta vätskan ( viskositet , densitet , temperatur , etc.), om de inte ändrar dess elektriska ledningsförmåga.
Utformningen av primära givare tillåter användning av de senaste isolerande, korrosionsskyddande och andra beläggningarna, vilket gör det möjligt att mäta flödet av aggressiva och abrasiva medier. I speciella flödesmätare med ett alternerande magnetfält kan elektroderna också isoleras från vätskan och bilda en kondensator i mätkretsen.
Metoden är känslig för inhomogeniteter (bubblor), flödesturbulens, ojämn fördelning av flödeshastigheter i kanalsektionen.
Metoden är känslig för parasitiska jordströmmar som flyter genom röret. Därför, med risk för sådana strömmar, är sektionerna före och efter flödesmätaren gjorda av metallrör med noggrann elektrisk anslutning av sektionerna för att minimera parasitströmmar genom vattnet i området för flödesmätaren.
Flödesmätare (särskilt de med permanentmagneter) kan täppa till rörets tvärsnitt med metallskräp som hålls av flödesmätarens magnetsystem. För att bekämpa detta fenomen stängs elektromagnetiska flödesmätare periodvis av under en kort tid för att tillåta vattenflödet att föra bort skräp.
De noterade fördelarna gav en ganska bred distribution av elektromagnetiska flödesmätare, trots deras relativa designkomplexitet.
Elektromagnetiska flödesmätare används för att mäta mycket små (3 x 10 −9 m 3 /s) flödeshastigheter (till exempel för att mäta blodflödet genom blodkärl) och höga flödeshastigheter av vätskor (3 m 3 / s). Dessutom når mätområdet för flödesmätaren av en standardstorlek 1000:1.
Elektromagnetiska flödesmätare är inte lämpliga för att mäta flödet av gaser, såväl som vätskor med en elektrisk ledningsförmåga på mindre än 10 -3 - 10 -5 S/m (10 -5 - 10 -7 Ohm -1 *cm -1 ), till exempel lätta oljeprodukter, alkoholer etc. Användningen av speciella autokompenserande anordningar som för närvarande utvecklas kommer att göra det möjligt att avsevärt minska kraven på den elektriska ledningsförmågan hos uppmätta medier och skapa elektromagnetiska flödesmätare för att mäta flödet av eventuella vätskor , inklusive petroleumprodukter.
Flödesmätare har hittat den största tillämpningen för att ta hänsyn till vatten- och energiresurser (särskilt i värmesystem).
Elektromagnetiska flödesmätare används i stor utsträckning inom den metallurgiska, biokemiska och livsmedelsindustrin, inom konstruktion och malmbearbetning, inom medicin, eftersom de har låg tröghet jämfört med andra typer av flödesmätare. Flödesmätare är oumbärliga i de automatiska styrprocesser där fördröjning spelar en betydande roll, eller när man mäter snabbt föränderliga kostnader.
Huvudskillnaderna mellan industriella elektromagnetiska flödesmätare: